Rolls-Royce RB.80 Conway

Rolls-Royce RB.80 Conway
(char. Conway RB.80 RCo.12)
Motorvisning
En RCo.17 Mk.201.
Bygger Rolls-Royce Limited
Første fly 1984
bruk • Boeing 707-420
• Douglas DC-8-40
• Handley Page Victor B.2
• Vickers VC10
Kjennetegn
Type Turbofan med dobbel kropp
Lengde 3.409 mm
Diameter 960 mm
Masse 2000 kg
Komponenter
Kompressor • 7 LP-scener
• 9 HP-scener
Forbrenningskammer Ringformet bestående av 10 separate flammerør (typen "  kanylær brenner  ")
Turbin • 2 LP-scener
• 1 HP-scene
Fremførelser
Maksimal tørr thrust 76,3 kN
Fortynningshastighet 0,25
Vekt / trykkforhold 26,21 kg / kN

Den Rolls-Royce RB.80 Conway var verdens første turbofan (eller "turbofan") for å gå inn service. Designet hadde blitt startet hos Rolls-Royce Limited på 1940-tallet , men det ble bare brukt kort mellom slutten av 1950 - tallet og begynnelsen av 1960 - tallet , før det raskt ble erstattet av andre mer moderne og effektive turbofans. Den drev flere versjoner av Handley Page Victor , Vickers VC10 , Boeing 707-420 og Douglas DC-8-40 . Navnet "Conway" er avledet av navnet på River Conwy i Nord- Wales , etter byggherrens praksis med å gi britiske vassdrag navn til sine jetmotorer.

Utvikling

Kontekst

Tidlige turbojets var eksosgassene altfor varme og raske til å produsere effektiv skyvekraft. Å ta noe av denne "bortkastede" energien skulle forbedre effektiviteten og redusere motorens drivstofforbruk. Et åpenbart eksempel er turbopropen , som bruker en serie ekstra turbintrinn for å fange opp denne energien og drive en propell . Det er imidlertid en begrensning i effektiviteten til en propell sammenlignet med fremdriftshastigheten til et fly. Mens turbopropmotorer er effektive motorer, er de bare effektive hvis hastigheten ikke overstiger 800  km / t . Dette betydde at det var et gap som skulle fylles mellom den høye effektiviteten til lavhastighets turbopropmotoren og den med høyhastighets turbojetmotoren, og at det foreløpig ikke fantes noen løsning for å løse dette problemet. Dette hastighetsområdet, som ligger mellom 720 og 1100  km / t , var nettopp den nøyaktige flykonvolutten som de fleste kommersielle passasjerfly opererte mesteparten av tiden.

Det grunnleggende konseptet med sekundærflyt (referert til som "  bypass  " på engelsk) hadde faktisk blitt studert fra de første dagene av utformingen av turbojetmotoren. Dermed hadde Alan Arnold Griffith allerede foreslått mange konsepter for derivative flux-motorer så tidlig som på 1930-tallet , mens han og Hayne Constant jobbet for å betjene sin aksiale fluxreaktor ved Royal Aircraft Establishment . Power Jets- selskapet , og dets sjefingeniør Frank Whittle , hadde også studert flere konfigurasjoner med sidestrømmer. Dessverre måtte andre verdenskrig og dets presserende materielle behov forlegge utformingen av disse motorene til andre klasses aktiviteter, og de foretrakk bruk av grunnleggende turbojets, mindre effektive, men mye enklere og raskere å sette i drift. Krigens slutt endret prioriteringene betydelig, og i 1946 innrømmet Rolls-Royce at eksisterende motorer, som Rolls-Royce Avon , var tilstrekkelig avanserte til at man kunne bestemme seg for å starte studier på nye. Konsepter, som turbofanmotoren.

I denne typen motor, betegnet "turbofan" (men noen ganger referert til som "turbosoufflante" på fransk), forbi en del av luften fra kompressoren ("  bypass  ") den varme sentrale delen av motoren, også kjent som "Heart" (som består av forbrenningskamre og turbiner), og slippes direkte ut bak på motoren, etter en sekundær kanal parallelt med hovedstrømmen. Når den svale, lave hastighetsluften til denne sekundærstrømmen møter den veldig varme og raske luften i hovedstrømmen, produseres en kraftig økning i skyvekraft takket være et fortynningsfenomen som forbedrer motorens effektivitet betydelig. En annen betydelig fordel kommer fra det faktum at strømmen av varme gasser fra reaktorkjernen er omgitt av et "rør" med kjølig luft og beveger seg med en mye lavere hastighet, som fungerer som lydisolasjon og redusert av lyden fra motoren. . Denne parameteren er av stadig større betydning innen dagens sivil luftfart. Rolls-Royce har utpekt dette systemet "  Bypass Turbojet  ", som kan oversettes som "bypass turbojet", men det franske begrepet som fortsatt utelukkende brukes er "double-flow turbojet".

Griffith foreslo å bygge en rent eksperimentell turbofanmotor ved å bruke deler fra Avon og de fra en annen eksperimentell motor, Rolls-Royce AJ.25 Tweed. I april 1947 ble en prototype på 22  kN foreslått, men i månedene etter at den ble modifisert for å utvikle seg til et større konsept, og produsere en skyvekraft på 41  kN , som svar på en forespørsel om en motor for å utstyre Mk-utgivelsen. 2 kl. lav høyde på Vickers Valiant- bomberen . Det grønne lyset for produksjonen av denne større motoren ble gitt i oktober, under betegnelsen RB.80 .

Første modeller

Under utviklingen ble det besluttet å forbedre det opprinnelige konseptet ytterligere ved å legge til en funksjon som ville bli en standard noen år senere: den dobbelte kompressoren, referert til som "  to-spole compressor  " på engelsk. Tidlige motorer besto vanligvis av en serie kompressortrinn, forbundet med en enkelt aksel til ett eller flere turbintrinn, med brennere satt inn rundt akselen mellom de to delene. Selv om dette arrangementet er ganske enkelt, utgjør det ulempen ved å redusere effektiviteten til kompressoren. Kompressortrinnene gir, som en flypropell, maksimal effektivitet ved en veldig spesifikk rotasjonshastighet direkte relatert til trykket som påføres dem ved innløpet (atmosfæretrykk for første trinn, også kjent som null-trinn ). Logisk sett vil den ideelle kompressoren ønske at hvert trinn skal rotere med sin egen hastighet for å gi best mulig effektivitet til motoren, men i praksis er denne realiseringen umulig. Rolls-Royce brukte imidlertid ideen i beste fall ved å bruke et kompromiss, twin-fat kompressoren. Kompressoren ble først brukt på Rolls-Royce Olympus , og ble skilt i to sett, hver med en hastighet nær den maksimale effektiviteten, og drevet av separate sett med turbiner hver med en uavhengig koaksial aksel. I dag har dobbelt eller til og med tredobbelt kroppssystem blitt vanlig. Imidlertid er det vanskelig å forestille seg at konsepter med større antall legemer kan produseres, fordi deres mekaniske kompleksitet vil bli et problem som er vanskelig å overvinne.

Motoren som ble produsert hadde derfor en firetrinns lavtrykkskompressor, drevet av en totrinns turbin, og en åttetrinns høytrykkskompressor drevet av en annen totrinns turbin. Nå kjent under betegnelsen gitt av Supply Ministry RCo.2 , ble utformingen av denne motoren fullført iJanuar 1950, og den første kopien ble lansert for første gang i Juli 1952med en produsert skyvekraft på 44  kN . Parallelt var Pathfinder ( Vickers Valiant i lav høyde) forlatt, og denne første kopien som ble produsert, var også bestemt til å være den siste. Dette arbeidet beviste imidlertid at motoren virket effektiv og "  hadde prestert perfekt i løpet av sin 133 timers levetid  " .

Arbeidet med RCo.2 ble imidlertid raskt satt på sporet når det var i Oktober 1952The Royal Air Force tildelt Rolls-Royce en kontrakt for fremdrift av Vickers V-1000 , en stor strategisk jet airlifter som var å la V- bomber kraft til å bli støttet på slagmarken via en tilførsel av luft. Vickers planla også å utvikle en passasjerversjon av dette basisflyet, som ville blitt kalt VC-7. V-1000 så ut som en større de Havilland Comet , men den tok Valiants vingeoppsett og la til en flervinkelbom til den (dagens mote, i britisk design). Det også anvendes den anordning med motorer integrert i vingene til Comet , som nødvendiggjør valg av motorer med redusert tverrsnitt, og deretter også begrenset deres teoretiske maksimum fortynningsforhold. I tillegg, med sin tomme vekt på 100 tonn, krevde flyet motorer med høyere effekt, og Rolls svarte på denne etterspørselen ved å utvikle RCo.5 , større og kraftigere.

Denne nye motoren var lik RCo.2 på de fleste måter, med forskjellene bare i detaljene. Lavtrykkskompressoren hadde nå seks trinn, og høytrykkskompressoren ni, drevet av henholdsvis to og ett turbintrinn. Den første RCo.5 ble lansert i juli 1953 og besto kraftsertifiseringstester i august 1955 og utviklet en skyvekraft på 58  kN . På samme tid, sommeren 1955, var konstruksjonen av prototypen til V-1000 langt fra fullført i verkstedene til Vickers Armstrong i Wisley, og prosjektet ble kansellert. Med den sekundære ideen i tankene om å basere V-bombefly utenfor Storbritannia , begynte regjeringen å tvile på fordelene ved å bruke V-1000, og den enkle veien ut var å gi opp helt.

Produksjonsversjoner

Den Conway ble nok en gang reddet fra oppgivelse, når muligheten bød seg til makten den B.2 versjonen av Handley Page Victor bomber , den nye motoren for å erstatte Sapphire av de gamle versjonene. For denne kontrakten designet Rolls-Royce en enda større motor, RCo.8 , som produserte  64 kN trykk, og ble først lansert i januar 1956 . RCo.8 ble imidlertid raskt lagt til side etter at Rolls-Royce mottok en forespørsel fra Trans-Canada Airlines (TCA) om å utforske ideen om å installere Conways på Boeing 707 og Douglas DC-8 , en idé som også hadde interesserte de to produsentene av disse flyene. Rolls-Royce reagerte igjen ved å tilby en enda kraftigere versjon av motoren sin, RCo.10 med 73  kN skyvekraft, som umiddelbart ble fulgt av sin militære versjon av samme kraft RCo.11 for Victor . Den nye motoren skilte seg fra RCo.8 ved at den hadde et nytt "null-trinn" (det første motortrinnet, synlig fra utsiden) foran lavtrykkskompressoren, noe som ytterligere økte strømmen av gass. Kald luft rundt motorkjernen. RCo.10 fløy først i en Avro Vulcan på9. august 1957, etterfulgt av RCo.11 i en Victor le20. februar 1959.

Boeing-selskapet hadde beregnet at Conway , selv om det hadde en begrenset bypass på grunn av monteringen "i vingene" på motorene, ville øke rekkevidden til 707-420 med 8%, sammenlignet med 707-320, identisk men drevet av enkeltstrøms Pratt & Whitney JT4A (J75) turbojets . IMai 1956, bestilte TCA-selskapet DC-8 med Conway- motorer , etterfulgt av ordrer fra Alitalia og Canadian Pacific Airlines , mens "707 Conway" ble bestilt av selskapene BOAC , Lufthansa , Varig og Air India . Utviklingen av RCo.10 gikk så bra at etter å ha levert en liten mengde motorer for testing, ble påfølgende leveranser gjort på RCo.12 med 76,3  kN skyvekraft, som ble designet, produsert og produsert. Testet før flykroppene ble fullført . Disse modellene hadde også en korsformet eksos, for å redusere støyen som produseres av motoren, og trykkrevers som kan gi opptil 50% av fremoverkraften.

Selv om det var veldig effektivt i hans rolle, ble bare 69 eksemplarer av 707 og DC-8 bygget sammen med Conway , hovedsakelig på grunn av at de første turbofansene i USA , spesielt Pratt & Whitney JT3D, kom på markedet . Faktum er fortsatt at Conway var veldig effektiv innen sitt felt, og at det var den første flymotoren som ble godkjent for bruk med overhalingsintervaller på opptil 10 000 timer.

Rolls-Royce fortsatte å jobbe på Conway og opprettet RCo.15- versjonen . Det lignet på RCo.12, men hadde et større nulltrinn, samt en tilsvarende forstørret kåpe. Dette reduserte drivstofforbruket med 3%, samtidig som det økte drivkraften til en verdi på 82  kN . Den generelle utformingen av disse to versjonene var imidlertid nesten identisk, så mye at RCo.12 lett kunne bygges om til RCo.15 under utvidede vedlikeholdsfaser.

Endelige versjoner

Den siste utviklingen av Conway var RCo.42 , designet spesielt for Vickers VC10 . Ettersom behovet for vingeintegrerte motorer hadde blitt forlatt lenge på den tiden, økte Rolls-Royce dramatisk størrelsen på viftene, noe som økte avledningen med bare 25% i de tidlige dagene, rundt 60% på slutten av produksjonen av disse motorene. Denne modifikasjonen så at trykkraften nådde en verdi på 90,1  kN . Først startet i mars 1961 , ble denne motoren den mest vellykkede Conway , og utstyrte hele flåten med VC-10 i drift, den siste mottok en litt utviklet RCo.43- versjon .

Kjennetegn

RCo.12 Conway var en turbofan aksialflytmotor med et lavt fortynningsforhold på rundt 25%. Den hadde en 7-trinns kompressor med lavtrykk, de første seks var aluminium og den syvende titan . Bak var 9-trinns høytrykkskompressor, med de første 7 i titan og de to siste i stål . Sidestream-kappen var også laget av titan. Forbrenningskammeret besto av 10 flammerør ("  flammekanner  "), satt inn i et vanlig ringformet volum, betegnet "  kanalfyring  ". HP-kompressortrinnene ble drevet av en en-trinns turbin ved bruk av hule finner som var ventilert av frisk luft under trykk fra kompressoren. Denne turbinen ble fulgt av en annen to-trinns, som kjørte LP-kompressoren og viften. Tilbehøret ble arrangert rundt fronten av motoren, for å begrense økningen i diameteren på enheten.

Motoren produserte en startkraft på 76,3  kN og hadde et spesifikt drivstofforbruk på 0,712 ved start og 0,87 i marsjfart.

I 1968 ble en vifte med blad Hyfil i karbonfiber satt i drift på Conway VC-10 brukt av selskapet BOAC .

Versjoner

applikasjoner

Kopier på skjermen

Konserverte motorer vises på følgende steder:

Merknader og referanser

  1. (in) "  Aero Engines 1954  " , Flight magazine , Flight Global / Archives, Vol.  65, nr .  23599. april 1954, s.  449 ( les online [PDF] ).
  2. (in) Kay 2007 , s.  113.
  3. (in) Kay 2007 , s.  114.
  4. (in) "  Rolls-Royce Conway  " , MEMIM Encyclopedia (åpnet 19. mars 2016 ) .
  5. (in) "  Conway: The evolution of the first Rolls-Royce turbojet bypass  " , Flight magazine , Flight Global / Archives, Vol.  77, n o  2653,15. januar 1960, s.  77 ( les online [PDF] ).
  6. (in) "  Engines  " , magasinet Flight, Flight Global / Archives, Vol.  94, nr .  3107,26. september 1968, s.  481 ( les online [PDF] ).

Se også

Relaterte artikler

Bibliografi

Dokument brukt til å skrive artikkelen : dokument brukt som kilde til denne artikkelen.

Artikler