El Allison T40 , designación de la compañía Allison Model 500 , fue un motor turbohélice estadounidense temprano compuesto por dos secciones de potencia Allison T38 que impulsan una hélice contrarrotante a través de una caja de cambios común. [1]
T40 | |
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T40-A-10 en el Museo Nacional de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos | |
Tipo | Turbohélice |
origen nacional | Estados Unidos |
Fabricante | Allison Engine Company |
Principales aplicaciones | A2D Skyshark Convair R3Y Tradewind Convair XFY Pogo |
Desarrollado por | Allison T38 |
Diseño y desarrollo
El concepto T40 se originó en Allison en 1944, donde se llevaron a cabo estudios de diseño en un motor turbohélice de 4.000 shp (2.983 kW). Aprovechando este esfuerzo, la Marina de los EE. UU. Adjudicó a Allison un contrato para el diseño y desarrollo de un motor turbohélice de 4.100 shp (3.057 kW). El T40 resultante combinó dos secciones de potencia Allison T38-A-1, una al lado de la otra, con una caja de cambios de reducción común que impulsa las hélices contrarrotantes . Similar en diseño al Armstrong Siddeley Double Mamba , el T40 se diferenciaba en que cada motor impulsaba las hélices delanteras y traseras, a diferencia del Double Mamba, donde cada sección de potencia de Mamba impulsaba la hélice delantera o trasera por separado. [1]
Cada una de las secciones de potencia del T38-A-1 contenía compresores de 17 etapas con una relación de presión de 6.3: 1, ocho cámaras de combustión y turbinas de cuatro etapas. Se accionó una caja de engranajes de reducción combinada a través de ejes de extensión de las secciones de potencia. Cada eje de transmisión incorporó un embrague para permitir que las secciones de potencia funcionen de forma independiente. [1]
Los accesorios incluían una unidad de control principal, montada sobre los compresores, y un motor de arranque impulsado por aire en la caja de cambios. El engranaje de reducción compuesto tenía una relación de reducción general de 15,75: 1 e incorporaba un freno de hélice para evitar el molino de viento cuando el motor estaba parado. El anticongelante para las tomas de aire fue suministrado por el aire de purga del compresor. La hélice contrarrotante constaba de dos hélices Aeroproducts de tres palas de 14 pies (4,3 m) instaladas en ejes concéntricos. [1]
Las pruebas del XT40 comenzaron el 4 de junio de 1948. Hubo un problema de vibración en la caja de cambios de reducción debido a la coincidencia de frecuencias de engranaje de dientes que requirió un rediseño. El sistema de desacoplamiento, diseñado para desconectar una sección de potencia en caso de falla, funcionó con éxito. Durante una ejecución en una celda de prueba, una sección de potencia desarrolló una fuga importante de aceite y un intento de apagarla falló porque el motor seguía funcionando con el aceite que goteaba. Después de muchos intentos de apagarlo, la sección de potencia ofensiva solo pudo apagarse destruyendo el compresor con escombros arrojados por la entrada, lo que demuestra el sistema de desacoplamiento. [1]
La primera prueba de vuelo del T40 fue en el hidroavión Convair XP5Y el 18 de abril de 1950 equipado con cuatro T40-A-4 que desarrollaban 5.250 shp (3.915 kW). El uso de servicio del T40 reveló problemas con la integridad de las hélices y las cajas de cambios con al menos una instancia de cada una de las cuales una hélice se soltó y una separación de la caja de cambios. Se descubrió un problema inusual durante el funcionamiento en tierra del caza propulsado por turbohélice Republic XF-84H Thunderscreech ; la única hélice especial transónica de 3 palas estableció armónicos que resultaron ser dañinos para los humanos dentro de una cierta distancia de la aeronave. [1]
Los principales problemas del T40 incluían fallas en la caja de cambios y el sistema de control de la hélice que usaba 25 tubos de vacío y estaba lejos de ser confiable. Como las plantas de energía individuales estaban encajadas en la caja de cambios, en la mayoría de los casos se pretendía que la aeronave pudiera navegar en la mitad del motor y solo activar la segunda sección de energía cuando fuera necesario. En la práctica, el sistema no funcionó bien. El no reconocer que uno de los T38 había fallado, y su compresor devoraba la energía producida por la otra sección, llevó a la pérdida del primer prototipo Douglas XA2D-1 y su piloto el 14 de diciembre de 1950. [1]
Historia operativa
El primer avión en volar con el T40 fue el prototipo de avión de patrulla Convair XP5Y-1 . A medida que los aviones de patrulla de hidroaviones se volvieron redundantes, la Marina de los EE. UU. Cambió el papel del avión de Guerra antisubmarina a Transporte. Las modificaciones al XP5Y-1 (como la provisión de aire acondicionado y presurización) produjeron el Convair R3Y Tradewind , que se convertiría en el único avión que usa el T40 para entrar realmente en servicio. Estos grandes hidroaviones de cuatro motores sirvieron principalmente entre NAS Alameda y Hawai a mediados de la década de 1950 (en sustitución de los hidroaviones Martin Mars ). Hubo numerosos problemas con los T40. Uno resultó casi en un desastre en 1956, cuando un R3Y logró aterrizar con un motor fuera de control, lo que provocó una colisión con un malecón. Este evento le dio a la Marina de los EE. UU. Una razón más para dejar en tierra el R3Y, lo que hizo poco después. [1]
El único otro avión que se produjo en cualquier cantidad para ser propulsado por el T40 fue el Douglas A2D-1 Skyshark . De los dieciséis ejemplos construidos, los doce utilizados para la evaluación sufrieron problemas similares a los del R3Y. Los problemas de control de la hélice y las fallas de la caja de cambios se encontraban entre los problemas más comunes. [1]
El T40 también se instaló en el A2J-1 Super Savage norteamericano, pero el bajo rendimiento del avión y las continuas dificultades con los motores obligaron a cancelarlo en favor del Douglas A3D Skywarrior . [1]
Los éxitos más notables del T40 se produjeron en el campo de los aviones de despegue vertical, que se utilizaron para impulsar tres tipos diferentes, el Convair XFY-1 Pogo , Lockheed XFV-1 y el avión de investigación Hiller X-18 de ala inclinable. Equipado con el YT40-A-6 de 7.100 shp más potente, el XFY-1 voló el primer vuelo completo desde el despegue vertical al vuelo horizontal y de regreso al vuelo vertical para el aterrizaje, de un avión de ala fija, en noviembre de 1954. Continúan las preocupaciones sobre hélices y la carga útil y el rendimiento deficientes impidieron un mayor desarrollo. [1]
Se llevaron a cabo algunos vuelos con el Hiller X-18, pero la mayor parte de la investigación se llevó a cabo con la aeronave sujeta firmemente a una plataforma de medición de fuerza, que podía elevarse hidráulicamente, para recopilar datos sobre los efectos del cojín del suelo. [1]
Los dos aviones de combate turbohélice Republic XF-84H Thunderscreech realizaron vuelos limitados , pero las continuas dificultades con el motor T40, la hélice supersónica, sin mencionar el rendimiento completamente eclipsado por los rivales contemporáneos, llevaron a la cancelación de los planes de producción. [1]
Aplicaciones
Datos de: [1]
- Convair P5Y
- Convair R3Y Tradewind
- Convair XFY Pogo
- Douglas A2D Skyshark
- Hiller X-18
- Lockheed XFV
- Norteamericano XA2J Super Savage
- República XF-84H Thunderscreech
Variantes
- Modelo 500
- Designación de la empresa para el T40
- Modelo 501
- Designación de la empresa para el T38 (la mitad de un T40, para el desarrollo del T40) [2]
- Modelo 501-D
- Designación de la empresa para el T56
- Modelo 503
- Designación de la empresa para el T44
- XT40-A-1
- XT40-A-2
- T40-A-4
- XT40-A-5
- XT40-A-6
- XT40-A-10
- YT40-A-14
- T40-A-20
- T40-A-22
- T44
- (Modelo 503), con tres secciones de potencia; no se construyó ninguno y el proyecto fue cancelado. [3]
- T54-A-2
- T40 rediseñado que proporciona el equivalente a 7500 shp (5600 kW). Después del éxito limitado inicial del T40, la Marina de los EE. UU. Patrocinó el desarrollo de un nuevo turbohélice aproximadamente un 28% más grande que el T40, pero este trabajo pronto fue superado por el Allison T56 / Allison 501-D y el desarrollo se canceló. [1] [4]
- T56
- (Modelo 501-D) Desarrollo exitoso del T40 / T38 con una sola sección de potencia.
Especificaciones (T40-A-6)
Datos de los motores de avión del mundo 1953 [4] Historia y desarrollo del turborreactor 1930-1960 vol.2 [1]
Características generales
- Tipo: Turbohélice
- Longitud: 167 in (4.200 mm) con caja de cambios; 84 in (2100 mm) (sección de potencia)
- Diámetro: 23,5 in (600 mm) (caja de cambios)
- Ancho: 39 in (990 mm) (sección de potencia)
- Altura: 640 mm (25 pulg.) (Sección de potencia)
- Peso en seco: 2500 lb (1100 kg) (sección de potencia)
Componentes
- Compresor: flujo axial de 17 etapas (2 de)
- Combustores : 8 latas por sección de potencia
- Turbina : flujo axial de 4 etapas (2 de)
- Tipo de combustible: combustible para aviones a base de gasolina o queroseno 100/130
- Sistema de aceite: cárter seco, pulverización a presión de 65 psi (450 kPa), barrido
Actuación
- Potencia máxima de salida: 5,100 shp (3,800 kW) + 830 lbf (3,7 kN) para despegue a 14,300 rpm al nivel del mar; Equivalente a 5.500 shp (4.100 kW)
- Relación de presión total : 6,3: 1
- Consumo específico de combustible : 0,63 lb / shp / h (0,38 kg / kW / h) (shp equivalente)
- Relación potencia / peso : 2.222 shp / lb (3.653 kW / kg)
- Caja de cambios: caja de cambios combinada para impulsar hélices contrarrotantes a 0.0635: 1 (908 rpm para despegue)
Ver también
Desarrollo relacionado
- Allison T38
- Allison T56
Motores comparables
- Armstrong Siddeley Double Mamba
- Pratt & Whitney Canadá PT6T
- Teledyne CAE T67
Listas relacionadas
- Lista de motores de aviones
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Kay, Anthony L. (2007). Historia y desarrollo del turborreactor 1930-1960 vol.2 (1ª ed.). Ramsbury: The Crowood Press. ISBN 978-1-86126-939-3.
- ^ Nolan, DJ (8 de agosto de 1952). "TURBO-LINER: Desarrollo del motor Allison T-38 en un Convair 240" (pdf) . Vuelo . LXII (2272): 157-159 . Consultado el 5 de enero de 2019 .
- ^ "Designaciones de motores aeronáuticos militares estadounidenses - motores a reacción y de turbina, 1946-1968" . Andreas Parsch . Consultado el 21 de noviembre de 2009 .
- ^ a b Wilkinson, Paul H. (1953). Motores de avión del mundo 1953 (11a ed.). Londres: Sir Isaac Pitman & Sons Ltd. págs. 68–69.
- "Designaciones de motores aeronáuticos militares estadounidenses - motores a reacción y de turbina, 1946-1968" . Andreas Parsch . Consultado el 21 de noviembre de 2009 .
- Kay, Anthony L. (2007). Historia y desarrollo del turborreactor 1930-1960 vol.2 (1ª ed.). Ramsbury: The Crowood Press. ISBN 978-1-86126-939-3.
Otras lecturas
- Gunston, Bill (2006). El desarrollo de motores aeronáuticos a reacción y turbina, 4ª edición . Sparkford, Somerset, Inglaterra, Reino Unido: Patrick Stephens, Haynes Publishing. ISBN 0-7509-4477-3.
- Leyes II, Richard A .; William A. Fleming (1999). La historia de los motores de aviones de turbina de gas pequeños de América del Norte . Washington, DC: Institución Smithsonian. ISBN 1-56347-332-1.
enlaces externos
- Artículo del vuelo 1950
- Doble turbina produce un artículo inicial de 5.500 hp con una buena ilustración que muestra cómo dos motores están conectados a una caja de cambios
- "American Turboprops" un artículo de vuelo de 1950
- "Tradewind Turboprops" un artículo de vuelo de 1955