El Napier Nomad era un motor de avión diesel británico diseñado y construido por Napier & Son en 1949. Combinaban un motor de pistón con una turbina para recuperar energía de los gases de escape y así mejorar la economía de combustible . Se probaron dos versiones, el complejo Nomad I que usaba dos hélices, cada una impulsada por etapas mecánicamente independientes, y el Nomad II , usando el principio turbocompuesto, acoplaba las dos partes para impulsar una sola hélice. El Nomad II tuvo las cifras de consumo de combustible específicas más bajas vistas hasta ese momento. [1]A pesar de esto, el proyecto Nomad se canceló en 1955 después de haber gastado £ 5,1 millones en desarrollo, ya que la mayor parte del interés se había pasado a los diseños de turbohélice . [2]
Nómada | |
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Napier Nomad II | |
Tipo | -Compuesto Turbo motor de aviación |
origen nacional | Reino Unido |
Fabricante | Napier e hijo |
Primer intento | Octubre de 1949 |
Principales aplicaciones | Avro Lincoln (solo banco de pruebas) |
Diseño y desarrollo
En 1945, el Ministerio del Aire solicitó propuestas para un nuevo motor de clase de 6.000 hp (4.500 kW) con una buena economía de combustible. Curtiss-Wright estaba diseñando un motor de este tipo de potencia conocido como motor turbocompuesto , pero Sir Harry Ricardo , uno de los grandes diseñadores de motores de Gran Bretaña, sugirió que la combinación más económica sería un diseño similar usando un diesel de dos tiempos en lugar del motor de gasolina de Curtiss .
Antes de la Segunda Guerra Mundial, Napier había licenciado el diseño diésel Junkers Jumo 204 para establecer la producción en el Reino Unido como Napier Culverin , pero el inicio de la guerra hizo que el Sabre fuera muy importante y se detuvo el trabajo en el Culverin. En respuesta a los requisitos del Ministerio del Aire de 1945, Napier desempolvó este trabajo, combinando dos Culverins agrandados en un bloque en H similar al Sabre, lo que resultó en un diseño masivo de 75 litros. Sin embargo, los mercados para un motor de este tamaño parecían limitados, por lo que en su lugar volvieron al diseño original de 12 cilindros opuestos horizontalmente al estilo Sabre , y el resultado fue el Nomad.
El objetivo del diseño era producir una planta de energía civil con una eficiencia de combustible muy superior al motor a reacción emergente. La eficiencia térmica viene dada por, donde T e es la temperatura de escape en kelvin y T p es la temperatura máxima de combustión. Los motores a reacción tienen sistemas de combustión de temperatura relativamente baja que producen una T p de no más de aproximadamente 1000 K, mucho menos que los típicos 5000 K de un motor alternativo, por lo que los chorros tienen una eficiencia térmica muy pobre. El diseño de Nomad se centró en reemplazar las cámaras de combustión de baja temperatura del motor a reacción por cámaras de combustión diésel de alta eficiencia. En la práctica, era demasiado difícil volver a acoplar la salida de potencia diesel al ciclo de la turbina. La potencia práctica máxima del Nomad era de 4000 hp (3000 kW), y era mucho más pesado que un jet puro de la misma potencia. En ese momento, los aviones civiles como el Boeing 707 estaban casi terminados, y ningún fabricante de aviones nunca consideró seriamente al Nomad.
Nómada yo
El diseño inicial de Nomad (E.125) o Nomad 1 era increíblemente complejo, casi dos motores en uno. Uno era un diésel turboalimentado de dos tiempos, que se parecía a la mitad del H-24 de un Napier Sabre . Montadas debajo de esto estaban las partes giratorias de un motor turbohélice , basado en el diseño Naiad , cuya salida impulsaba la hélice delantera de un par que giraba en sentido contrario. Para lograr un mayor impulso, el cigüeñal impulsaba un sobrealimentador centrífugo, que también proporcionaba la limpieza necesaria para arrancar el motor desde el reposo. Durante el despegue, se inyectó combustible adicional en la etapa de la turbina trasera para obtener más potencia y se apagó una vez que la aeronave estaba navegando. [3]
Los conjuntos de compresor y turbina del Nomad se probaron durante 1948, y la unidad completa se puso en funcionamiento en octubre de 1949. El prototipo se instaló en el morro de un bombardero pesado Avro Lincoln para realizar pruebas: voló por primera vez en 1950 y apareció en el Farnborough Air. Exhibido el 10 de septiembre de 1951. [4] En total, el Nomad I funcionó por poco más de 1,000 horas y demostró ser bastante temperamental, pero cuando funcionaba correctamente podía producir 3,000 hp (2,200 kW) y 320 lbf (1,4 kN) de empuje. Tenía un consumo de combustible específico (sfc) de 0,36 lb / hp / h (0,22 kg / kW / h).
El prototipo Nomad I se exhibe en el Museo Nacional de Vuelo en East Fortune Airfield en Escocia .
Nómada II
Incluso antes de que el Nomad I estuviera funcionando, su sucesor, el Nomad II (E.145) Nomad 6, ya había sido diseñado. En esta versión se agregó una etapa adicional al compresor / sobrealimentador axial, eliminando la parte centrífuga separada y el intercooler. La turbina (que también recibió una etapa adicional) ahora solo se usaba para impulsar el compresor y retroalimentar cualquier exceso de potencia al eje principal usando un engranaje de relación variable Beier ; [5] Se eliminó la hélice separada de la turbina, al igual que todo el sistema de " postcombustión " con sus válvulas, etc. El sistema ahora era como una combinación de un sobrealimentador mecánico y un turbocompresor sin necesidad de bypass. El resultado fue más pequeño y considerablemente más simple: un solo motor impulsando una sola hélice. [6] En total , se quitaron alrededor de 1,000 lb (450 kg) del peso. Los revestimientos húmedos de los cilindros del Nomad I se cambiaron por revestimientos secos . [7]
Mientras se estaba probando el Nomad II, se le prestó un prototipo de Avro Shackleton a Napier como banco de pruebas. El motor resultó voluminoso, como el Nomad I antes que él, y mientras tanto se utilizaron varios motores ficticios en el Shackleton para varias pruebas.
En 1953 se anunció un nuevo desarrollo, el Nomad Nm.7, de 3500 shp (2600 kW). [8]
En 1954, el interés en el Nomad estaba disminuyendo, y después del único proyecto, el Avro Type 719 Shackleton IV , basado en él fue cancelado, el trabajo en el motor terminó en abril de 1955, después de un gasto de £ 5,1 millones.
Un Nomad II está en exhibición en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en Virginia . [9]
Aplicaciones
- Airspeed Ambassador (solo planeado) [10]
- Avro Lincoln (solo banco de pruebas)
- Avro Shackleton (solo planeado)
- Canadair CP-107 Argus (solo planeado)
Especificaciones (Nomad II)
Datos del vuelo 1954 [11]
Características generales
- Tipo: Motor diésel sin válvulas de dos tiempos y doce cilindros compuesto por una turbina de tres etapas que impulsa el cigüeñal y el compresor axial .
- Diámetro : 6,00 pulgadas (152 mm)
- Carrera : 187,3 mm (7,375 pulgadas)
- Desplazamiento : 2,502 in 3 (41,0 L)
- Longitud: 119 pulgadas (3000 mm)
- Ancho: 56,25 pulgadas (1429 mm)
- Altura: 40 pulgadas (1000 mm)
- Peso en seco : 3580 libras (1620 kg)
Componentes
- Tren de válvulas : pistón con puerto de dos tiempos
- Sobrealimentador : turboeje y generador de gas Napier Naiad , presión de sobrealimentación máxima de 89 psi
- Turbocompresor : los gases de escape del motor se canalizan hacia la sección de la turbina Naiad
- Sistema de refrigeración: refrigerado por líquido
Actuación
- Potencia de salida: despegue máximo de 3,150 hp (2,350 kW) a 89 psi (610 kPa) de impulso, incluido un empuje residual de 320 lbf de la turbina a 2,050 rpm (cigüeñal) y 18,200 rpm (turbina)
- Potencia específica : 1.25 hp / in 3 (57 kW / L)
- Relación de compresión : 8.1 (relación de cilindros), 31.5: 1 (relación de presión total)
- Consumo específico de combustible : 0.345 lb / (ehp · h) (0.210 kg / (kW · h)) (unidad combinada) a 11,000 pies y 300 kn
- Relación potencia / peso : 0,88 hp / lb (1,45 kW / kg)
Sección de turbina
Características generales
- Tipo: Generador de gas basado en Napier Naiad
- Largo:
- Diámetro:
- Peso en seco:
Componentes
- Compresor: flujo axial de 12 etapas
- Turbina : flujo axial de 3 etapas
Actuación
- Empuje máximo : 320 lbf residual a 18.200 rpm
- Relación de presión total : 8,25: 1
- Flujo másico de aire: 13,0 lb / s (5,9 kg / s)
- Relación potencia / peso :
Ver también
Motores comparables
- Rolls-Royce Crecy
- Dobrynin VD-4K
Listas relacionadas
- Lista de motores de aviones
Referencias
- ^ Gunston, Bill (1989). Enciclopedia mundial de motores aeronáuticos . Cambridge, Inglaterra: Patrick Stephens. pag. 106. ISBN 1-85260-163-9.
- ^ "Proyectos cancelados: lista actualizada" . Vuelo : 262.17 de agosto de 1967.
- ^ Lumsden (2003) , p. 170.
- ^ Lumsden (2003) , p. 172.
- ^ Vuelo (30 de abril de 1954) , p. 549.
- ^ Lumsden (2003) , p. 171.
- ^ Vuelo (30 de abril de 1954) , p. 550.
- ^ Vuelo noviembre de 1953 p 610
- ^ Steven F.Udvar-Hazy Center - Napier Nomad Consultado: 7 de abril de 2020
- ^ "Aircraft Intelligence: Gran Bretaña" . Vuelo : 485.17 de abril de 1953.
- ^ Gunston, Bill (30 de abril de 1954). "Napier Nomad: un motor de extraordinaria eficiencia" . Vuelo : 543–551 . Consultado el 18 de diciembre de 2009 .
- Lumsden, Alec (2003). Motores de pistón británicos y sus aviones . Marlborough, Wiltshire: Airlife Publishing. págs. 170-172. ISBN 1-85310-294-6.
- https://www.thegrowler.org.uk/avroshackleton/the-nomad-proposal.htm - The Nomad Proposal , investigación de Chris Ashworth - estaba entre las fuentes originales del artículo según la historia
enlaces externos
- Galería de fotos de Aircraft Engine Historical Society de motores de pistón Napier
- "Napier Nomad" un anuncio de vuelo de 1952 para el motor Nomad
- "Nomad NNm6", un artículo de 1953 Flight sobre el Nomad II
- Un Napier Nomad 2 montado en la góndola exterior de un Shackleton en una edición de Flight de 1961