El Allison T56 es un turbohélice militar estadounidense de diseño modular de un solo eje con un compresor de flujo axial de 14 etapas impulsado por una turbina de cuatro etapas. Fue desarrollado originalmente por Allison Engine Company para el transporte Lockheed C-130 Hercules [3] que entró en producción en 1954. Ha sido un producto de Rolls-Royce desde 1995, cuando Allison fue adquirida por Rolls-Royce. La versión comercial se designa 501-D . Se han producido más de 18.000 motores desde 1954, registrando más de 200 millones de horas de vuelo. [4]
El turbohélice T56, evolucionado a partir de la serie T38 anterior de Allison , [3] voló por primera vez en el morro de un avión de prueba B-17 en 1954. [3] Uno de los primeros motores YT-56 autorizados para volar se instaló en una góndola C-130 en el avión de prueba Super Constellation de Lockheed a principios de 1954. [5] Originalmente instalado en el avión de transporte militar Lockheed C-130 Hercules , el T56 también se instaló en el avión de patrulla marítima (MPA) Lockheed P-3 Orion , el avión de alerta temprana aerotransportada (AEW) Grumman E-2 Hawkeye y el avión de entrega a bordo (COD) Grumman C-2 Greyhound , así como en aviones de pasajeros civiles como el Lockheed Electra y el Convair 580. [ 3]
El T56-A-1 entregado a Lockheed en mayo de 1953, producía sólo 3.000 shp (2.237 kW), en comparación con los 3.750 shp (2.796 kW) requeridos para el YC-130A. La evolución del T56 se ha logrado mediante aumentos en la relación de presión y la temperatura de la turbina. El T56-A-14 instalado en el P-3 Orion tiene una potencia nominal de 4.591 shp (3.424 kW) con una relación de presión de 9,25:1, mientras que el T56-A-427 instalado en el E-2 Hawkeye tiene una potencia nominal de 5.250 shp (3.915 kW) y una relación de presión de 12:1. Además, el T56 produce aproximadamente 750 lbf (3.336,17 N) de empuje residual de su escape. [6]
A lo largo de los años, se han producido varias versiones de desarrollo de motores, que se agrupan por números de serie. La colección de derivados de la Serie I salió al mercado en 1954, produciendo una potencia estática a nivel del mar de 3460 shp de hélice (2580 kW) a una temperatura ambiente de 59 °F (15 °C; 519 °R; 288 K). Los motores posteriores incluyeron la Serie II, que se introdujo en 1958 y tenía una potencia nominal aumentada de 3755 shp de hélice (2800 kW), y la Serie III, que salió al mercado en 1964 y tuvo otro aumento de potencia a 4591 shp de hélice (3424 kW). Los derivados de las Series II y III se desarrollaron en el marco de los programas de mejora de componentes militares (CIP). [7] En 1965, Allison estaba proponiendo el desarrollo de derivados de la Serie IV, [8] pero en 1968, el Congreso de los Estados Unidos restringió el trabajo del CIP a mejoras de confiabilidad y mantenibilidad en lugar de mejoras de rendimiento. [7] Los derivados de la Serie IV finalmente se desarrollaron en la década de 1980 después de ser aprobados para un programa de derivados de modelos de motores (EMDP) de la Fuerza Aérea de los EE. UU . en el presupuesto del año fiscal 1979. Los motores de la Serie IV incluyen el demostrador EMDP T56-A-100 de la Fuerza Aérea, el modelo T56-A-101 para los aviones C-130 de la Fuerza Aérea, el T56-A-427 para los aviones E-2C y C-2A de NAVAIR , el 501-D39 para el avión Lockheed L-100 y el turboeje marino 501-K34 para NAVSEA . El T56-A-427 tenía una potencia de 5.912 hp (4.409 kW), pero su par motor estaba limitado a 5.250 hp (3.910 kW). [9]
El Lockheed Martin C-130J Super Hercules , que voló por primera vez en 1996, tiene el T56 reemplazado por el Rolls-Royce AE 2100 , que utiliza FADEC duales (Full Authority Digital Engine Control) para controlar los motores y las hélices. [10] Impulsa hélices cimitarra de seis palas de Dowty Rotol . [11]
El T56 Serie 3.5, un programa de mejora del motor para reducir el consumo de combustible y disminuir las temperaturas, fue aprobado en 2013 para el avión WP-3D "Hurricane Hunter" de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). [12] Después de ocho años de esfuerzos de desarrollo y comercialización por parte de Rolls-Royce, el T56 Serie 3.5 también fue aprobado en 2015 para modernizaciones de motores en los aviones C-130 heredados de la Fuerza Aérea de los EE. UU. que actualmente estaban en servicio con motores T56 Serie III. [13] Como parte de la actualización del T56 Serie 3.5, partes del motor T56 Serie IV (como los sellos del compresor) y las palas de turbina no refrigeradas del turboeje AE 1107C se modernizarían en las instalaciones de carcasas T56 Serie III existentes. [14] Las actualizaciones de hélices a hélices NP2000 de ocho palas de UTC Aerospace Systems se han aplicado a los aviones E-2 Hawkeye, C-2 Greyhound y modelos más antiguos de C-130 Hercules, [15] y se adoptarán en el P-3 Orion. [16]
Se espera que la producción del motor T56 continúe al menos hasta 2026, con el pedido en 2019 del Comando de Sistemas Aéreos Navales de EE. UU . (NAVAIR) de 24 E-2D Advanced Hawkeyes (AHE) adicionales impulsados por la variante del motor T56-A-427A. [17]
El motor T56/Modelo 501 se ha utilizado en varios esfuerzos experimentales y como algo más que un motor de turbohélice. A principios de 1960, se agregaron dos motores de turbina experimentales Allison YT56-A-6 sin hélices junto a los motores de propulsión existentes en pruebas de vuelo de un avión Lockheed NC-130B 58-0712. El YT56-A-6 producía aire presurizado para soplar sobre las superficies de control para demostrar el control de la capa límite (BLC), lo que ayudó a permitir el rendimiento de despegue y aterrizaje cortos (STOL). [18] : 42–44 En 1963, Lockheed y Allison diseñaron otro demostrador STOL, esta vez para un requisito del Ejército de los EE. UU . La designación interna de Lockheed GL298-7 involucraba un C-130E Hercules que fue re-motorizado con turbohélices 501-M7B de 4,591 shp (3,424 kW). El 501-M7B produjo más potencia que los motores T56-A-7 normalmente instalados de 3.755 shp (2.800 kW) en aproximadamente un 20% (aunque el 501-M7B estaba limitado a 4.200 shp (3.100 kW) para evitar cambios estructurales adicionales), porque la introducción de refrigeración por aire en las palas de la primera etapa de la turbina y en los álabes de la primera y segunda etapa permitió un aumento en la temperatura de entrada de la turbina. [19]
En 1963, se introdujo una línea aeroderivada de turbinas de gas industriales basadas en la T56 bajo el nombre 501-K. [20] La 501-K se ofrece como una versión de un solo eje para aplicaciones de velocidad constante y como una versión de dos ejes para aplicaciones de alto par y velocidad variable. [21] Las turbinas estándar de la Serie II incluían la 501-K5 alimentada con gas natural y la 501-K14 alimentada con líquido. Las turbinas de la Serie III refrigeradas por aire incluían la 501-K13 alimentada con gas natural y la 501-K15 alimentada con líquido. [22] Una versión de turboeje marinizado de la 501-K se utiliza para generar energía eléctrica a bordo de todos los cruceros de la Armada de los EE. UU. ( clase Ticonderoga ) y casi todos sus destructores ( clase Arleigh Burke ).
A finales de la década de 1960, la Armada de los EE. UU. financió el desarrollo del motor T56-A-18, que introdujo una nueva caja de cambios en comparación con la caja de cambios anterior del T56-A-7. [23] La prueba preliminar de calificación de vuelo (PFRT) de 50 horas se completó para el T56-A-18 en 1968. [24] A principios de la década de 1970, Boeing Vertol seleccionó a Allison (en ese momento conocida como Detroit Diesel Allison Division (DDAD) de General Motors ) para impulsar un banco de pruebas de sistema dinámico (DSTR) que respaldara el desarrollo de su programa de helicóptero de carga pesada (HLH) XCH-62 para el Ejército de los EE. UU., utilizando el motor turboeje Allison 501-M62B. [25] El 501-M62B tenía un compresor de 13 etapas basado en el motor de demostración 501-M24, que era un motor de eje único fijo con una relación de presión general aumentada y un compresor de geometría variable, y tenía una cámara de combustión anular basada en el T56-A-18 y otros programas de desarrollo. La turbina se derivó del T56 de eje único fijo, que tenía una sección de cuatro etapas en la que las dos primeras etapas proporcionaban suficiente potencia para impulsar el compresor, y las otras dos etapas ofrecían suficiente potencia para impulsar el eje de la hélice. Para el motor 501-M62B de doble eje, se dividió en una turbina de dos etapas que impulsaba el compresor, donde las etapas de la turbina tenían álabes y paletas refrigerados por aire, y una turbina de potencia libre de dos etapas que impulsaba la hélice a través de una caja de cambios. El 501-M62B también incorporó mejoras probadas por el programa de demostración GMA 300 de Allison, que permitía un flujo de aire de 42 lb/s (1100 kg/min). [26] Después de que las pruebas DSTR resultaran exitosas, el motor 501-M62B se desarrolló aún más hasta convertirse en el motor XT701 -AD-700 para su uso en el HLH. El XT701 de 8079 shp (6025 kW) pasó las pruebas requeridas para ingresar a las pruebas en tierra y en vuelo en el HLH, [27] pero la financiación del programa HLH se canceló en agosto de 1975, cuando el prototipo de helicóptero de triple turbina y rotor en tándem había alcanzado el 95 % de finalización. [28] : 3
Tras la cancelación del programa HLH, Allison decidió a principios de 1976 aplicar la tecnología del motor XT701 en un nuevo producto de turbina de gas industrial, el 570-K. El motor industrial, que entró en producción a finales de la década de 1970, se redujo a 7170 shp (5350 kW) y se adaptó para variantes marinas, de compresor de gas y de generación de energía eléctrica. [27] Los únicos cambios importantes realizados para el 570-K fueron la eliminación del aire de purga del compresor y la sustitución de la caja del compresor de titanio del XT701 por una caja de acero. El 570-K se adaptó entonces al motor de demostración 501-M78B de 6000 shp (4500 kW), que Lockheed voló en un Grumman Gulfstream II como parte del Programa de evaluación de pruebas Propfan de la NASA a finales de la década de 1980. El 501-M78B tenía el mismo compresor de 13 etapas, cámara de combustión, turbina productora de gas de 2 etapas y turbina de potencia libre de 2 etapas utilizados en el XT701 y el 570-K, pero estaba conectado a través de una caja de cambios con una relación de reducción de 6,797 a un ventilador de hélice de rotación simple Hamilton Standard de 9 pies de diámetro (2,7 m) , que contenía aspas de ventilador de hélice que estaban inclinadas hacia atrás 45 grados en las puntas. [29]
El T56 ha sido desarrollado exhaustivamente a lo largo de su producción y el fabricante describe las numerosas variantes como pertenecientes a cuatro grupos de series principales.
Las variantes civiles iniciales (Serie I) fueron diseñadas y producidas por Allison Engine Company como 501-D y propulsaron al Lockheed C-130 Hercules . Las variantes posteriores (Series II, III y IV) y el kit de mejora del motor de la Serie 3.5 proporcionaron un mayor rendimiento mediante mejoras de diseño.
Se produjeron otros derivados del 501-D/T56 como turboejes para helicópteros, incluida una variante denominada T701 que se desarrolló para el proyecto cancelado Boeing Vertol XCH-62 .
Datos de Rolls-Royce. [30]
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Motores comparables
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