El General Electric J79 es un motor turborreactor de flujo axial construido para su uso en una variedad de aviones de combate y bombarderos y en un misil de crucero supersónico . El J79 fue producido por General Electric Aircraft Engines en los Estados Unidos y bajo licencia por varias otras compañías en todo el mundo. Entre sus principales usos se encontraban el Lockheed F-104 Starfighter , el Convair B-58 Hustler , el McDonnell Douglas F-4 Phantom II , el North American A-5 Vigilante y el IAI Kfir .
Una versión comercial, denominada CJ805 , impulsó el Convair 880 , mientras que un derivado con turbofán de popa, el CJ805-23, impulsó los aviones de pasajeros Convair 990 y un solo Sud Aviation Caravelle destinado a demostrar al mercado estadounidense los beneficios de un motor de derivación sobre el turborreactor Rolls-Royce Avon existente .
En 1959, el generador de gas del J79 se desarrolló como un motor turboeje de turbina libre estacionario de clase 10 MW (13 000 bhp) para energía naval, generación de energía y uso industrial, llamado LM1500 . [2] [3] Su primera aplicación fue en el hidroplano de investigación USS Plainview .
A finales de la década de 1940, el diseño de motores a reacción había avanzado hasta el punto en que el rendimiento de su compresor limitaba el progreso posterior; en particular, se debía aumentar la relación de presión del compresor para reducir el consumo de combustible del motor. Sin embargo, el rango de funcionamiento útil del compresor era limitado en ese momento y se centraba en su condición de diseño, que es a una alta velocidad del compresor para el despegue o el crucero. Si se diseñaba para una alta eficiencia a altas velocidades, era muy ineficiente y propenso a estancarse a bajas velocidades.
En 1944, el Comité Asesor Nacional de Aeronáutica había probado una teoría para "Extender el rango operativo útil de los compresores de flujo axial mediante el uso de álabes de estator ajustables" haciendo funcionar un compresor axial de ocho etapas con una relación de presión de 3,42:1 y ángulos de álabes ajustables. [4] Se obtuvo una mejora considerable en las eficiencias a velocidades del compresor apreciablemente inferiores a la velocidad de diseño. [5]
Las desviaciones de velocidad con respecto a la condición de diseño son más notorias en las primeras etapas a bajas rpm y se vuelven más evidentes a medida que aumenta la relación de presión de diseño, lo que lleva al estancamiento de las palas y al aumento repentino de la presión del compresor, como sucedió con el compresor Rolls-Royce Avon , con una relación de presión de diseño de 6,3:1 en 1949. En 1947, Geoff Wilde , un diseñador de compresores Rolls-Royce, había solicitado una patente "Regulación del compresor de flujo axial" "para proporcionar un compresor con un amplio rango de velocidad de operación". [6] Se construyó un compresor experimental de 12 etapas con los álabes guía de entrada y las primeras cuatro filas de álabes del estator ajustables para reducir los ángulos de incidencia del aire mientras funcionaba a baja velocidad. Fue muy eficaz para superar el estancamiento y el aumento repentino de la presión. Sin embargo, ya se había demostrado que una solución de diseño mecánico más simple (álabes guía de admisión variables y purga) funcionaba con la relación de presión de diseño requerida, por lo que los estatores variables no se utilizaron en un motor Rolls-Royce hasta la década de 1980 ( IAE V2500 ). [7]
En 1950, General Electric se centró en los motores supersónicos con estatores variables como resultado de estudios de diseño que los comparaban con los de rotor doble. Basándose en su experiencia anterior en ese momento y en la estimación del esfuerzo de desarrollo necesario para probar nuevas tecnologías, los estatores variables prometían ser la mejor manera de diseñar el compresor para la alta relación de presión requerida de 12:1. Esta relación de presión era necesaria para lograr el rendimiento supersónico, el rendimiento de crucero subsónico y el bajo peso necesarios para los futuros aviones supersónicos.
En 1951, un equipo de General Electric dirigido por Gerhard Neumann , en ese momento a cargo de las pruebas de desarrollo de motores, recibió fondos para construir un compresor de prueba con estatores variables. Además, el líder de la División de Turbinas de Gas para Aeronaves, CW 'Jim' LaPierre, formó dos equipos para realizar estudios de diseño para un motor que pudiera funcionar durante períodos prolongados a Mach 2.0 y al mismo tiempo brindar una buena economía de combustible mientras navegaba a Mach 0.9. Neumann dirigió un equipo que utilizó una configuración de estator variable, mientras que Chapman Walker dirigió un esfuerzo paralelo utilizando dos carretes. Después de un año de estudio, se eligió el motor con estatores variables porque era más liviano, más simple y tenía un diámetro más pequeño. [8] Se construyó un motor de demostración con estatores variables, el GOL-1590, predecesor del J79. Al mismo tiempo, se diseñó un nuevo motor, el X-24A, para un avión supersónico y fue seleccionado por la Fuerza Aérea. El desarrollo del nuevo motor fue respaldado por el funcionamiento del motor de demostración GOL-1590. [9]
GE ganó el contrato de la Fuerza Aérea para un nuevo motor con aproximadamente 14.000 libras de empuje, con postcombustión, para propulsar un nuevo bombardero supersónico, que se convirtió en el Convair B-58 Hustler . Los otros dos motores ofrecidos por GE, una versión avanzada del J73 existente y un diseño mucho más grande, conocido como J77, fueron cancelados. El primer prototipo de la versión de producción, XJ-79, funcionó el 8 de junio de 1954. [10]
El primer vuelo del motor fue el 20 de mayo de 1955 con el motor instalado en un North American B-45C Tornado ( número de serie 48-009 ) con motor General Electric J47 . En vuelo, el J79 fue bajado desde el compartimento de bombas a la corriente de aire para realizar pruebas. [11] El primer vuelo después de la prueba de calificación de 50 horas, requerida para un nuevo motor que es la única fuente de empuje para un banco de pruebas de vuelo, fue el 8 de diciembre de 1955, impulsando el segundo Douglas F4D Skyray de preproducción , con el J79 en lugar de su motor Westinghouse J40 original como parte del programa de desarrollo y calificación de General Electric. El YF-104 fue el siguiente avión en volar con el J79 seguido por un Grumman F11F Tiger rediseñado en un programa patrocinado por la Armada para ganar experiencia con el motor antes del primer vuelo del F4H (F-4).
El J79 se utilizó en los aviones F-104 Starfighter, B-58 Hustler, F-4 Phantom II, A-5 Vigilante, IAI Kfir y en el misil de crucero supersónico SSM-N-9 Regulus II . Se fabricó durante más de 30 años. Se construyeron más de 17.000 J79 en los EE. UU. y bajo licencia en Bélgica, Canadá, Alemania, Israel, Italia y Japón. Se propuso una versión degradada del General Dynamics F-16 Fighting Falcon con un J79 como caza de bajo coste para la exportación y, aunque se fabricó un prototipo, no encontró clientes.
El J79 fue reemplazado a fines de la década de 1960 en los nuevos diseños de cazas por turbofán con postcombustión como el Pratt & Whitney TF30 utilizado en el F-111 y el F-14 , y turbofán de nueva generación con el Pratt & Whitney F100 utilizado en el F-15 Eagle que brinda una mejor eficiencia de combustible de crucero al desviar el aire alrededor del núcleo del motor.
Por su participación en el diseño del J79, Gerhard Neumann y Neil Burgess de General Electric Aircraft Engines recibieron conjuntamente el Trofeo Collier en 1958, compartiendo también el honor con Clarence Johnson (Lockheed F-104) y la Fuerza Aérea de los EE. UU. (Flight Records). [12]
Las palas y álabes del compresor están hechos de acero inoxidable 403 , excepto en las variantes -3B y -7A, que tienen álabes A286 en las etapas 7 a 17. El rotor del compresor está hecho de Lapelloy, B5F5 y titanio. [13] El J79 produce un sonido aullante particular en ciertas configuraciones del acelerador. Esta extraña característica llevó a que el F-104B Starfighter operado por la NASA , N819NA , fuera llamado Howling Howland . [14] Los primeros motores también producían cantidades notables de humo, especialmente en configuraciones de crucero/aceleración media, una desventaja en los aviones de combate que los hacía vulnerables a la detección visual. Los modelos posteriores fueron rediseñados para que fueran "sin humo".
El motor turboeje equivalente al J79 es el General Electric LM1500, que se utiliza para aplicaciones terrestres y marinas. Muchos motores derivados del J79 se han utilizado como generadores de energía de turbinas de gas en lugares remotos, en aplicaciones como el suministro de energía a oleoductos.
El J79 tiene dos derivados comerciales: el CJ805 -3 (un motor sin postcombustión, equipado con inversor de empuje y supresor de sonido), y el CJ805 -23 (con un ventilador de popa de rueda libre e inversor de empuje) instalados en el Convair CV-880 y el Convair CV-990 respectivamente.
Los motores J79 pueden arrancarse utilizando aire comprimido directamente sobre las palas de la turbina del motor [15] o utilizando un arrancador de turbina conectado a la caja de cambios auxiliar. El gas utilizado en este arrancador es aire comprimido o un cartucho de combustible sólido. [16]
Datos de Jane's All The World's Aircraft, [19] J79 - Motores de turbina: una mirada más de cerca [20]
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