El Napier Nomad es un motor de avión diésel 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, de ese modo, mejorar el ahorro de combustible . Se probaron dos versiones, el complejo Nomad I , que utilizaba dos hélices, cada una impulsada por etapas mecánicamente independientes, y el Nomad II , que utilizaba el principio turbo-compuesto, acoplando las dos partes para impulsar una sola hélice. El Nomad II tenía las cifras de consumo específico de combustible más bajas vistas hasta ese momento. [1] A pesar de esto, el proyecto Nomad se canceló en 1955 tras haber gastado 5,1 millones de libras en su desarrollo, ya que la mayor parte del interés se había centrado en los diseños de turbohélice . [2]
En 1945, el Ministerio del Aire solicitó propuestas para un nuevo motor de 6.000 hp (4,5 MW) con buen consumo de combustible. Curtiss-Wright estaba diseñando un motor de este tipo de potencia, conocido como motor turbo-compuesto , pero Sir Harry Ricardo , uno de los grandes diseñadores de motores de Gran Bretaña, sugirió que la combinación más económica sería un diseño similar utilizando un motor diésel de dos tiempos en lugar del motor de gasolina Curtiss .
Antes de la Segunda Guerra Mundial, Napier había obtenido la licencia del diseño diésel Junkers Jumo 204 para iniciar la producción en el Reino Unido con el nombre de Napier Culverin , pero el inicio de la guerra hizo que el Sabre cobrara una importancia capital y se detuvo el trabajo en el Culverin. En respuesta a los requisitos del Ministerio del Aire de 1945, Napier desempolvó este trabajo y combinó dos Culverins agrandados en un bloque en H similar al Sabre, lo que dio como resultado 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 similar al 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 a la del motor a reacción emergente. La eficiencia térmica está 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 unos 1.000 K, mucho menos que los 5.000 K típicos de un motor alternativo, y por lo tanto los reactores tienen una eficiencia térmica muy pobre. El diseño del Nomad se centró en reemplazar las cámaras de combustión de baja temperatura del motor a reacción con cámaras de combustión diésel de alta eficiencia. En la práctica, era demasiado difícil acoplar la potencia de salida diésel al ciclo de la turbina. La potencia práctica máxima del Nomad era de 4.000 hp (3,0 MW), y era mucho más pesado que un reactor puro de la misma potencia. En ese momento, los reactores civiles como el Boeing 707 estaban casi terminados, y el Nomad nunca fue considerado seriamente por ningún fabricante de aeronaves.
El diseño inicial del Nomad (E.125) o Nomad 1 era increíblemente complejo, casi dos motores en uno. Uno era un diésel de dos tiempos turboalimentado , que tenía cierto parecido con la mitad de un H-24 de Napier Sabre . Debajo de este se encontraban las partes giratorias de un motor turbohélice , basado en el diseño de Naiad , cuya salida impulsaba la hélice delantera de un par contrarrotante. Para lograr un mayor impulso, el cigüeñal impulsaba un sobrealimentador centrífugo, que también proporcionaba el barrido necesario para arrancar el motor desde el reposo. Durante el despegue, se inyectaba combustible adicional en la etapa de turbina trasera para obtener más potencia, y se apagaba una vez que el avión estaba en vuelo de crucero. [3]
Los conjuntos de compresor y turbina del Nomad fueron probados 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 la Exhibición Aérea de Farnborough el 10 de septiembre de 1951. [4] En total, el Nomad I funcionó durante poco más de 1000 horas y demostró ser bastante temperamental, pero cuando funcionaba correctamente podía producir 3000 hp (2,2 MW) y 320 lbf (1,4 kN) de empuje. Tenía un consumo específico de combustible (sfc) de 0,36 lb/(hp⋅h) (220 g/kWh).
El prototipo Nomad I está en exhibición en el Museo Nacional de Vuelo en el aeródromo East Fortune en Escocia .
Incluso antes de que el Nomad I estuviera en funcionamiento, ya se había diseñado su sucesor, el Nomad II (E.145) Nomad 6. En esta versión se añadió una etapa extra 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 accionar el compresor, y realimentar cualquier exceso de potencia al eje principal mediante un engranaje de relación variable Beier ; [5] se suprimió la hélice separada de la turbina, al igual que todo el sistema de " postcombustión " con sus válvulas etc. Por lo que 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] La reducción de peso total fue de 1.000 lb (450 kg). Las camisas húmedas de los cilindros del Nomad I se cambiaron por camisas secas . [7]
Mientras se realizaban las pruebas del Nomad II, se prestó a Napier un prototipo del Avro Shackleton como banco de pruebas. El motor resultó ser voluminoso, como el Nomad I que lo precedió, y mientras tanto se utilizaron varios motores de prueba en el Shackleton para diversas pruebas.
En términos de potencia equivalente, el Nomad II tenía un SFC de 0,327 lb/(hp⋅h) (199 g/kWh) a una altitud de crucero de 25 000 pies (7600 m). [8]
En 1953 se anunció un desarrollo posterior, el Nomad Nm.7, de 3.500 shp (2,6 MW). [9]
En 1954, el interés por el Nomad fue menguando y, tras la cancelación del único proyecto, el Avro Type 719 Shackleton IV , basado en él, el trabajo en el motor finalizó en abril de 1955, tras un gasto de 5,1 millones de libras. El diseño también se consideró para el Canadair Argus , un avión de patrulla marítima similar que se estaba diseñando para la Real Fuerza Aérea Canadiense . Este diseño se basó en el Wright R-3350 , el diseño que el Nomad pretendía mejorar.
Un Nomad II está en exhibición en el Centro Steven F. Udvar-Hazy en Virginia . [10]
Datos del vuelo 1954 [12]
Motores comparables
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