El Rolls-Royce RB.80 Conway fue el primer motor a reacción turbofan que entró en servicio. El desarrollo comenzó en Rolls-Royce en la década de 1940, pero el diseño se utilizó sólo brevemente, a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, antes de que otros diseños de turbofan lo reemplazaran. El motor Conway se utilizó en versiones del Handley Page Victor , Vickers VC10 , Boeing 707-420 y Douglas DC-8-40 .
El nombre "Conway" es la ortografía inglesa del río Conwy , en Gales , de acuerdo con el uso que hace Rolls de nombres de ríos para motores de turbina de gas.
Alan Arnold Griffith había propuesto varios diseños diferentes de motores de bypass o turbofan ya en la década de 1930, mientras él y Hayne Constant intentaban hacer funcionar sus motores a reacción de flujo axial en el Royal Aircraft Establishment . Sin embargo, durante la Segunda Guerra Mundial se dio prioridad a los diseños de turborreactores más simples para su uso en aplicaciones militares. Las prioridades cambiaron drásticamente al final de la guerra y en 1946 Rolls-Royce acordó que los motores existentes, como el Rolls-Royce Avon, estaban lo suficientemente avanzados como para permitir comenzar a trabajar en conceptos más avanzados como el bypass.
Griffith, que para entonces se había convertido en ingeniero jefe de Rolls-Royce , sugirió construir un diseño de derivación puramente experimental utilizando partes del Avon y otro motor a reacción experimental, el AJ.25 Tweed. En abril de 1947, se propuso un diseño de 5.000 libras de fuerza (22.000 N), pero durante los meses siguientes se modificó para evolucionar a un diseño más grande de 9.250 libras de fuerza (41.100 N) en respuesta a la necesidad de un nuevo diseño. motor para impulsar la versión Mk.2 de bajo nivel del bombardero Vickers Valiant . En octubre se dio el visto bueno para iniciar la construcción de este diseño más grande, bajo el nombre RB.80 .
Durante el desarrollo, se decidió mejorar aún más el diseño básico agregando otra característica que luego se volvió común: una disposición de compresor de "dos carretes". Los motores anteriores generalmente consistían en una serie de etapas de compresor conectadas a través de un eje a una o más etapas de turbina, con los quemadores entre ellas dispuestos alrededor del eje. Aunque esta disposición es mecánicamente sencilla, tiene la desventaja de reducir la eficiencia del compresor. Las etapas del compresor funcionan con su máxima eficiencia cuando giran a una velocidad específica para cualquier presión de aire de entrada determinada; en un compresor perfecto, cada etapa funcionaría a una velocidad separada. El diseño de múltiples carretes, utilizado por primera vez en el turborreactor Bristol Olympus , [1] es un compromiso: el compresor se separa en "carretes" diseñados para operar más cerca de la velocidad más eficiente, impulsados por turbinas separadas a través de ejes concéntricos. Son comunes los diseños de dos y tres carretes; más allá de eso, la complejidad mecánica es demasiado grande.
La nueva versión tenía un compresor de baja presión de cuatro etapas impulsado por una turbina de dos etapas y un compresor de alta presión de ocho etapas impulsado por otra turbina de dos etapas. Ahora conocido por la designación del Ministerio de Suministros como RCo.2 , el trabajo de diseño se completó en enero de 1950 y el primer ejemplar funcionó por primera vez en julio de 1952 con un empuje de 10.000 libras de fuerza (44.000 N). En ese momento, el Valiant Pathfinder de bajo nivel había sido abandonado, por lo que el primer ejemplo también estaba destinado a ser el último. Sin embargo, demostró que el concepto básico era sólido y "funcionó perfectamente durante sus 133 horas de vida útil". [2]
El trabajo realizado en el RCo.2 pronto se aprovechó. En octubre de 1952, la Royal Air Force adjudicó un contrato para el Vickers V-1000 , un gran transporte estratégico propulsado por un jet cuyo objetivo era permitir que la fuerza de bombarderos V recibiera apoyo en el campo mediante suministro aéreo únicamente. Vickers también planeó desarrollar una versión para pasajeros del mismo diseño básico que el VC-7. El diseño del V-1000 parecía un cometa De Havilland ampliado , pero del Valiant tomó la disposición del ala y añadió un barrido compuesto (una moda pasajera en el diseño del Reino Unido). También presentaba los motores integrados en las alas del Comet, lo que exigía un motor con una sección transversal pequeña, lo que limitaba la cantidad de derivación que el motor podía utilizar. Sin embargo, requería mayor potencia para soportar un peso bruto de 230.000 libras (100.000 kg), por lo que Rolls respondió con el RCo.5 más grande .
El nuevo motor era similar al RCo.2 en muchos aspectos, diferenciándose en detalles. El compresor de baja presión ahora tenía seis etapas y el de alta presión nueve, impulsados por turbinas de dos y una etapa respectivamente. El primer RCo.5 funcionó en julio de 1953 y pasó una calificación de tipo oficial en agosto de 1955 con 13.000 libras de fuerza (58.000 N). La construcción del prototipo V-1000 estaba en marcha en la fábrica de Vickers Armstrong en Wisley en el verano de 1955, cuando se canceló todo el proyecto. Al tener dudas sobre el concepto de basar los bombarderos V fuera del Reino Unido, la necesidad del V-1000 se volvió cuestionable y fue una decisión fácil abandonar el proyecto.
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El Conway se salvó una vez más cuando fue seleccionado para impulsar la variante Handley Page Victor B.2, reemplazando al Armstrong Siddeley Sapphire utilizado por modelos anteriores. Para esta función, Rolls-Royce diseñó un modelo aún más grande, el RCo.8 de 14.500 libras de fuerza (64.000 N), que funcionó por primera vez en enero de 1956. Sin embargo, el RCo.8 fue omitido después de recibir una solicitud de Trans-Canada Airlines (TCA) explorará un Boeing 707 o un Douglas DC-8 con motor Conway , habiendo interesado a ambas compañías en la idea. Rolls-Royce respondió diseñando un modelo aún más grande del Conway, el RCo.10 de 16.500 libras de fuerza (73.000 N) y ofreciendo el RCo.11 similar con calificación militar para el Victor. El nuevo motor se diferenciaba del RCo.8 por tener una nueva "etapa cero" en la parte delantera del compresor de baja presión, lo que aumentaba aún más el flujo de aire frío alrededor del motor. El RCo.10 voló por primera vez en el prototipo modificado Avro Vulcan VX770 el 9 de agosto de 1957, pero el avión se perdió en un accidente al año siguiente . El RCo.11 voló en el Victor el 20 de febrero de 1959.
Boeing calculó que el Conway con una derivación de sólo el 30% aumentaría el alcance del 707-420 propuesto en un 8% por encima del 707-320, por lo demás idéntico, propulsado por turborreactores Pratt & Whitney JT4A (J75). Esa estimación resultó optimista; la mejora real del alcance fue de un máximo del 2%. [3] En mayo de 1956, TCA encargó DC-8-40 con motor Conway, seguido de pedidos adicionales de Alitalia y Canadian Pacific Air Lines , mientras que el 707-420 con motor Conway fue encargado por BOAC , Lufthansa , Varig , El Al y Air india . [4] El desarrollo del RCo.10 fue tan fluido que después de entregar una pequeña cantidad para pruebas, las entregas de producción cambiaron al RCo.12 de 17,500 libras de fuerza (78,000 N) , que fue diseñado, construido y probado antes de que los fuselajes terminaran las pruebas. El 707-420 de Boeing presentaba una distintiva boquilla de escape festoneada (en la foto de arriba) que incorporaba supresión de ruido e inversión de empuje mecánica y aerodinámica de hasta el 50%, que fue desarrollada y suministrada por Rolls-Royce. [5] Douglas desarrolló la boquilla supresora de inversión del DC-8 para que funcione en conjunto con un eyector variable, lo que proporcionó la supresión de ruido adicional necesaria. [6]
Aunque tuvo éxito en esta función, sólo 37 707 y 32 DC-8 fueron equipados con el Conway, debido en gran parte a la entrega del Pratt & Whitney JT3D : este fue el primer motor de derivación construido en EE. UU. y tenía una relación de derivación considerablemente mayor que la del Conway. . Sin embargo, el Conway tuvo éxito en esos aviones y fue el primer motor de avión comercial al que se le concedió un período operativo de hasta 10.000 horas entre revisiones importantes. [7] Debido al Conway, los despegues del B707-420 fueron los más ruidosos de los aviones de pasajeros en los aeropuertos y sobre las comunidades hasta que el Concorde entró en servicio. [8] Sin embargo, el Conway fue revolucionario, siendo el primer turbofan y el primer motor comercial, equipado con álabes de turbina refrigerados por aire internamente, lo que explicaba en parte su alta eficiencia y una temperatura de escape extremadamente alta de 1,247 °F (675 ° C). [9]
El desarrollo final del Conway involucró primero al RCo.42 , diseñado específicamente para el Vickers VC10 . Como en ese momento se abandonó la necesidad de motores integrados en las alas, Rolls-Royce aumentó drásticamente el diámetro de la etapa cero para aumentar el bypass de aproximadamente un 30% a un 60%. Se incorporaron otras revisiones importantes, principalmente en el compresor de baja presión. La primera ejecución fue en marzo de 1961. La clasificación de despegue fue de 20.370 libras de fuerza (90.600 N). Para el Super VC10, el último modelo fue el RCo.43 , con una potencia de 21.800 libras-fuerza (97.000 N). [10]
El RCo.12 Conway era un turboventilador de flujo axial con una derivación baja de aproximadamente el 30% o una relación de derivación de 0,3:1. Tenía un compresor de baja presión de siete etapas, las seis primeras etapas fabricadas en aluminio y la última en titanio. Detrás de él se encontraba el compresor de alta presión de nueve etapas, las siete primeras etapas de titanio y las dos últimas de acero. El conducto de la carcasa de derivación también estaba fabricado de titanio. El conducto de derivación comenzó después de la séptima etapa. [11] La zona de combustión constaba de diez latas de llama canular . El compresor de alta presión era impulsado por una turbina de una sola etapa que utilizaba palas huecas enfriadas por aire, seguida por una turbina de dos etapas que alimentaba el compresor de baja presión. [12] Los accesorios se dispusieron alrededor de la parte delantera del motor para minimizar el diámetro total.
El RCo.12 produjo 17.500 libras de fuerza (78.000 N) para el despegue, pesaba 4.544 libras (2.061 kg) en seco y tenía un consumo específico de combustible de 0,725 en el despegue y 0,874 en crucero típico.
En 1968, se instalaron aspas de ventilador de fibra de carbono Hyfil en Conways de VC10 operados por BOAC . [13]
En noviembre de 1966, la entrada del motor Conway, junto con las de las instalaciones comerciales de Avon y Spey, fue objeto de una infracción de patente contra Rolls-Royce por parte de Rateau, un fabricante francés de turbinas de vapor y sobrealimentadores de automóviles . Société pour l'exploitation des appareils Rateau de La Courneuve . La patente afirmaba que la admisión, por su forma interna difusora, determina la velocidad del aire que ingresa al compresor del motor. Dado que el Conway del Boeing 707 y los otros motores Rolls-Royce tenían tomas de aire difusas, Rateau esperaba recibir una compensación por cada motor fabricado, además de detener toda producción futura. Aunque el reclamo de Rateau fue sólo contra Rolls-Royce, su comprensión del propósito de una toma se aplicaba a cualquier instalación de motor a reacción. Los testigos de Rolls-Royce, incluido Frank Whittle, convencieron al juez de que una admisión no producía el efecto pretendido [14] [15] y que la afirmación era "especulativa" porque, en 1939, no se había fabricado ningún motor a reacción de flujo axial para avión. construido [16] y que patentes anteriores de Frank Whittle y otros ya habían considerado el diseño de las tomas.
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Datos de Jane's All The World's Aircraft 1969-70 [21]
Motores comparables
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