El Rolls-Royce Pegasus , anteriormente Bristol Siddeley Pegasus , es un motor turbofan británico diseñado originalmente por Bristol Siddeley . Fue fabricado por Rolls-Royce plc . El motor no sólo es capaz de impulsar un avión a reacción hacia adelante, sino también de dirigir el empuje hacia abajo mediante toberas giratorias . [1] Los aviones ligeramente cargados equipados con este motor pueden maniobrar como un helicóptero . En particular, pueden realizar despegues y aterrizajes verticales . [2] En servicio en EE. UU., el motor se denomina F402 .
El exclusivo motor Pegasus impulsa todas las versiones de la familia Harrier de aviones militares multifunción . Rolls-Royce autorizó a Pratt & Whitney a construir el Pegasus para las versiones fabricadas en Estados Unidos. Sin embargo, Pratt & Whitney nunca completó ningún motor, y todos los nuevos fabricados fueron fabricados por Rolls-Royce en Bristol, Inglaterra. El Pegasus también fue el motor previsto para varios proyectos de aviones, entre los que se encontraban los prototipos del proyecto de transporte militar alemán Dornier Do 31 VSTOL. [3]
Michel Wibault , el diseñador de aviones francés, tuvo la idea de utilizar empuje vectorial para aviones de despegue vertical. Este empuje provendría de cuatro ejes de sopladores centrífugos impulsados por un turbohélice Bristol Orion , y el escape de cada soplador sería vectorial girando las espirales del soplador. [4] Aunque la idea de vectorizar el empuje era bastante novedosa, se consideró que el motor propuesto era demasiado pesado. [5]
Como resultado, un ingeniero de Bristol Engine Company , Gordon Lewis , comenzó en 1956 a estudiar conceptos de motores alternativos, utilizando, cuando era posible, componentes de motores existentes de las series de motores Orpheus y Olympus . El trabajo fue supervisado por el director técnico Stanley Hooker . Un concepto que parecía prometedor fue el BE52, que inicialmente utilizó el Orpheus 3 como núcleo del motor y, en un eje coaxial separado, las dos primeras etapas de un compresor Olympus 21 LP, que actuaba como un ventilador, suministrando aire comprimido a dos motores de propulsión. boquillas de vectorización en la parte delantera del motor. En este punto del ejercicio de diseño, el escape de la turbina LP se descargaba a través de una tobera trasera convencional. Había entradas separadas para el ventilador y el compresor central porque el ventilador no sobrealimentaba el compresor central.
Aunque el BE.52 era una central eléctrica autónoma y más ligera que el concepto de Wibault, el BE.52 seguía siendo complicado y pesado. Como resultado, el trabajo en el concepto BE.53 comenzó en febrero de 1957. En el BE.53, las etapas Olympus se instalaron cerca de las etapas Orpheus; simplificando así los conductos de entrada. Las etapas Olympus ahora sobrealimentaron el núcleo Orpheus, mejorando la relación de presión general, [6] creando lo que ahora se considera una configuración de turbofan convencional.
Durante un año, Bristol diseñó el motor de forma aislada, con poca respuesta de los distintos fabricantes de aviones que proporcionaban datos. Sin embargo, en mayo de 1957, el equipo recibió una carta de apoyo de Sydney Camm de Hawker Aviation indicando que estaban buscando un reemplazo de Hawker Hunter . El diseñador del avión, Ralph Hooper , sugirió tener cuatro boquillas de vectorización de empuje (originalmente sugeridas por Lewis), con gases calientes desde las dos traseras. Otros debates conjuntos ayudaron a perfeccionar el diseño del motor.
El Libro Blanco de Defensa de 1957 , que se centró en los misiles y no en los aviones tripulados (que fueron declarados "obsoletos") no fue una buena noticia, porque excluía cualquier apoyo financiero gubernamental futuro para el desarrollo de aviones de combate tripulados que aún no existían. Esto impidió cualquier apoyo financiero oficial para el motor o el avión por parte del Ministerio de Defensa . [7] Afortunadamente, el desarrollo del motor fue apoyado financieramente en un 75% por el Programa Mutuo de Desarrollo de Armas, Verdon Smith de Bristol Siddeley Engines Limited (BSEL), en la que Bristol Engines se había convertido para entonces tras su fusión con Armstrong Siddeley , aceptó rápidamente para pagar el resto. [7]
El primer prototipo de motor (uno de los dos BE53/2 construidos) funcionó el 2 de septiembre de 1959 y presentaba un ventilador de dos etapas y utilizaba el núcleo Orpheus 6. Aunque el ventilador estaba en voladizo, todavía se incorporaron paletas guía de entrada. El carrete HP constaba de un compresor de 7 etapas impulsado por una turbina de una sola etapa. Una turbina LP de 2 etapas impulsaba el ventilador. No había cámara de aire en la salida del ventilador, pero se instalaron 4 boquillas de vectorización de empuje.
El desarrollo posterior del motor prosiguió junto con el del avión, el Hawker P.1127 . El avión voló por primera vez (en vuelo estacionario) el 21 de octubre de 1960, propulsado por el BE53/3 (Pegasus 2). El vuelo libre se logró el 19 de noviembre del mismo año. La transición al vuelo con alas se produjo en 1961. Las versiones posteriores del P.1127 fueron equipadas con el Pegasus 3 y, finalmente, el Pegasus 5.
El Pegasus 5 también se utilizó en el Kestrel , un refinamiento del P.1127, del cual nueve fueron construidos para un ejercicio de evaluación tripartita. Posteriormente, el Kestrel se convirtió en el avión de combate Harrier. Cuando se construyó el Pegasus 5/2, tanto el ventilador como el compresor HP tenían etapas cero y se agregó una segunda etapa a la turbina HP.
Las pruebas de vuelo y el desarrollo del motor no recibieron financiación gubernamental; La financiación del avión provino íntegramente de Hawker.
Los primeros motores apenas tenían empuje suficiente para levantar el avión del suelo debido a problemas de aumento de peso. Las pruebas de vuelo se realizaron inicialmente con el avión atado, y el primer vuelo estacionario se logró el 19 de noviembre de 1960. La primera transición del vuelo estacionario al vuelo convencional se logró el 8 de septiembre de 1961. Inicialmente se temía que el avión tuviera dificultades para realizar la transición entre niveles. y vuelo vertical, pero durante las pruebas se descubrió que era extremadamente simple. Las pruebas demostraron que debido a la extrema relación potencia-peso, solo se necesitaban unos pocos grados de movimiento de la boquilla para que el avión avanzara lo suficientemente rápido como para producir sustentación desde el ala, y que incluso en un ángulo de 15 grados el avión aceleraba muy bien. El piloto simplemente tenía que mover lentamente el control de la boquilla hacia adelante. Durante la transición de horizontal a vertical, el piloto simplemente desaceleraba a aproximadamente 200 nudos y giraba las boquillas hacia abajo, permitiendo que el empuje del motor tomara el control a medida que el avión desaceleraba y las alas dejaban de producir sustentación. [8]
La RAF no se mostró muy partidaria de la idea de VTOL y describió todo el proyecto como un juguete y un placer para el público . El primer prototipo P1127 realizó un aterrizaje muy pesado en el Salón Aeronáutico de París en 1963.
Los motores Bristol continuaron con la fabricación en serie, el diseño y la mejora del desarrollo del Pegasus para producir empujes cada vez mayores más allá de 1966, cuando Rolls-Royce Ltd compró la empresa. Un diseño de motor relacionado, el Bristol Siddeley BS100 de 39.500 lbf (con recalentamiento ) para un caza supersónico VTOL (el Hawker Siddeley P.1154 ) no se desarrolló hasta la producción ya que el proyecto del avión se canceló en 1965.
Hasta la fecha, [ ¿cuándo? ] Se han producido 1.347 motores y se han registrado dos millones de horas de funcionamiento con los Harrier de la Royal Air Force (RAF), la Royal Navy , la Infantería de Marina de los EE. UU. y las armadas de la India , Italia , España y Tailandia . [ cita necesaria ]
Un derivado de empuje no vectorial de 26.000 lb del Pegasus que funciona con hidrógeno líquido , el RB.420, fue diseñado y ofrecido en 1970 en respuesta a un requisito de la NASA de un motor para impulsar el transbordador espacial proyectado en su vuelo de regreso a través de la atmósfera. En ese caso, la NASA eligió un diseño de transbordador que utilizaba un retorno deslizante sin propulsión. [9]
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El turboventilador de empuje vectorial Pegasus tiene un diseño de dos ejes con tres etapas de compresor de baja presión (LP) y ocho de alta presión (HP) impulsadas por dos etapas de turbina de LP y dos de HP , respectivamente. Es el primer turboventilador que tiene el ventilador delante del cojinete delantero del eje LP. Esto eliminó la necesidad de contar con puntales de soporte delante del ventilador y el peligro de formación de hielo que los acompaña. Inusualmente, los carretes LP y HP giran en direcciones opuestas, lo que reduce significativamente los efectos giroscópicos que de otro modo causarían problemas de control de la aeronave a bajas velocidades. Las hojas LP y HP están hechas de titanio. El ventilador tiene un diseño transónico y el flujo de aire es de 432 lb/s. [7] El motor emplea un sistema de vectorización de empuje simple que utiliza cuatro boquillas giratorias, lo que le da al Harrier empuje tanto para la elevación como para la propulsión hacia adelante, lo que permite el vuelo STOVL .
El sistema de combustión es una cámara de combustión anular con quemadores vaporizadores de baja presión ASM . [7]
El arranque del motor se realizó mediante un arrancador de turbina de gas/ APU combinado montado en la parte superior . [7]
Las boquillas delanteras, que son de acero, se alimentan con aire del compresor LP, y las boquillas traseras, que son de Nimonic con escape de chorro caliente (650 °C). [7] La división del flujo de aire es aproximadamente 60/40 adelante/atrás. [10] Las boquillas se hacen girar mediante cadenas de motocicletas impulsadas por motores neumáticos impulsados por aire del compresor HP. Las boquillas giran en un rango de 98,5 grados. [7]
El motor está montado en el centro del Harrier y, como resultado, fue necesario quitar el ala para cambiar el motor después de montar el fuselaje sobre caballetes. El cambio tomó un mínimo de ocho horas, aunque con las herramientas y el equipo de elevación adecuados esto podría lograrse en menos de cuatro. [11] [12]
El empuje máximo de despegue disponible del motor Pegasus está limitado, especialmente a temperaturas ambiente más altas, por la temperatura de las palas de la turbina. Como esta temperatura no se puede medir de manera confiable, los límites operativos están determinados por la temperatura de la tubería de chorro. Para permitir aumentar la velocidad del motor y, por tanto, el empuje para el despegue, se rocía agua en la cámara de combustión y la turbina para mantener la temperatura de las palas a un nivel aceptable.
El agua para el sistema de inyección está contenida en un tanque ubicado entre la sección bifurcada del conducto de escape trasero (caliente). El tanque contiene hasta 500 lb (227 kg, 50 galones imperiales ) de agua destilada. El caudal de agua para la reducción de temperatura requerida de la turbina es de aproximadamente 35 gpm (galones imperiales por minuto) durante una duración máxima de aproximadamente 90 segundos. La cantidad de agua transportada es suficiente y apropiada para la función operativa particular de la aeronave.
La selección de las clasificaciones del motor con inyección de agua (Lift Wet/Short Lift Wet) da como resultado un aumento en los límites de velocidad del motor y temperatura del tubo de chorro más allá de las respectivas clasificaciones secas (no inyectadas) (Lift Dry/Short Lift Dry). Al agotar el suministro de agua disponible en el tanque, los límites se restablecen a los niveles "secos". Una luz de advertencia en la cabina advierte al piloto con anticipación sobre el agotamiento del agua.
Los motores Pegasus se exhiben al público en los siguientes museos:
Datos de [16]
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