El Pratt & Whitney Canada PT6 es un motor de avión turbohélice producido por Pratt & Whitney Canada . Su diseño se inició en 1958, funcionó por primera vez en febrero de 1960, voló por primera vez el 30 de mayo de 1961, entró en servicio en 1964 y se ha actualizado continuamente desde entonces. El PT6 consta de dos secciones básicas: un generador de gas con caja de cambios auxiliar y una turbina de potencia libre con caja de cambios reductora. En los aviones, el motor a menudo se monta "al revés", con la admisión en la parte trasera y el escape en la parte delantera, de modo que la turbina está conectada directamente a la hélice. Se han producido muchas variantes del PT6, no solo como turbohélices sino también como motores de turboeje para helicópteros, vehículos terrestres, aerodeslizadores y barcos; como unidades de potencia auxiliares; y para usos industriales. En noviembre de 2015 se habían fabricado 51.000 unidades, que habían registrado 400 millones de horas de vuelo entre 1963 y 2016. Es conocido por su fiabilidad, con una tasa de parada en vuelo de 1 cada 651.126 horas en 2016. El motor turbohélice PT6A cubre el rango de potencia entre 580 y 1.940 shp (430 y 1.450 kW), mientras que los PT6B/C son variantes de turboeje para helicópteros.
En 1956, el presidente de Pratt & Whitney Canada (PWC), Ronald Riley, ordenó al gerente de ingeniería Dick Guthrie contratar a un equipo de especialistas en turbinas de gas para diseñar un pequeño motor de turbina de gas. La demanda del motor radial Wasp todavía era fuerte y su producción era rentable, pero el objetivo era convertirse en la principal empresa de motores de Canadá centrándose en un pequeño motor de turbina de gas. Riley le dio a Guthrie un modesto presupuesto de 100.000 dólares canadienses . Guthrie reclutó a doce ingenieros con experiencia adquirida en varios lugares, incluido el Consejo Nacional de Investigación en Ottawa , Orenda Engines en Ontario , Bristol Aero Engines y Blackburn Aircraft . [3] Completaron el diseño detallado de un motor para el pequeño avión de entrenamiento a reacción de Canadair, el CL-41 . Era un turborreactor de 3.000 libras de fuerza (13 kN) de empuje, pero el diseño fue asumido por P&WA, que lo desarrolló hasta convertirlo en el Pratt & Whitney JT12 . El equipo tuvo que esperar a las evaluaciones del mercado para definir su próximo motor, un turbohélice de 450 caballos de fuerza en el eje (340 kW) para aviones bimotores, el PT6. [4] El desarrollo inicial del PT6, que funcionó por primera vez en diciembre de 1963, [1] [5] estuvo plagado de problemas de ingeniería, sobrecostos y falta de ventas. Casi se canceló. [4] El equipo carecía de la capacidad para lidiar con las dificultades técnicas, es decir, cómo desarrollar el motor, porque, como recordó uno de los miembros del equipo, Elvie Smith , provenían de antecedentes de investigación y diseño. Aprendieron cómo ejecutar un programa de desarrollo, como realizar pruebas las 24 horas del día en lugar de en un solo turno, de un equipo de PWA que dirigió el desarrollo durante varios meses. [6]
El PT6 voló por primera vez el 30 de mayo de 1961, montado como tercer motor en el morro de un avión Beech 18 que había sido convertido por De Havilland en sus instalaciones de Downsview en North York, Ontario . La producción a gran escala comenzó en 1963, con la entrada en servicio el año siguiente. El Beech 18 continuó como banco de pruebas de vuelo de PT6 y hélice hasta que fue reemplazado por un Beech King Air en 1980. El motor de prueba o hélice King Air reemplazó a uno de los estándar. En 1974, el Beech 18 no había podido volar lo suficientemente rápido y lo suficientemente alto como para probar el PT6A-50 para el Dash 7 de De Havilland Canada, por lo que se modificó un Vickers Viscount como banco de pruebas de PT6 con una instalación de Dash-7 en el morro. [7]
El primer modelo de producción PT6, el PT6A-6, fue certificado en diciembre de 1963. La primera aplicación fue el Beech Queen Air , lo que atrajo al Ejército de los EE. UU. a comprar una flota de la variante U-21 Ute . Esto ayudó a lanzar el King Air, con Beechcraft vendiendo alrededor de 7000 en 2012. [8] De 1963 a 2016, la relación potencia-peso mejoró en un 50%, el consumo específico de combustible al freno en un 20% y la relación de presión general alcanzó 14:1. [9] Su desarrollo continúa y, si bien hoy su configuración básica es la misma que en 1964, las actualizaciones han incluido un álabe de turbina de primera etapa refrigerado, etapas adicionales de compresor y turbina y álabes de turbina de cristal único a principios de la década de 1990. Su relación de presión es de 13:1 en el rotor basculante AgustaWestland AW609 , la más alta que se puede utilizar sin álabes de turbina refrigerados. [10]
En respuesta al GE93 de General Electric , en 2017 Pratt & Whitney Canada comenzó a probar la tecnología y los sistemas básicos para un motor propuesto de 2000 shp (1500 kW) para reemplazar las versiones más potentes del PT6. [11] Se consideró probable que fuera un desarrollo del núcleo PT6C, y encajaría entre el PT6C-67C/E de 1750 shp (1300 kW) y la familia PW100 de 2300 shp (1700 kW) . Se esperaba que estuviera listo para su lanzamiento a fines de 2017 para una plataforma de helicóptero inicial con una reducción del 10-15% en el consumo de combustible específico de los frenos . [12] Este motor de 2000 hp apuntaría a un posible nuevo mercado como un Super PC-12, un TBM más potente o un King Air más grande. [13]
Cuando De Havilland Canada solicitó un motor mucho más grande para el DHC-8 , aproximadamente el doble de potencia que el Gran PT6, Pratt & Whitney Canada respondió con un nuevo diseño inicialmente conocido como PT7, posteriormente rebautizado como Pratt & Whitney Canada PW100 .
La velocidad a la que se deterioran las piezas de una turbina de gas no está equilibrada, ya que las piezas más calientes necesitan ser reemplazadas o reparadas con más frecuencia que las que funcionan a temperaturas más bajas. Si las piezas más calientes se pueden quitar sin alterar el resto del motor, por ejemplo sin quitar el motor completo del avión, se reducen los costos de mantenimiento. Esto se logró con el PT6 al tener las piezas más calientes, la turbina del generador de gas y la cámara de combustión, en el extremo de la hélice. Se quitan sin alterar el resto del motor con sus conexiones al avión. Esta disposición fue patentada por el diseñador Newland, uno de los miembros del equipo original del PT6. [14] Una disposición general similar con una toma de fuerza de turbina libre en el extremo de escape (el motor P.181 de 1000 shp (750 kW)) había sido mostrada por Armstrong Siddeley Motors en el Salón Aeronáutico de Farnborough en 1957. [15]
Una de las primeras mejoras de diseño, incorporada en el PT6A-20, [16] fue el difusor de tubo patentado por Vrana, otro miembro del equipo original del PT6. [17] Reemplazó al difusor de tipo paletas utilizado en los compresores centrífugos. El difusor de tubo se convirtió en una práctica de diseño estándar para P&WC. [18] Otro cambio de diseño mejoró el funcionamiento a velocidad parcial del compresor. Es común purgar aire de un compresor para que funcione correctamente a bajas velocidades del motor. El PT6 tiene un dispositivo de purga que reutiliza el aire purgado devolviéndolo en una dirección tangencial en la entrada del compresor, una idea patentada por Schaum et al. y titulada "Turbine Engine With Induced Pre-Swirl at Compressor Inlet" [19] Actúa como un álabe variable y se lo conoce como "Jet-Flap".
Todas las versiones del motor constan de dos secciones que se pueden separar fácilmente para su mantenimiento: un generador de gas suministra gas presurizado caliente a una turbina de potencia libre . [20] El motor de arranque tiene que acelerar solo el generador de gas, lo que hace que el motor sea fácil de arrancar, particularmente en climas fríos. [20] El aire ingresa al generador de gas a través de una rejilla de entrada hacia el compresor axial de baja presión . Este tiene tres etapas en las versiones pequeñas y medianas del motor y cuatro etapas en las versiones grandes. Luego, el aire fluye hacia un compresor centrífugo de una sola etapa, a través de una cámara de combustión anular plegada y, finalmente, a través de una turbina de una sola etapa que alimenta los compresores a aproximadamente 45 000 rpm. El gas caliente del generador de gas fluye hacia la turbina de potencia, que gira a aproximadamente 30 000 rpm. Tiene una etapa en los motores pequeños y dos etapas en los medianos y grandes. Para el uso de turbohélice, esto alimenta una caja de cambios de reducción de salida planetaria de dos etapas, que hace girar la hélice a una velocidad de 1900 a 2200 rpm. Los gases de escape se evacuan a través de dos conductos montados en los laterales de la carcasa de la turbina de potencia. Las turbinas están dispuestas concéntricamente respecto a la cámara de combustión, lo que reduce la longitud total.
En la mayoría de las instalaciones de aeronaves, el PT6 se monta de manera que el extremo de admisión del motor esté hacia la parte trasera de la aeronave, lo que hace que muchos lo conozcan como el motor "de atrás hacia adelante". [4] Esto coloca la sección de potencia en la parte delantera de la góndola, donde puede impulsar la hélice directamente sin la necesidad de un eje largo. El aire de admisión generalmente se alimenta al motor a través de un conducto montado en la parte inferior, y las dos salidas de escape se dirigen hacia atrás. Esta disposición facilita el mantenimiento al permitir que se retire toda la sección de potencia junto con la hélice, exponiendo la sección del generador de gas. Para facilitar las operaciones en terrenos difíciles, los objetos extraños se desvían de la entrada del compresor mediante separadores inerciales en la entrada. [21] En algunas instalaciones, como la versión PT6A-66B en el Piaggio P.180 Avanti , el motor está invertido, con la hélice actuando como un "empujador", la caja de cambios de accesorios mirando hacia la parte delantera de la aeronave.
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En el 40 aniversario de su vuelo inaugural en 2001, se habían entregado más de 36.000 PT6A, sin incluir las otras versiones. [22] Hasta octubre de 2003, se entregaron 31.606 motores que volaron más de 252 millones de horas. [23] Hasta noviembre de 2015, se habían producido 51.000. [2] La familia registró 400 millones de horas de vuelo entre 1963 y 2016. [9]
La familia PT6 es conocida por su confiabilidad con una tasa de apagado en vuelo de 1 cada 333.333 horas hasta octubre de 2003, [23] 1 cada 127.560 horas en 2005 en Canadá, [24] 1 cada 333.000 horas de 1963 a 2016, [9] 1 cada 651.126 horas durante 12 meses en 2016. [25] El tiempo entre revisiones es de entre 3.600 y 9.000 horas y las inspecciones de la sección caliente de entre 1.800 y 2.000 horas. [26]
Las primeras versiones del PT6 carecían de un FADEC , el acelerador automático se podía instalar como una actualización del mercado de accesorios con un actuador , inicialmente para aviones monomotor como el PC-12 y potencialmente en aviones biturbohélice. [27] En octubre de 2019 se lanzó la PT6 E-Series en el PC-12 NGX, el primer turbohélice de aviación general con un sistema electrónico de control de hélice y motor con una sola palanca y mejor monitoreo para intervalos de mantenimiento más largos, aumentados de 300 a 600 horas, y un TBO aumentado en un 43% a 5.000 horas, reduciendo los costos operativos del motor en al menos un 15%. [28] En abril de 2022, Daher anunció que el SOCATA TBM -960 actualizado estaría propulsado por el PT6E-66XT. [29]
La variante principal, la PT6A , está disponible en una amplia variedad de modelos, cubriendo el rango de potencia entre 580 y 920 caballos de fuerza en el eje (430 y 690 kilovatios ) en la serie original, y hasta 1.940 caballos de fuerza en el eje (1.450 kilovatios) en las líneas 'grandes'. Las PT6B y PT6C son variantes de turboeje para helicópteros. En uso militar estadounidense, se designan como T74 o T101 .
Con el tiempo han aparecido otras versiones del PT6:
La familia PT6A es una serie de motores turbohélice de turbina libre que proporcionan entre 500 y 1.940 caballos de fuerza en el eje (370 a 1.450 kilovatios).
El motor se utiliza en más de 100 aplicaciones diferentes.
Datos de Jane's 62-63, [42]
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