El Rolls-Royce RB.80 Conway fue el primer motor a reacción con turbofán que entró en servicio. El desarrollo comenzó en Rolls-Royce en la década de 1940, pero el diseño se utilizó solo brevemente, a fines de la década de 1950 y principios de la de 1960, antes de que otros diseños de turbofán 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 , en consonancia con el uso que Rolls hace de los nombres de los ríos para los motores de turbina de gas.
Alan Arnold Griffith había propuesto varios diseños de motores turbofán o de bypass ya en la década de 1930, mientras él y Hayne Constant intentaban que sus motores a reacción de flujo axial funcionaran en el Royal Aircraft Establishment . Sin embargo, durante la Segunda Guerra Mundial se priorizaron 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, eran 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 bypass 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 en 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 motor para propulsar la versión de bajo nivel Mk.2 del bombardero Vickers Valiant . El visto bueno para comenzar la construcción de este diseño más grande se dio en octubre, bajo el nombre de RB.80 .
Durante el desarrollo se decidió mejorar aún más el diseño básico añadiendo otra característica que se estaba volviendo común en ese momento, un 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 este arreglo es mecánicamente simple, tiene la desventaja de reducir la eficiencia del compresor. Las etapas del compresor funcionan a su máxima eficiencia cuando giran a una velocidad específica para cualquier presión de aire de entrada dada; en un compresor perfecto, cada etapa funcionaría a una velocidad diferente. El diseño de carretes múltiples, utilizado por primera vez en el turborreactor Bristol Olympus , [1] es un compromiso, ya que el compresor se divide en "carretes" diseñados para funcionar más cerca de la velocidad más eficiente, impulsados por turbinas separadas a través de ejes concéntricos. Los diseños de dos y tres carretes son comunes; 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 Abastecimiento 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-fuerza (44.000 N). En ese momento, el Valiant Pathfinder de bajo nivel había sido abandonado y, por lo tanto, el primer ejemplar también estaba destinado a ser el último. Sin embargo, demostró que el concepto básico era sólido y "funcionó perfectamente durante todas sus 133 horas de vida". [2]
El trabajo en el RCo.2 pronto fue aprovechado. En octubre de 1952, la Royal Air Force adjudicó un contrato para el Vickers V-1000 , un gran avión de transporte estratégico propulsado por jet que estaba destinado a permitir que la fuerza de bombarderos V fuera apoyada en el campo mediante el suministro de aire únicamente. Vickers también planeó desarrollar una versión de pasajeros del mismo diseño básico que el VC-7. El diseño del V-1000 parecía un De Havilland Comet agrandado , pero del Valiant tomó el diseño de las alas y agregó 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 usar. 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 la mayoría de los aspectos, aunque difería en algunos detalles. El compresor de baja presión tenía ahora seis etapas y el de alta presión nueve, accionados por turbinas de dos y una etapa respectivamente. El primer RCo.5 funcionó en julio de 1953 y obtuvo la habilitación de tipo oficial en agosto de 1955 con 13.000 libras-fuerza (58.000 N). La construcción del prototipo V-1000 estaba muy avanzada en las instalaciones de Vickers Armstrong en Wisley en el verano de 1955 cuando se canceló todo el proyecto. Tras reconsiderar la idea 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 los modelos anteriores. Para esta función, Rolls-Royce diseñó un modelo aún más grande, el RCo.8 de 14.500 libras-fuerza (64.000 N), que funcionó por primera vez en enero de 1956. Sin embargo, el RCo.8 se omitió después de recibir una solicitud de Trans-Canada Airlines (TCA) para explorar 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-fuerza (73.000 N) y ofreciendo el RCo.11 de clasificación militar similar para el Victor. El nuevo motor se diferenciaba del RCo.8 en que tenía 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 un bypass de solo el 30% aumentaría el alcance del 707-420 propuesto en un 8% por encima del 707-320, idéntico en todo lo demás, 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 ordenó los DC-8-40 con motor Conway, seguidos de pedidos adicionales de Alitalia y Canadian Pacific Air Lines , mientras que el 707-420 con motor Conway fue ordenado 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 fuerza (78,000 N) , que fue diseñado, construido y probado antes de que las estructuras de los aviones terminaran las pruebas. El 707-420 de Boeing contaba con una distintiva tobera de escape festoneada (en la foto de arriba) que incorporaba supresión de ruido y una inversión mecánica y aerodinámica del empuje de hasta el 50%, que fue desarrollada y suministrada por Rolls-Royce. [5] Douglas desarrolló la tobera supresora de inversión del DC-8 para que funcionara en conjunto con un eyector variable, que proporcionaba la supresión de ruido adicional necesaria. [6]
Aunque tuvo éxito en esta función, solo 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 el Conway. Sin embargo, el Conway tuvo éxito en esos aviones y fue el primer motor de aviación comercial al que se le otorgó 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 a reacción en aeropuertos y sobre comunidades hasta que entró en servicio el Concorde . [8] Sin embargo, el Conway fue revolucionario, al ser el primer turbofán y el primer motor comercial equipado con álabes de turbina refrigerados por aire internamente, lo que explicaba parcialmente su alta eficiencia y una temperatura de escape extremadamente alta de 1247 °F (675 °C). [9]
El desarrollo final del Conway involucró primero al RCo.42 , diseñado específicamente para el Vickers VC10 . Como la necesidad de motores integrados en las alas se había abandonado hacía tiempo en ese momento, Rolls-Royce aumentó drásticamente el diámetro de la etapa cero para aumentar el bypass de aproximadamente el 30% al 60%. Se incorporaron otras revisiones importantes, principalmente en el compresor de baja presión. El primer funcionamiento fue en marzo de 1961. La potencia nominal de despegue era de 20.370 libras-fuerza (90.600 N). Para el Super VC10, el último modelo fue el RCo.43 , con una potencia nominal de 21.800 libras-fuerza (97.000 N). [10]
El RCo.12 Conway era un turbofán de flujo axial con un bypass bajo de aproximadamente el 30% o una relación de bypass de 0,3:1. Tenía un compresor de baja presión de siete etapas, las primeras seis etapas hechas de aluminio y la última de titanio. Detrás de este estaba el compresor de alta presión de nueve etapas, las primeras siete etapas de titanio y las dos últimas de acero. El conducto de la carcasa de bypass también estaba hecho de titanio. El conducto de bypass comenzaba después de la séptima etapa. [11] El área de combustión constaba de diez latas de llama canulares . El compresor de alta presión era impulsado por una turbina de una sola etapa que usaba álabes huecos refrigerados por aire, a la que le seguía la 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 producía 17.500 libras-fuerza (78.000 N) para el despegue, pesaba 4.544 libras (2.061 kg) en seco y tenía un consumo de combustible específico de 0,725 en el despegue y 0,874 para el crucero típico.
En 1968, se instalaron aspas de ventilador de fibra de carbono Hyfil en los Conway 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 demanda por infracción de patente contra Rolls-Royce por parte de Rateau, un fabricante francés de turbinas de vapor y supercargadores para automóviles . Société pour l'exploitation des appareils Rateau de La Courneuve , que alegó que las entradas infringían dos de sus patentes vencidas en 1939. [14] [15] [16] La patente establecía que la entrada, por su forma interna difusora, determina la velocidad del aire que entra en el compresor del motor. Dado que el Conway del Boeing 707 y los demás motores Rolls-Royce tenían entradas difusoras, Rateau esperaba ser compensado por cada motor fabricado, así como detener toda la producción futura. Aunque la demanda de Rateau era solo contra Rolls-Royce, su comprensión del propósito de una entrada se aplicaba a cualquier instalación de motor a reacción. Los testigos de Rolls-Royce, entre ellos Frank Whittle, convencieron al juez de que una entrada de aire no producía el efecto reclamado [17] [18] y que la reclamación era "especulativa" porque, en 1939, no se había construido ningún motor a reacción de flujo axial para aviones [19] y que las patentes anteriores de Frank Whittle y otros ya habían considerado el diseño de las entradas de aire.
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Datos de Jane's All The World's Aircraft 1969-70 [24]
Motores comparables
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