Allison T56

El Allison T56 es un turbohélice militar estadounidense de diseño modular y de un solo eje con un compresor de flujo axial de 14 etapas impulsado por una turbina de cuatro etapas. Fue desarrollado originalmente por Allison Engine Company para el transporte Lockheed C-130 Hercules que entró en producción en 1954. Ha sido un producto de Rolls-Royce desde 1995, cuando Allison fue adquirida por Rolls-Royce. La versión comercial se denomina 501-D. Desde 1954 se han producido más de 18.000 motores, registrando más de 200 millones de horas de vuelo.

Diseño y desarrollo

El turbohélice T56, una evolución de la serie T38 anterior de Allison, voló por primera vez en el morro de un avión de prueba B-17 en 1954. Uno de los primeros motores YT-56 autorizados para volar se instaló en una góndola C-130 en el avión de prueba Super Constellation de Lockheed a principios de 1954. Originalmente instalado en el avión de transporte militar Lockheed C-130 Hercules, el T56 también se instaló en el avión de patrulla marítima (MPA) Lockheed P-3 Orion. , el avión de alerta temprana aerotransportada (AEW) Grumman E-2 Hawkeye y el avión de entrega a bordo (COD) Grumman C-2 Greyhound, así como aviones civiles como el Lockheed Electra y el Convair 580.

El T56-A-1 entregado a Lockheed en mayo de 1953, produjo sólo 3.000 shp (2.237 kW), en comparación con los 3.750 shp (2.796 kW) requeridos para el YC-130A. La evolución del T56 se ha logrado mediante aumentos en la relación de presión y la temperatura de la turbina. El T56-A-14 instalado en el P-3 Orion tiene una potencia nominal de 4.591 shp (3.424 kW) con una relación de presión de 9,25:1, mientras que el T56-A-427 instalado en el E-2 Hawkeye tiene una potencia de 5.250 shp (3.915 kW) y una relación de presión de 12:1. Además, el T56 produce aproximadamente 750 lbf (3336,17 N) de empuje residual de su escape.

A lo largo de los años, ha habido varias versiones de desarrollo de motores, que están agrupadas por números de serie. La colección de derivados de la Serie I salió a la luz en 1954 y produjo una potencia estática al nivel del mar de 3460 shp de hélice (2580 kW) a una temperatura ambiente de 59 °F (15 °C; 519 °R; 288 K). Los sucesivos motores de seguimiento incluyeron la Serie II, que se introdujo en 1958 y tenía una potencia nominal aumentada de 3.755 shp de hélice (2.800 kW), y la Serie III, que salió en 1964 y tuvo otro aumento de potencia a 4.591 shp de hélice ( 3.424 kilovatios). Los derivados de las Series II y III se desarrollaron bajo programas de mejora de componentes militares (CIP). En 1965, Allison proponía el desarrollo de derivados de la Serie IV, pero en 1968, el Congreso de los Estados Unidos restringió el trabajo del CIP a mejoras de confiabilidad y mantenibilidad en lugar de mejoras de rendimiento. Los derivados de la Serie IV se desarrollaron finalmente en la década de 1980 después de ser aprobados para un programa de derivados de modelos de motores (EMDP) de la Fuerza Aérea de EE. UU. en el presupuesto del año fiscal de 1979. Los motores de la Serie IV incluyen el demostrador EMDP T56-A-100 de la Fuerza Aérea, el modelo T56-A-101 para el avión C-130 de la Fuerza Aérea, el T56-A-427 para los E-2C y C de NAVAIR. -2A, el 501-D39 para el avión Lockheed L-100 y el turboeje marino 501-K34 para NAVSEA. El T56-A-427 era capaz de generar 5.912 caballos de fuerza (4.409 kW), pero tenía un par limitado a 5.250 caballos de fuerza (3.910 kW).

El Lockheed Martin C-130J Super Hercules, que voló por primera vez en 1996, reemplaza el T56 por el Rolls-Royce AE 2100, que utiliza FADEC (control digital de motor de autoridad total) dual para controlar los motores y las hélices. Impulsa hélices de cimitarra de seis palas de Dowty Rotol.

El T56 Serie 3.5, un programa de mejora del motor para reducir el consumo de combustible y disminuir las temperaturas, fue aprobado en 2013 para el WP-3D "Cazador de Huracanes" de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). aeronave. Después de ocho años de esfuerzos de desarrollo y marketing por parte de Rolls-Royce, el T56 Serie 3.5 también fue aprobado en 2015 para modernizaciones de motores en los aviones C-130 heredados de la Fuerza Aérea de EE. UU. que actualmente estaban en servicio con motores T56 Serie III. Como parte de la actualización del T56 Serie 3.5, las piezas del motor T56 Serie IV (como los sellos del compresor) y las palas de la turbina no refrigeradas del turboeje AE 1107C se adaptarían a las instalaciones de carcasa existentes del T56 Serie III. Las actualizaciones de hélices NP2000 de ocho palas de UTC Aerospace Systems se han aplicado a los aviones E-2 Hawkeye, C-2 Greyhound y al modelo anterior C-130 Hercules, y se adoptarán en el P-3 Orion.

Se espera que la producción del motor T56 continúe al menos hasta 2026, con el pedido del Comando de Sistemas Aéreos Navales de EE. UU. (NAVAIR) en 2019 de 24 E-2D Advanced Hawkeyes (AHE) adicionales propulsados por el motor T56-A-427A. variante.

Usos experimentales y no turbohélice

El motor T56/Modelo 501 se ha utilizado en varios esfuerzos experimentales y como algo más que un motor turbohélice. A principios de 1960, se agregaron dos motores de turbina experimentales Allison YT56-A-6 sin hélices junto a los motores de propulsión existentes en las pruebas de vuelo de un avión Lockheed NC-130B 58-0712. El YT56-A-6 produjo aire presurizado para soplar sobre las superficies de control para demostrar el control de la capa límite (BLC), lo que ayudó a permitir el rendimiento de despegues y aterrizajes cortos (STOL). En 1963, Lockheed y Allison diseñaron otro demostrador STOL, esta vez para un requisito del ejército estadounidense. La designación interna de Lockheed GL298-7 involucraba un C-130E Hercules que fue rediseñado con turbohélices 501-M7B de 4.591 shp (3.424 kW). El 501-M7B produjo más potencia que los motores T56-A-7 de 3755 shp (2800 kW) instalados normalmente en aproximadamente un 20% (aunque el 501-M7B se limitó a 4200 shp (3100 kW) para evitar cambios estructurales adicionales). porque la introducción de refrigeración por aire en las palas de la primera etapa de la turbina y en las paletas de la primera y segunda etapa permitió aumentar la temperatura de entrada de la turbina.

En 1963, se introdujo una línea aeroderivada de turbinas de gas industriales basadas en la T56 con el nombre 501-K. El 501-K se ofrece como versión de un solo eje para aplicaciones de velocidad constante y como versión de dos ejes para aplicaciones de alto torque y velocidad variable. Las turbinas estándar de la Serie II incluían la 501-K5 de gas natural y la 501-K14 de combustible líquido. Las turbinas Serie III refrigeradas por aire incluían la 501-K13 de gas natural y la 501-K15 de combustible líquido. Se utiliza una versión de turboeje marinizado del 501-K para generar energía eléctrica a bordo de todos los cruceros de la Marina de los EE. UU. (clase Ticonderoga) y casi todos sus destructores (clase Arleigh Burke).

A finales de la década de 1960, la Marina de los EE. UU. financió el desarrollo del motor T56-A-18, que introdujo una nueva caja de cambios en comparación con la primera caja de cambios del T56-A-7. La prueba preliminar de calificación de vuelo (PFRT) de 50 horas se completó para el T56-A-18 en 1968. A principios de la década de 1970, Boeing Vertol seleccionó a Allison (en ese momento conocida como Detroit Diesel Allison Division (DDAD) de General Motors). para impulsar un banco de pruebas de sistema dinámico (DSTR) que respalda el desarrollo de su programa de helicópteros de carga pesada (HLH) XCH-62 para el Ejército de los EE. UU., utilizando el motor turboeje Allison 501-M62B. El 501-M62B tenía un compresor de 13 etapas basado en el motor de demostración 501-M24, que era un motor fijo de un solo eje con una relación de presión general aumentada y un compresor de geometría variable, y tenía una cámara de combustión anular basada en el T56. -A-18 y otros programas de desarrollo. La turbina se derivó de la T56 de eje único fijo, que tenía una sección de cuatro etapas en la que las dos primeras etapas proporcionaban suficiente potencia para impulsar el compresor y las otras dos etapas ofrecían suficiente potencia para impulsar el eje de la hélice. Para el motor 501-M62B de doble eje, se dividió en una turbina de dos etapas que impulsaba el compresor, donde las etapas de la turbina tenían palas y paletas enfriadas por aire, y una turbina de potencia libre de dos etapas que impulsaba la hélice a través de una caja de cambios. El 501-M62B también incorporó mejoras probadas por el programa de demostración GMA 300 de Allison, que permitió un flujo de aire de 42 lb/s (1100 kg/min). Después de que las pruebas DSTR fueran exitosas, el motor 501-M62B se desarrolló aún más hasta convertirse en el motor XT701-AD-700 para su uso en el HLH. El XT701 de 8.079 shp (6.025 kW) pasó las pruebas requeridas para ingresar a las pruebas en tierra y en vuelo en el HLH, pero la financiación del programa HLH se canceló en agosto de 1975, cuando el prototipo de helicóptero de rotor tándem de triple turbina había alcanzado un 95% de finalización. .

Tras la cancelación del programa HLH, Allison decidió a principios de 1976 aplicar la tecnología del motor XT701 en un nuevo producto de turbina de gas industrial, el 570-K. El motor industrial, que entró en producción a finales de la década de 1970, se redujo a 7.170 shp (5.350 kW) y se adaptó para variantes marinas, de compresor de gas y de generación de energía eléctrica. Los únicos cambios importantes realizados para el 570-K fueron la eliminación del aire de purga del compresor y la sustitución de la caja del compresor de titanio del XT701 por una caja de acero. Luego, el 570-K se adaptó al motor de demostración 501-M78B de 6.000 shp (4.500 kW), que Lockheed voló en un Grumman Gulfstream II como parte del Programa de evaluación de pruebas Propfan de la NASA a fines de la década de 1980. El 501-M78B tenía el mismo compresor de 13 etapas, cámara de combustión, turbina productora de gas de 2 etapas y turbina de potencia libre de 2 etapas que se usan en el XT701 y el 570-K, pero estaba conectado a través de una caja de cambios con una relación de reducción de 6,797 a una caja de engranajes de 9 Pies de diámetro (2,7 m) Ventilador propfan de rotación única Hamilton Standard, que contiene aspas del ventilador propfan que fueron barridas hacia atrás 45 grados en las puntas.

Variantes

El T56 se ha desarrollado ampliamente a lo largo de su producción; el fabricante describe las numerosas variantes como pertenecientes a cuatro grupos principales de la serie.

Las variantes civiles iniciales (Serie I) fueron diseñadas y producidas por Allison Engine Company como el 501-D y propulsaron el Lockheed C-130 Hercules. Las variantes posteriores (Series II, III y IV) y el kit de mejora del motor Serie 3.5 brindaron un mayor rendimiento mediante mejoras de diseño.

Se produjeron otros derivados del 501-D/T56 como turboejes para helicópteros, incluida una variante denominada T701 que se desarrolló para el proyecto cancelado Boeing Vertol XCH-62.

Aplicaciones

Especificaciones (T56 Serie IV)

Datos de Rolls-Royce.

Características generales

• Tipo: Motor Turboprop
• Duración: 146.1 en (3.710 mm)
• Diámetro: 27 en (690 mm)
• Peso seco: 1.940 libras (880 kg)

Componentes

• Compresor: 14 fase de flujo axial
• Combustores: 6 flujo cilíndrico
• Turbina: 4 etapas de carga compartida
• Tipo de combustible: Kerosene, jet fuel (Jet A, Jet A-1, JP-4, JP-5 o JP-8), o gasolina de aviación (grado 115/145 o inferior)

Rendimiento

• Producción máxima de potencia: SLS, 59 °F (15 °C), potencia máxima: 5.912 shp (4.409 kW) (torque limitado a 5.250 shp (3.910 kW)); 25.000 pies de altitud (7.600 m), Mach 0.5, potencia máxima continua: 3,180 shp (2,370 kW)
• Temperatura de entrada de Turbina: 860 °C (1,580 °F)
• Consumo de combustible: 2.412 lb/h (1.094 kg/h)
• Consumo específico de combustible: SLS, 59 °F (15 °C), potencia máxima: 0.4690 lb/(hp⋅h) (0.2127 kg/(hp⋅h); 0.2853 kg/kWh); 25.000 pies de altitud (7.600 m), Mach 0.5, potencia máxima continua: 0.4200 lb/(hp⋅h) (0.1905 kg/(hp⋅h); 0.2555 kg/kWh)
• ratio de potencia a peso: 2,75 shp/lb (4,52 kW/kg)