Turbo-Unión RB199

El Turbo-Union RB199 es un motor a reacción turbofan diseñado y construido a principios de la década de 1970 por Turbo-Union, una empresa conjunta entre Rolls-Royce, MTU y Aeritalia. La única aplicación de producción fue el Panavia Tornado.

Diseño y desarrollo

El RB199 se originó con la necesidad, en 1969, de propulsar un nuevo avión de combate multiusos europeo (MRCA) llamado Panavia MRCA. Los requisitos del motor para cumplir con la especificación Panavia MRCA supusieron avances significativos con respecto a los motores actuales en relación empuje-peso, consumo de combustible y tamaño. La selección final del motor para el MRCA se realizó entre una nueva colaboración europea, Turbo Union, con el RB199, y Pratt & Whitney quien propuso el JTF16. El Panavia MRCA se llamaría más tarde Panavia Tornado.

Ya se habían realizado estudios avanzados de motores en Bristol Siddeley para respaldar el BAC/Dassault AFVG y se basaban en la disposición de dos carretes de Pegasus. En Rolls-Royce, donde se estaba desarrollando el motor RB211 de tres ejes, tres ejes se consideraban mejores. Rolls-Royce se hizo cargo de Bristol Siddeley en 1967 por lo que se decidió conjuntamente la configuración del RB199, un motor de tres ejes.

Rolls-Royce decidió el concepto de diseño general para el programa de colaboración internacional, tres ejes y una relación de derivación (BPR) de aproximadamente 1,2. La relación de derivación se eligió para largas distancias, con bajo consumo de combustible, especialmente cuando se desacelera. El BPR seleccionado también dio un mayor impulso de recalentamiento que con valores más pequeños utilizados en motores similares. El diseño de los módulos individuales fue compartido entre Rolls-Royce, MTU y Fiat según sus conocimientos existentes. Rolls-Royce diseñó el ventilador utilizando los conocimientos reducidos de Pegasus, la cámara de combustión, la turbina de alta presión (HP) y el recalentamiento. El recalentamiento utilizó técnicas de combustión de aire frío, descritas por Sotheran y que se derivaron de su experiencia con estatorreactores y combustión de cámara plenum (PCB) en las boquillas frontales de Pegasus. Fiat había construido turbinas para el Viper, por lo que diseñó la turbina de baja presión (LP) y la boquilla final. MTU diseñó los compresores de presión intermedia (IP) y alta presión (HP), la turbina IP y el inversor de empuje.

Una disposición de tres carretes reduce la relación de presión en cada compresor, por lo que no se necesitaron estatores variables. Para cumplir con el requisito de postquemador corto, no era posible utilizar un sistema conocido como mezclar y quemar, como se usa en los motores actuales, porque era demasiado largo y pesado. El RB199 utilizó una disposición mucho más corta conocida como mezclar/quemar.

El RB199 funcionó por primera vez el 27 de septiembre de 1971 en Patchway, Reino Unido. Se probó en vuelo utilizando un Avro Vulcan con el motor instalado en una góndola representativa del avión Tornado. El Vulcan voló por primera vez con el RB199 en 1972.

Los vuelos de servicio con la Royal Air Force, la Armada alemana y las Fuerzas Aéreas alemanas e italianas en el entorno europeo mostraron mecanismos de falla normales para las palas de las turbinas, fatiga térmica, fluencia y fatiga de ciclo alto (HCF), por lo que el desarrollo comenzó reemplazando la producción inicial. palas equiaxiales por otras monocristalinas que duran más a altas temperaturas.

Se habían realizado y aprobado pruebas de ingestión de arena como parte de la calificación para la introducción del servicio, pero operar en condiciones desérticas con la Real Fuerza Aérea Saudita produjo nuevos problemas. Los vuelos frecuentes en el aire transportando partículas de arena de diferentes tamaños provocaron depósitos en las palas de la turbina HP debido a la arena que pasaba a través de la cámara de combustión. Además, la arena arrastrada con el aire de refrigeración a través de las palas bloqueó los orificios de refrigeración. Se estaban introduciendo aspas de cristal único para mejorar su vida útil para las condiciones operativas europeas y al mismo tiempo se introdujeron disposiciones revisadas de los orificios de enfriamiento para reducir el efecto perjudicial de la arena en el enfriamiento de las aspas. Con la incorporación de estos cambios en el procesamiento y enfriamiento de las palas, "los aviones Desert Storm Tornado volaron algunas de las misiones más arduas de cualquier avión aliado con una confiabilidad no peor que en tiempos de paz y ningún motor fue rechazado por defectos en las palas de las turbinas HP".

Recordando el programa RB199 en 2002, el Dr. Gordon Lewis, ingeniero jefe del RB199, concluyó que "el estándar de producción final proporcionó confiabilidad y rendimiento satisfactorios".

Variantes y aplicaciones

RB199 Mk 101

Primera variante propulsada primera entregas de IDS Tornado, con un empuje seco 38.7kN (8700lbf), 66.01kN (14840lbf) con postburner.

RB199 Mk 103

Powering Tornado versiones de ataque IDS, con una puntuación de impulso de 40,5 kN (dry) 71,2 kN (reheat)

RB199 Mk 104

Powering the Tornado F3 Air Defence Variant, with a push rating of 40.5 kN (dry) 73 kN (reheat)

RB 199 Mk104D

Derivativo utilizado en el BAe EAP.

RB199 Mk 105

Powering Tornado ECR versiones y aplicables a IDS, con una puntuación de impulso de 42.5 kN (dry) 74.3 kN (reheat)

RB199-122

Un derivado del Mk104 (modificado originalmente Mk 104E), potenciando los dos primeros prototipos del Eurofighter Typhoon (DA1 y DA2) hasta que las versiones iniciales del Eurojet EJ200 estuvieran disponibles.

Motores en exhibición

• Un Turbo-Union RB199 está en exhibición pública en el Museo Real de la Fuerza Aérea Cosford y el Museo Brooklands Weybridge.
• Un Turbo-Union RB199 está en exhibición pública en el Centro Morayvia de Kinloss.
• Un Turbo-Union RB199 está en exhibición pública en el Centro de Patrimonio de la Estación Aérea de Montrose
• A Turbo-Union RB199 Mk.103 está en exhibición pública en el Museo de Aviación de la Ciudad de Norwich en Horsham St Faith, Norfolk.

Especificaciones (RB199-104)

Datos de Rolls-Royce y MTU.

Características generales

• Tipo: Turbofan
• Duración: 3.600 mm (142 in)
• Diámetro: 720 mm (28,3 in)
• Peso seco: 976 kg (2.151 lb)

Componentes

• Compresor: LP de 3 etapas, IP de 3 etapas, HP de 6 etapas
• Turbina: HP de una sola etapa, IP de una sola etapa, LP de 2 etapas

Rendimiento

• Propulsión máxima: 40 kN (9.100 lbf) seco, 73 kN (16.400 lbf) húmedo
• Tasa general de presión: 23.5:1
• Tasa de bypass: 1.1:1
• Flujo de masa de aire: 70 kg/s
• Temperatura de entrada de Turbina: ~1.600 K
• Relación entre el peso y el peso: 7.6 (con recalor)