Orenda PS.13 Iroquois

Orenda PS.13 Iroquois
(char. Iroquois 2)
Pohled na motor
Orenda Iroquois , k vidění v kanadském leteckém muzeu v Ottawě .
Stavitel Orenda Engines  (cs)
První let 15. prosince 1954
použití Avro Canada CF-105 Arrow
Vlastnosti
Typ Dvouproudový jednoproudový proudový motor s přídavným spalováním
Délka 5 900 mm
Průměr 1066,8 mm
Hmotnost 2,675 kg
Součásti
Kompresor 10stupňový axiální
Spalovací komora Prstencový, 32 hořáků
Turbína • HP  : Axiální s 1 stupněm
• LP  : Axiální se 2 stupni
Výkon
Maximální suchý tah 89,50 kN
Maximální tah s PC 130 kN
Kompresní poměr 8: 1
Proud vzduchu 190,50 kg / s
Poměr hmotnost / tah 20,57 kg / kN

Orenda PS.13 Iroquois byl pokročilý proudový motor určený pro vojenské použití. Odvozen od modelu Chinook TR.4 byl vyvinut výrobcem motorů Canadian Orenda Engines  (in) , dceřinou společností Avro . Zamýšlel pohánět zachycovač za každého počasí CF-105 Arrow , který měl následovat po CF-100 Canuck , byl jeho vývoj zastaven současně s vývojem letadla, kterým měl pohánět, v únoru 1959 .

Historický

Design

Za projektem CF-105 Arrow, Avro Canada původně rozhodl se zvolit jeden ze tří motorů, všechny původní design a British  : Rolls-Royce RB.106 Bristol B0l.4 Olympus , nebo licencovanou verzi druhé, Curtiss-Wright J67 . RB.106 a J67 byly vybrány jako hlavní a záložní motor pro projekt letadla poté na rýsovacích prknech. U obou motorů však byl jejich vývoj opuštěn, zatímco vývoj šipky stále probíhal. Fáze vývoje letadla byla již příliš pokročilá na to, aby upadla zpět na motor Olympus . Společnost Orenda Engines poté poskytla rychlou a vítanou odpověď s konceptem nazvaným „PS.13 Iroquois“.

Celkově byl design PS.13 do značné míry podobný designu RB.106, který používal architekturu dvou cívek s  diferencovanými vysokotlakými a nízkotlakými  částmi kompresoru pro větší účinnost. Nový motor se však od svého konkurenta mírně lišil v tom, že byl výkonnější, zvláště když byl zapnutý přídavný spalovací motor . Současně byl jeho design ve skutečnosti na tu dobu velmi inovativní, motor obsahoval mnoho nových technických řešení zaměřených na zjednodušení jeho konstrukce a omezení jeho hmotnosti. Takto Orenda zahájil vzhled titanu v proudových motorech, přičemž druhý proud představoval 20% hmotnosti Irokézů , přítomných hlavně v lopatkách kompresoru. Titan nabízí výhodu snížené hmotnosti, velké pevnosti a vysoké odolnosti vůči vysokým teplotám a korozi. Odhadovalo se, že motor byl asi o 386  kg lehčí, než kdyby byl zcela zkonstruován z obvyklých materiálů své doby (hlavně na bázi ocelí ). Na počátku padesátých let bohužel tento kov nebyl snadno dostupný a nedostatek znalostí o jeho fyzikálních vlastnostech a výrobním procesu představoval některé výzvy, které je třeba ještě překonat. Bylo to také velmi drahé ve srovnání s jinými běžnějšími materiály, jako je hliník nebo ocel.

Bylo zjištěno, že pokud by různé části motoru mohly být navrženy s titanem, mohla by být také odlehčena nosná konstrukce motoru, a to kvůli sníženému namáhání uvnitř, což by vedlo k úspoře hmotnosti. Ještě důležitější obecně. Ostatní prvky, například kapotáž reduktoru, byly navrženy ze slitiny hořčíku . Ze Inconel byla použita, aby lopatek nízkotlaké turbíny motoru a tepelně izolační desky na zadní straně motoru. Tato žáruvzdorná slitina niklu a chromu si zachovává svoji pevnost při vysokých teplotách a je odolná vůči oxidaci a korozi . Hlavním důvodem pro použití těchto moderních materiálů, bylo snížení hmotnosti a zlepšení výkonu, čímž se vytváří motor s 5: 1 poměr tahu k hmotnosti, které by mohly produkovat suché tah 85,63.  KN na úrovni hladiny moře (115,63  kN s přídavným spalováním) .

Konstrukce, vývoj a výroba tak vyspělého motoru byla dokončena v neuvěřitelně krátké době týmem Orenda. Návrh začal v roceZáří 1953a byly načrtnuty první kresby Leden 1954 Konečný koncept byl dokončen v roce 2006 Květen 1954a první spuštění proběhlo dne 15. prosince 1954. 50hodinový test napájení byl proveden dne24. června 1956 a první zapalování přídavného spalování bylo provedeno dne 3. června 1956. The19. září 1956 motor již nashromáždil 1000 hodin provozu na zkušebním stavu a byl poslán podstoupit extrémní studené zkoušky z 15. února 1957. The April 22 , roku 1957 motor byl odeslán do NACA (NASA) k testování ve vysokých nadmořských výškách a 27. červencetéhož roku motor za těchto podmínek již nashromáždil 100 hodin zkoušek. Dále byla provedena demonstrační zkouška s tahem více než 10 tun1 st November roku 1957, následující testy proběhly pomocí speciálně připraveného bombardéru B-47.

Předchozí motor, Orenda 9 , měl více dílů a produkoval menší tah. Například, měl hmotnost 1160  kg a produkoval 28,27  kN a statickým tahem, zatímco Irokéz měl hmotnost 2675  kg, ale už se podařilo vyrobit statický tlak na náhon s přídavným spalováním z 133,45  kN (dále Orenda 9 udělal bez přídavného spalování).

The Iroquois byl jeden z nejvýkonnějších motorů na světě ve své době, se jmenovitým 85,6  kN suchém tahu a 111  kN s přídavným spalováním. Byl aerodynamicky navržen tak, aby dosáhl maximálního výkonu ve výšce 15 200  m a rychlosti Mach 2,0.

Testy

Testy v aerodynamickém tunelu prokázaly, že motor bude fungovat dobře při vysokých teplotách nasávaného vzduchu a po dlouhou dobu. Bylo také dokonale schopné několikrát restartovat až do nadmořské výšky 18 290  m , což je maximální limit, který tunel dokázal znovu vytvořit.

V roce 1958 již společnost L ' Iroquois dokončila více než 5 000 hodin provozu na zemi a několik dalších tisíc hodin strávilo také zkoušením hlavních komponent motoru v testovacích střediscích Orenda v Nobelu poblíž Parry Sound v Ontariu .

V roce 1956 byl Boeing B-47 Stratojet American zapůjčen objednávce Královského kanadského letectva k provedení letových testů Iroquois před instalací CF-105. Canadair , subdodavatel, připevnil Iroquois na pravou stranu zadní části trupu bombardéru, blízko ploutve, jednoduše proto, že nebylo k dispozici jiné místo, které by jej zajistilo. První let se uskutečnil dne13. listopadu 1957.  Tento letoun označený „  CL-52 “ společností Canadair byl noční můrou k letu, a to kvůli takto vytvořenému asymetrickému tahu, který představoval velké problémy s řízením za letu. Poté, co byl projekt Arrow opuštěn , byl B-47B / CL-52, který nashromáždil přibližně 352 hodin času zkušebního letu, vrácen do Spojených států a poté sešrotován. CL-52 byl jediný B-47, který byl použit silou cizí síly Spojených států.

Po zhruba 7 000 hodinách vývojového testování, včetně testů do simulované nadmořské výšky 21 300  m a rychlosti Mach 2,3, byl program spolu s šipkou ,20. února 1959.

Vlastnosti

PS.13 Iroquois je dvouválcový proudový motor a dva samostatné axiální kompresory pro celkem 10 kompresních stupňů. Spalovací komora je vysoká rychlost prstencový s 32 proti proudu odpařovací hořáky. Vysokotlaké turbíny je jednostupňový a nízkotlaká turbína je dvoustupňový. Po sestavení následuje dodatečné spalování obsahující 60 trysek s proměnným průtokem. Průměr motoru bez příslušenství je 1 066,8  mm a u přídavného spalování 1 193,8  mm . Průtok vzduchu je přibližně 190,50  kg / s a kompresní poměr je 8: 1.

Poměr tahu k hmotnosti 5: 1 nebyl významně překročen, dokud se na konci 60. let neobjevil Pratt & Whitney F100 raných verzí F-15 a F-16 .

Velmi intenzivní vývoj byl zdrojem velkého pokroku v konstrukci spalovacích komor a následného spalování, které mohly takové provozní síly tolerovat. Stejně tak hlavní ložiska motoru fungovala při mnohem nižších teplotách než vzduch kolem nich. Externí vybavení motoru zahrnovalo vzduchem poháněná palivová čerpadla a hydromechanické ovládání od Lucas-Rotax, zapalovače a vzduchový startér AiResearch. Zásobník maziva měl kapacitu 22,73  litru a maximální spotřeba motorového oleje byla 1,70  l / h . V Arrow nebyl příčný firewall: proudění vzduchu kolem motoru bylo nadzvukové a příslušenství bylo chráněno skrytím uvnitř kapotáže kompresoru. Přední část motoru byla chráněna před námrazou horkým vzduchem odebíraným z kompresorů, což je v tomto oboru poměrně standardní proces. Vzhledem k tomu, že motor byl zkonstruován pro provoz při vysokých rychlostech, vytvářel značný aerodynamický odpor, když byl pod Mach 1,0, a na kompenzaci tohoto problému bylo třeba zvlášť pracovat s tryskou pro vypouštění plynu, což umožnilo vysokorychlostní vzduch na vnější straně motoru .

Kopie uchovány

Muzeum letectví a kosmonautiky v Kanadě v Ottawě drží přední část (nos + kokpit) Arrow RL 206, kromě mnoha dalších částí křídel a trupu, stejně jako kompletní Iroquois-2 , číselnou řadu 117 . Kopii Iroquois-1 si můžete prohlédnout v Canadian Warplane Heritage Museum , Mount Hope, poblíž Hamiltonu v Ontariu. Další Iroquois-2 vlastní soukromý sběratel ve Fort St. John v Britské Kolumbii.

Poznámky a odkazy

  1. (en) „  Aero Engines 1959  “ , Flight International magazine , Flight Global / Archives, roč.  75, n O  2617,20. března 1959, str.  396-397 ( číst online [PDF] ).
  2. (en) „  Iroquois: Orenda Engines 'Great Supersonic Turbojet  “ , časopis Flight International , Flight Global / Archives, roč.  72, n o  25376. září 1957, str.  412-413 ( číst online [PDF] ).
  3. (in) „  Engines - Most Powerful turbojet  “ , časopis Flight International , Flight Global / Archives, roč.  74, n O  2589,5. září 1958, str.  402 ( číst online [PDF] ).
  4. (en) „  The Canadian Industry  “ , Flight Magazine International , Flight Global / Archives, sv.  74, n O  2587,22. srpna 1958, str.  264 ( číst online [PDF] ).
  5. (in) Rossiter 2002 , str.  55-56.
  6. (en) „  B-47 / Canadair CL-52  “ [ archiv27. září 2013] , b-47.com (přístup 19. října 2016 ) .
  7. (in) [video] Shromáždění začíná na YouTube .

Podívejte se také

Související články

Bibliografie