Pratt & Whitney Kanada PT6 — Pratt & Whitney Canada PT6

PT6
PT6A-20 na wystawie w Canada Aviation and Space Museum
Rodzaj	Turbośmigłowy / turbował
Pochodzenie narodowe	Kanada
Producent	Pratt & Whitney Kanada
Pierwszy bieg	1960
Główne zastosowania	AgustaWestland AW139 Beech King Air i Super King Air Cessna 208 Caravan de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter Pilatus PC-12
Liczba zbudowany	51 000 (stan na listopad 2015 r.)
Warianty	Pratt & Whitney Kanada PT6T

Pratt & Whitney Kanada PT6 jest turbośmigłowych silników samolotów produkowanych przez Pratt & Whitney Canada. Jego konstrukcję rozpoczęto w 1958 roku, po raz pierwszy uruchomiono w lutym 1960, pierwszy lot odbył 30 maja 1961, wszedł do służby w 1964 i od tego czasu jest stale aktualizowany. Składa się z dwóch podstawowych sekcji: generatora gazu ze skrzynią biegów akcesoriów i wolnej turbiny napędowej ze skrzynią redukcyjną i często pozornie jest montowany z tyłu w samolocie, ponieważ wlot znajduje się z tyłu, a wydech z przodu. Wyprodukowano wiele wariantów PT6, nie tylko jako turbośmigłowe, ale także jako silniki turbowałowe do helikopterów, pojazdów lądowych, poduszkowców i łodzi; jako pomocnicze jednostki zasilania; oraz do zastosowań przemysłowych. Do listopada 2015 r. wyprodukowano 51 000, zanotowano 400 milionów godzin lotu w latach 1963-2016. Jest znany ze swojej niezawodności, a wskaźnik przestojów w locie wynosi 1 na 651,126 godzin w 2016 r. PT6A obejmuje zakres mocy od 580 do 1940 KM (430 i 1450 kW), podczas gdy PT6B/C to warianty turbowałowe do śmigłowców.

Rozwój

W 1956 r. prezydent Pratt & Whitney Canada (PWC), Ronald Riley, polecił kierownikowi inżynierii Dickowi Guthrie zatrudnić zespół specjalistów ds. turbin gazowych do zaprojektowania małego silnika z turbiną gazową. Popyt na silnik gwiazdowy Wasp był nadal silny, a jego produkcja opłacalna, ale celem było stać się głównym producentem silników w Kanadzie, skupiając się na małym silniku z turbiną gazową. Riley dał Guthrie skromny budżet w wysokości 100 000 dolarów kanadyjskich. Guthrie zatrudnił dwunastu inżynierów z doświadczeniem zdobytym w różnych miejscach, w tym w National Research Council w Ottawie , Orenda Engines w Ontario , Bristol Aero Engines i Blackburn Aircraft . Ukończyli szczegółowy projekt silnika dla małego samolotu szkolno-treningowego Canadair, CL-41. Był to turboodrzutowiec o natężeniu 3000 funtów, ale projekt został przejęty przez P&WA, który rozwinął go w Pratt & Whitney JT12 . Zespół musiał poczekać na oceny rynkowe, aby zdefiniować kolejny silnik, turbośmigłowy o mocy 450 koni mechanicznych do samolotów dwusilnikowych, PT6. Wczesne prace rozwojowe PT-6, które po raz pierwszy pojawiły się w grudniu 1963 r., były nękane problemami inżynieryjnymi, przekroczeniem kosztów i brakiem sprzedaży. Został prawie odwołany. Zespołowi brakowało umiejętności radzenia sobie z trudnościami technicznymi, tj. jak rozwijać silnik, ponieważ, jak wspominał jeden z członków zespołu Elvie Smith, wywodzili się oni ze środowiska badawczego i projektowego. Nauczyli się, jak prowadzić program rozwojowy, taki jak testowanie przez całą dobę, a nie na jednej zmianie, od zespołu PWA, który kierował rozwojem przez kilka miesięcy.

Pierwszy PT-6 poleciał 30 maja 1961 roku jako trzeci silnik w nosie samolotu Beech 18 , który został przebudowany przez de Havilland w zakładzie Downsview w North York, Ontario . Produkcję na pełną skalę rozpoczęto w 1963 roku, a usługi serwisowe rozpoczęto rok później. Beech 18 działał jako latające stanowisko testowe dla PT6 i śmigła, dopóki nie został zastąpiony przez Beech King Air w 1980 roku. Testowy silnik lub śmigło King Air zastąpił jeden ze standardowych. W 1974 Beech 18 nie był w stanie latać wystarczająco szybko i wystarczająco wysoko, aby przetestować PT6A-50 dla de Havilland Canada Dash 7, więc Vickers Viscount został zmodyfikowany jako stanowisko testowe PT6 z instalacją Dash-7 w nosie.

Pierwszy produkcyjny model PT-6, PT6A-6, został certyfikowany w grudniu 1963 roku. Pierwszym zastosowaniem był Beech Queen Air , który skłonił armię amerykańską do zakupu floty wariantu U-21 Ute . Pomogło to wprowadzić na rynek King Air z Beechcraft, sprzedając około 7000 egzemplarzy do 2012 roku. W latach 1963-2016 stosunek mocy do masy poprawiono o 50%, jednostkowe zużycie paliwa o 20%, a ogólny stosunek ciśnienia osiągnął 14:1. Jego rozwój trwa nadal i chociaż obecnie jego podstawowa konfiguracja jest taka sama jak w 1964 r., aktualizacje obejmowały chłodzoną łopatkę turbiny pierwszego stopnia, dodatkowe stopnie sprężarki i turbiny oraz monokryształowe łopatki turbiny na początku lat 90. XX wieku. Jego stosunek ciśnień wynosi 13:1 w tiltrotorze AgustaWestland AW609 , najwyższy, który może być używany bez chłodzonych łopatek turbiny.

W odpowiedzi na General Electric GE93 , w 2017 roku firma Pratt & Whitney Canada rozpoczęła testowanie podstawowej technologii i układów proponowanego silnika o mocy 2000 KM, który ma zastąpić najmocniejsze wersje PT6. Uważano, że jest to prawdopodobnie rozwinięcie rdzenia PT6C i pasuje między 1750 shp PT6C-67C/E i 2300 hp z rodziny PW100 . Oczekiwano, że będzie gotowy do startu do końca 2017 r. jako pierwsza platforma śmigłowcowa z 10-15% zmniejszeniem jednostkowego zużycia paliwa w hamulcach . Ten silnik o mocy 2000 KM byłby skierowany na możliwy nowy rynek, taki jak Super PC-12, mocniejszy TBM lub większy King Air.

PW100

Kiedy de Havilland Canada poprosił o znacznie większy silnik dla DHC-8 , mniej więcej dwa razy większą moc od Large PT6, Pratt & Whitney Canada odpowiedział nowym projektem znanym początkowo jako PT7, później przemianowanym na Pratt & Whitney Canada PW100 .

Projekt

Reduktory planetarne w silniku turbinowym Pratt & Whitney Canada PT6.

Szybkość, z jaką części ulegają degradacji w turbinie gazowej, jest niezrównoważona, ponieważ najgorętsze części wymagają wymiany lub naprawy częściej niż części chłodniej pracujące. Jeśli cieplejsze części można usunąć bez zakłócania pracy reszty silnika, na przykład bez wyjmowania całego silnika z samolotu, koszty konserwacji są zmniejszone. Osiągnięto to dzięki PT6, mając na końcu śmigła najgorętsze części, turbinę generatora gazu i komorę spalania. Są one usuwane bez zakłócania pracy reszty silnika wraz z jego połączeniami z samolotem. Ten układ został opatentowany przez projektanta Newlanda, jednego z oryginalnych zespołów PT6. Podobny ogólny układ z przystawką odbioru mocy z wolną turbiną po stronie wydechowej (silnik P.181 o mocy 1000 KM) został zaprezentowany przez Armstrong Siddeley Motors na targach Farnborough Airshow w 1957 roku.

Wczesnym ulepszeniem konstrukcyjnym, zastosowanym w PT6A-20, był dyfuzor rurowy opatentowany przez firmę Vrana, kolejny członek oryginalnego zespołu PT6. Zastąpił dyfuzor łopatkowy stosowany w sprężarkach odśrodkowych. Nawiewnik rurowy stał się standardową praktyką projektową w firmie P&WC. Kolejna zmiana w konstrukcji poprawiła działanie sprężarki przy prędkościach częściowych. Powszechne jest odpowietrzanie sprężarki, aby działała prawidłowo przy niskich prędkościach obrotowych silnika. PT6 ma układ upustowy, który ponownie wykorzystuje powietrze upustowe, zawracając je w kierunku stycznym na wejściu do sprężarki, pomysł opatentowany przez Schauma et al. i zatytułowany „Silnik turbinowy z indukowanym zawirowaniem wstępnym na wlocie sprężarki”. Działa jak zmienna łopatka i jest znany jako „Jet-Flap”.

Wszystkie wersje silnika składają się z dwóch sekcji, które można łatwo oddzielić w celu konserwacji: generator gazu dostarcza gorący sprężony gaz do wolnej turbiny napędowej . Rozrusznik musi przyspieszać tylko generator gazu, co ułatwia rozruch silnika, szczególnie w chłodne dni. Powietrze wchodzi do generatora gazu przez ekran wlotowy do niskociśnieniowej sprężarki osiowej . Ma trzy stopnie w małych i średnich wersjach silnika i cztery stopnie w dużych wersjach. Powietrze przepływa następnie do jednostopniowej sprężarki odśrodkowej , przez złożoną pierścieniową komorę spalania , a na koniec przez jednostopniową turbinę, która napędza sprężarki z prędkością około 45 000 obr./min. Gorący gaz z generatora gazu wpływa do turbiny napędowej, która obraca się z prędkością około 30 000 obr./min. Posiada jeden stopień na małych silnikach i dwa stopnie na średnich i dużych. W przypadku turbośmigłowych silników napędza dwustopniową planetarną przekładnię redukcyjną, która obraca śmigło z prędkością od 1900 do 2200 obr./min. Spaliny następnie ulatniają się dwoma zamontowanymi z boku kanałami w obudowie turbiny. Turbiny są koncentryczne z komorą spalania, zmniejszając całkowitą długość.

W większości instalacji lotniczych PT6 jest montowany w taki sposób, że wlot silnika jest skierowany do tyłu samolotu, co prowadzi do tego, że jest on znany przez wielu jako silnik „od tyłu do przodu”. Dzięki temu sekcja mocy znajduje się z przodu gondoli, gdzie może bezpośrednio napędzać śmigło bez konieczności stosowania długiego wału. Powietrze wlotowe jest zwykle doprowadzane do silnika przez kanał zamontowany pod spodem, a dwa wyloty spalin są skierowane do tyłu. Ten układ ułatwia konserwację, umożliwiając demontaż całej sekcji mocy wraz ze śmigłem, odsłaniając sekcję generatora gazu. Aby ułatwić pracę w terenie, ciała obce są odprowadzane z wlotu sprężarki przez separatory bezwładnościowe na wlocie. W niektórych instalacjach, takich jak wersja PT6A-66B w Piaggio Avanti P180, silnik jest odwrócony, przy czym śmigło działa jako „popychacz”, a skrzynia biegów jest skierowana do przodu samolotu.

Od lewej do prawej: mocowanie śmigła, przekładnia redukcyjna, wydech, dwustopniowa turbina mocy, jednostopniowa turbina generatora gazu otoczona komorą spalania, 1 stopień sprężarki odśrodkowej, a następnie 4 osiowe, wlot i akcesoria

Historia operacyjna

Do 40. rocznicy jego pierwszego lotu w 2001 roku dostarczono ponad 36 000 PT6A, nie licząc pozostałych wersji. Do października 2003 r. 31 606 dostarczonych silników przepracowało ponad 252 miliony godzin. Do listopada 2015 wyprodukowano 51 000 sztuk. Rodzina zanotowała 400 milionów godzin lotu od 1963 do 2016 roku.

Rodzina PT6 jest znana ze swojej niezawodności, a wskaźnik przestojów w locie wynosi 1 na 333 333 godziny do października 2003 r., 1 na 127,560 godzin w 2005 r. w Kanadzie, 1 na 333000 godzin od 1963 do 2016 r., 1 na 651126 godzin w ciągu 12 miesięcy w 2016 r. Czas pomiędzy remontami wynosi od 3600 do 9000 godzin, a przeglądy gorącej części od 1800 do 2000 godzin.

Chociaż PT6 nie ma FADEC , automatyczną przepustnicę można zainstalować jako ulepszenie na rynku wtórnym z siłownikiem , początkowo w samolotach jednosilnikowych, takich jak PC-12 i potencjalnie w samolotach z dwoma turbośmigłowymi silnikami.

Warianty

Silnik PT6A-67D na Beechcraft 1900D. Wylot turbiny jest widoczny.

Główny wariant, PT6A , jest dostępny w szerokiej gamie modeli, obejmujących zakres mocy od 580 do 920 koni mechanicznych na wale w oryginalnej serii i do 1940 KM (1450 kW) w „dużych” liniach. PT6B i PT6C są Turboshaft warianty dla helikopterów. W USA celów wojskowych, są one oznaczone jako T74 lub T101 .

Z czasem pojawiło się kilka innych wersji PT6:

• Duża PT6 dodano kolejny etap turbinę i głębszej redukcji mocy, tworząc prawie dwukrotnie większą moc między 1090 a 1920 kW SHP (1430);
• PT6B jest do śmigłowca modelu turbowałowe, wyposażony przesunięcia przekładnia redukcyjna z biegu jałowego turbiny napędowej sprzęgło i regulatora, wytwarzając 1000 KM (750 kW) przy 4500 obrotów na minutę;
• PT6C jest śmigłowiec, z jednej stronie zamontowanym spalin, wytwarzając 2000 KM (1500 kW) przy 30000 obrotów na minutę, z uskokiem w skrzyni biegów przez użytkownika dostarczone;
• PT6E jest duża PT6A wyposażony w cyfrowy sterownik silnika;
• PT6T Twin-Pac składa się z dwóch silników napędowych PT6 się przekładnia redukcyjna wspólnego wyjściowego, tworząc prawie 2000 KM (1500 kW) z szybkością 6000 obrotów na minutę;
• ST6 jest to wersja przeznaczona dla zastosowań stacjonarnych, pierwotnie opracowanych dla UAC TurboTrain , a obecnie szeroko stosowane jako pomocniczych bloków energetycznych o dużych statków powietrznych, a także wielu innych ról.

Rodzina PT6A to seria wolnoturbinowych silników turbośmigłowych o mocy od 500 do 1940 KM (433 do 1447 kW)

T74-CP-700

(PT6A-20) Amerykańskie oznaczenie wojskowe PT6A-20/27, używanego w Beechcraft U-21 Ute .

T74-CP-702

(PT6A-29)

T101

Amerykańskie oznaczenie wojskowe dla T101-CP-100 / PT6A-45R, używanego w krótkich spodenkach 330 i krótkich spodenkach C-23 Sherpa .

PT6B-9

PT6B-9 jest 550 KM (410,1 kW) turboodrzutowy silnik do stosowania w śmigłowcach. Późniejszy znak PT6B jest oceniany na 981 KM (731,5 kW).

PT6B-16

PT6C

PT6C to silnik o mocy od 1600 do 2300 koni mechanicznych (od 1190 do 1720 kW) przeznaczony do śmigłowców i tiltrotorów.

PT6D-114A

PT6D-114A bazuje na PT6A-114A. Główną różnicą jest usunięcie przekładni redukcyjnej drugiego stopnia i wału wyjściowego, ponieważ silnik jest przeznaczony do integracji z kombinowaną skrzynią biegów zawierającą regulatory turbiny mocy i wał wyjściowy śruby napędowej.

Soloy Dual Pac

2 silniki PT6D-114A napędzające jedno śmigło poprzez kombinowaną skrzynię biegów, zdolne do niezależnej pracy.

PT6T

Podwójne jednostki napędowe PT6 łączące wyjścia poprzez skrzynię biegów do zastosowania w helikopterach.

ST6

ST6 jest wariant PT6 który został pierwotnie opracowany jako napędowego dla UAC TurboTrain napędzania samochodów, ale później opracowany jako stacjonarnego agregatu prądotwórczego i dodatkową jednostkę napędową .

ST6B

ST6B-62 był 550-konną (410 kW) wersją PT6 stworzoną do użytku w STP-Paxton Turbocar , ściganym w 1967 Indianapolis 500 .

STN 6/76

STN 6/76 był wersją PT6 o mocy 500 KM (370 kW) stworzoną do użytku w Lotusie 56 , ściganym w wyścigu Indianapolis 500 w 1968 roku, a później w wyścigach Formuły 1 w 1971 roku.

Aplikacje

Silnik jest używany w ponad 100 różnych aplikacjach.

PT6A

PT6B

• AgustaWestland AW119 Koala
• Lotnik AC313
• Changhe Z-8F
• Lockheed XH-51
• Sikorsky S-76 B
• Ryś Westland 606

PT6C

• Śmigłowce Airbus H175 /Avicopter Z-15
• AgustaWestland AW139
• AgustaWestland AW609
• Aktualizacja Bell UH-1 Global Eagle

PT6D

• Soloy Pathfinder 21

PT6E

• Pilatus PC-12 NGX

ST6

• Turbopociąg UAC
• Wyścigówka STP-Paxton Turbocar Indy

STN

• Lotus 56 USAC i samochód wyścigowy Formuły 1

Silniki na wyświetlaczu

• Uniwersytet McGill , Montreal (przekrój)
• New England Air Museum , Connecticut (przekrój)
• Ontario Science Center , Toronto, Ontario (przekrój)

Specyfikacje (PT6A-6)

Dane z 62-63 Jane,

Ogólna charakterystyka

• Typ: turbośmigłowy
• Długość: 62 cale (1575 mm)
• Średnica: 19 cali (483 mm)
• Sucha masa: 270 funtów (122,47 kg)

składniki

• Sprężarka: 3-stopniowa osiowa + 1-stopniowa sprężarka odśrodkowa
• Komory spalania : pierścieniowy rewersyjno-przepływowy z palników 14 Simplex
• Turbina : 1-stopniowa turbina generatora gazu + 1-stopniowa turbina energetyczna swobodnej
• Rodzaj paliwa: nafta lotnicza wg MIL-F-5624E / JP-4 / JP-5
• Układ olejowy: Układ dzielony z przekładniowymi pompami ciśnieniowymi i przedmuchowymi, z ciśnieniem do skrzyni biegów wzmacnianym przez drugą pompę.

Wydajność

• Maksymalna moc wyjściowa: odpowiednik mocy 578 KM (431 kW) przy 2200 obr./min do startu
• Całkowity stosunek ciśnienia : 6,3: 1
• Przepływ masowy powietrza: 5,3 funta (2 kg)/sekundę
• Jednostkowe zużycie paliwa : 0,67 funta/hph (0,408 kg/kWh)
• Stosunek mocy do masy : 2,14 KM/funt (3,52 kW/kg)

Zobacz też

Powiązany rozwój

• Pratt & Whitney Kanada PT6T

Porównywalne silniki

• Garrett TPE331
• Katalizator General Electric
• Walter M601

Powiązane listy

• Lista silników lotniczych

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• „PT6A” . Pratt & Whitney Kanada .
• „PT6B” . Pratt & Whitney Kanada .
• „PT6C” . Pratt & Whitney Kanada .
• "Certyfikat typu Embraer EMB-110" (PDF) . Narodowa Agencja Lotnictwa Cywilnego Brazylii . 20 grudnia 1972.
• Jak remontowane są turbiny PT-6 . AVweb. 14 sierpnia 2015 r. Podsumowanie laika .