Allison T40

El Allison T40 , con la designación de la compañía Allison Modelo 500 , fue un motor turbohélice estadounidense de principios de la década de 1990 compuesto por dos secciones de potencia Allison T38 que impulsaban una hélice contrarrotatoria a través de una caja de engranajes común. ^{[ 1 ]}

El concepto T40 se originó en Allison en 1944, donde se llevaron a cabo estudios de diseño de un motor turbohélice de 4000 shp (2983 kW) . Aprovechando este trabajo, la Armada de los Estados Unidos adjudicó a Allison un contrato para el diseño y desarrollo de un motor turbohélice de 4100 shp (3057 kW) . El T40 resultante combinaba dos secciones de potencia Allison T38-A-1 una al lado de la otra con una caja reductora común que impulsaba hélices contrarrotatorias . Similar en configuración al Armstrong Siddeley Double Mamba , el T40 se diferenciaba en que cada motor impulsaba tanto la hélice delantera como la trasera, a diferencia del Double Mamba, donde cada sección de potencia Mamba impulsaba la hélice delantera o la trasera por separado. ^{[ 1 ]}    

Cada una de las secciones de potencia T38-A-1 contenía compresores de 17 etapas que proporcionaban una relación de presión de 6,3:1, ocho cámaras de combustión y turbinas de cuatro etapas. Una caja reductora de combinación era accionada mediante ejes de extensión desde las secciones de potencia. Cada eje de transmisión incorporaba un embrague para permitir el funcionamiento independiente de las secciones de potencia. ^{[ 1 ]}

Los accesorios incluían una unidad de control maestro, montada sobre los compresores, y un motor de arranque neumático en la caja de cambios. El reductor compuesto tenía una relación de reducción global de 15,75:1 e incorporaba un freno de hélice para evitar el giro libre cuando el motor estaba parado. El sistema antihielo para las tomas de aire se suministraba mediante aire de purga del compresor. La hélice contrarrotatoria constaba de dos hélices Aeroproducts de tres palas y 4,3 m (14 pies ) montadas en ejes concéntricos. ^{[ 1 ]}  

Las pruebas del XT40 comenzaron el 4 de junio de 1948. Se detectó un problema de vibración en la caja reductora debido a la coincidencia de las frecuencias de engranaje, lo que requirió un rediseño. El sistema de desacoplamiento, diseñado para desconectar una sección de potencia en caso de fallo, funcionó correctamente. Durante una prueba en un banco de pruebas, una sección de potencia presentó una importante fuga de aceite y el intento de apagarla fracasó porque el motor continuó funcionando con el aceite derramado. Tras numerosos intentos, la única forma de apagar la sección de potencia defectuosa fue destruyendo el compresor con escombros arrojados por la entrada de aire, lo que demostró la eficacia del sistema de desacoplamiento. ^{[ 1 ]}

El primer vuelo de prueba del T40 se realizó en el hidroavión Convair XP5Y el 18 de abril de 1950, equipado con cuatro motores T40-A-4 que desarrollaban 5250 shp (3915 kW) . El uso en servicio del T40 reveló problemas con la integridad de las hélices y las cajas de engranajes, con al menos un caso de rotura de una hélice y una separación de la caja de engranajes. Se descubrió un problema inusual durante las pruebas en tierra del caza turbohélice Republic XF-84H Thunderscreech ; la hélice transónica especial de tres palas generaba armónicos que resultaron perjudiciales para los humanos a cierta distancia de la aeronave. ^{[ 1 ]}  

Los principales problemas del T40 incluían fallos en la caja de cambios y en el sistema de control de la hélice (todos los accesorios del motor se alimentaban mediante un sistema de vacío que utilizaba 25 mangueras), y el motor distaba mucho de ser fiable. Dado que las plantas motrices individuales estaban acopladas a la caja de cambios, en la mayoría de los casos se pretendía que la aeronave pudiera volar con la mitad del motor y activar la segunda sección de potencia solo cuando fuera necesario. En la práctica, el sistema no funcionó bien. No detectar que uno de los T38 había fallado y que su compresor estaba consumiendo la energía producida por la otra sección provocó la pérdida del primer prototipo Douglas XA2D-1 y su piloto el 14 de diciembre de 1950. ^{[ 1 ]}

El primer avión en volar con el motor T40 fue el prototipo de avión de patrulla Convair XP5Y-1 . A medida que los hidroaviones de patrulla se volvieron obsoletos, la Armada de los EE. UU. cambió la función del avión de guerra antisubmarina a transporte. Las modificaciones al XP5Y-1 (como la instalación de aire acondicionado y presurización) dieron como resultado el Convair R3Y Tradewind , que se convertiría en el único avión con motor T40 en entrar en servicio. Estos grandes hidroaviones cuatrimotores operaron principalmente entre la Base Aeronaval de Alameda y Hawái a mediados de la década de 1950 (reemplazando a los hidroaviones Martin Mars ). Los T40 presentaron numerosos problemas. Uno de ellos casi provocó un desastre en 1956, cuando un R3Y logró aterrizar con un motor descontrolado, lo que resultó en una colisión con un dique. Este incidente dio a la Armada de los EE. UU. una razón más para dejar en tierra el R3Y, lo que hizo poco después. ^{[ 1 ]}

El único otro avión producido en cierta cantidad con motor T40 fue el Douglas A2D Skyshark . De los dieciséis ejemplares construidos, los doce utilizados para evaluación sufrieron problemas similares con las hélices y las cajas de engranajes. ^{[ 1 ]}

El T40 también se instaló en el North American A2J-1 Super Savage, pero el bajo rendimiento de la aeronave y las continuas dificultades con los motores obligaron a su cancelación en favor del Douglas A-3 Skywarrior . ^{[ 1 ]}

Los éxitos más notables del T40 se dieron en el campo de las aeronaves de despegue vertical, utilizándose para propulsar tres tipos diferentes: el Convair XFY Pogo , el Lockheed XFV y el avión de investigación de ala basculante Hiller X-18 . Equipado con el motor YT40-A-6, más potente, de 7100 shp, el XFY-1 realizó el primer vuelo completo de despegue vertical a vuelo horizontal y viceversa para el aterrizaje, de una aeronave de ala fija, en noviembre de 1954. Las continuas preocupaciones sobre las hélices y la escasa carga útil y rendimiento impidieron su posterior desarrollo. ^{[ 1 ]}

Se realizaron algunos vuelos con el Hiller X-18, pero la mayor parte de la investigación se llevó a cabo con la aeronave firmemente sujeta a una plataforma de medición de fuerza, que podía elevarse hidráulicamente, para recopilar datos sobre los efectos de amortiguación del suelo. ^{[ 1 ]}

Se realizaron vuelos limitados con los dos aviones de combate turbohélice Republic XF-84H Thunderscreech , pero las continuas dificultades con el motor T40, la hélice supersónica, sin mencionar un rendimiento completamente eclipsado por sus rivales contemporáneos, llevaron a la cancelación de los planes de producción. ^{[ 1 ]}

Datos de: ^{[ 1 ]}

• Convair P5Y y R3Y
• Convair XFY Pogo
• Douglas A2D Skyshark
• Hiller X-18
• Lockheed XFV
• XA2J Super Savage norteamericano
• República XF-84H Thunderscreech

Modelo 500

Designación de la empresa para el T40

Modelo 501

Designación de la empresa para el T38 (la mitad de un T40, para el desarrollo del T40) ^{[ 2 ]}

Modelo 501-D

Designación de la empresa para el T56

Modelo 503

Designación de la empresa para el T44

XT40-A-1

XT40-A-2

T40-A-4

XT40-A-5

XT40-A-6

XT40-A-10

YT40-A-14

T40-A-20

T40-A-22

T44

(Modelo 503), con tres secciones de potencia; no se construyó ninguna y el proyecto fue cancelado. ^{[ 3 ]}

T54-A-2

El T40 rediseñado ofrece una potencia equivalente a 7500 shp (5600 kW) . Tras el éxito inicial limitado del T40, la Armada de los EE. UU. patrocinó el desarrollo de un nuevo turbohélice un 28 % más grande que el T40, pero este trabajo pronto fue superado por el Allison T56 /Allison 501-D y el desarrollo fue cancelado. ^{[ 1 ] [ 4 ]}  

T56

(Modelo 501-D) Desarrollo exitoso del T40 / T38 con una sola sección de potencia.

Datos de Aircraft engines of the World 1953 ^{[ 4 ]} Turbojet History and Development 1930–1960 vol.2 ^{[ 1 ]}

Características generales

• Tipo: Turbohélice
• Longitud: 167  pulgadas (4200  mm) con caja de cambios; 84  pulgadas (2100  mm) (sección de potencia)
• Diámetro: 23,5  pulgadas (600  mm) (caja de engranajes)
• Ancho: 39  pulgadas (990  mm) (sección de potencia)
• Altura: 25  pulgadas (640  mm) (sección de potencia)
• Peso en seco: 2500  lb (1100  kg) (sección de potencia)

Componentes

• Compresor: flujo axial de 17 etapas (2 de)
• Cámaras de combustión : 8 de tipo lata por sección de potencia
• Turbina : flujo axial de 4 etapas (2 de)
• Tipo de combustible: Gasolina o queroseno para aviones (100/130).
• Sistema de aceite: cárter seco, pulverización a presión de 65  psi (450 kPa), con recuperación de aceite. 

Actuación

• Potencia máxima: 5100  shp (3800  kW) + 830  lbf (3,7  kN) para el despegue a 14 300 rpm a nivel del mar; equivalente a 5500  shp (4100  kW)
• Relación de presión total : 6,3:1
• Consumo específico de combustible : 0,63  lb/(hp⋅h) (0,38  kg/kWh) (shp equivalente)
• Relación potencia-peso : 2,222  hp/lb (3,653  kW/kg)</li.
• Caja de cambios: Caja de cambios combinada para accionar hélices contrarrotatorias con una relación de 0,0635:1 (908 rpm para el despegue).

Desarrollo relacionado

• Allison T38
• Allison T56

Motores comparables

• Armstrong Siddeley Doble Mamba
• Pratt & Whitney Canadá PT6T
• Teledyne CAE T67

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• Gunston, Bill (2006). El desarrollo de los motores aeronáuticos de turbina y a reacción, 4.ª edición . Sparkford, Somerset, Inglaterra, Reino Unido: Patrick Stephens, Haynes Publishing. ISBN 0-7509-4477-3.
• Leyes II, Richard A.; William A. Fleming (1999). La historia de los motores de turbina de gas pequeños para aeronaves en Norteamérica . Washington, DC: Smithsonian Institution. ISBN 1-56347-332-1.

• Artículo sobre el vuelo de 1950
• La turbina doble produce 5500 hp. Artículo antiguo con una buena ilustración que muestra cómo se conectan dos motores a una caja de cambios.
• "Turbohélices estadounidenses", un artículo de la revista Flight de 1950.
• "Turbohélices Tradewind", un artículo de Flight de 1955