Bristol Siddeley Orfeo

El Bristol Siddeley Orpheus es un turborreactor de un solo eje desarrollado por Bristol Siddeley para diversas aplicaciones de cazas ligeros y aviones de entrenamiento, como el Folland Gnat y el Fiat G.91 . Posteriormente, el Orpheus constituyó el núcleo del primer turbofán de empuje vectorial Bristol Pegasus utilizado en la familia Harrier .

El motor tuvo su origen en una solicitud de 1952 de Teddy Petter de Folland para un motor de la clase de 5000 libras (22 kN ) para propulsar un nuevo avión de entrenamiento y cazabombardero ligero que estaban desarrollando. ^{[ 1 ]} Stanley Hooker , relativamente nuevo en la compañía tras una trayectoria anterior en Rolls-Royce , se hizo cargo del proyecto. Entregó un motor relativamente simple y de fácil mantenimiento, que se utilizó en el Folland Gnat , realizando su primer vuelo en 1955.  

El Orpheus incorporó la novedosa característica de un eje de gran diámetro para su carrete único que luego solo necesitaba dos cojinetes. El ahorro de peso al eliminar un cojinete y las piezas asociadas que se enumeran a continuación dio como resultado un motor con un empuje de 5000  lbf pero que pesaba solo 800  lb. ^{[ 2 ] [ i ]} Eliminar el cojinete de soporte central habitual para el eje que une el compresor y la turbina significaba que el eje giraría, adoptando una forma arqueada, y dañaría el motor. El giro se evitó utilizando un tubo de gran diámetro en lugar del eje habitual de pequeño diámetro. El tubo de gran diámetro y paredes delgadas, de más de 8 pulgadas de diámetro, era lo suficientemente rígido como para elevar la velocidad de giro más allá del rango de funcionamiento del motor utilizando solo dos cojinetes en lugar de los tres habituales. ^{[ 4 ]} Dos cojinetes proporcionaron una ventaja adicional: los motores anteriores también habían necesitado un acoplamiento en el eje para permitir cualquier desalineación entre las partes estáticas de los tres cojinetes. Con dos cojinetes, el eje simplemente seguía la línea recta entre ellos. Así, la introducción del tubo de gran diámetro permitió la eliminación de un cojinete, un acoplamiento, la estructura de soporte del motor para dicho cojinete junto con su sistema de lubricación y suministro de aire de refrigeración. ^{[ 4 ]}

Se empleó una cámara de combustión canular con siete tubos de llama. ^{[ 5 ]} Este fue un desarrollo reciente en motores a reacción, y el Orpheus también incluyó la innovación de incorporar el conducto de entrada de la turbina y sus álabes del estator en la salida del tubo de llama, de modo que cada tubo de llama proporcionaba una séptima parte del conducto total. ^{[ 5 ]} Esto tenía dos ventajas: simplificaba la fabricación de un componente complejo y poco fiable, y además, el diseño segmentado permitía una mayor tolerancia a la dilatación térmica. ^{[ 5 ]}

El Orpheus 701, que desarrollaba un empuje estático a nivel del mar de 4520 lbf (20,1 kN ) , contaba con un compresor axial de 7 etapas accionado por una turbina de una sola etapa.  

En 1957, la OTAN organizó un concurso para el diseño de un caza ligero. Los tres finalistas eligieron el Bristol Orpheus y, como resultado, el Programa Mutuo de Desarrollo de Armas proporcionó una contribución sustancial para el costo del desarrollo inicial del motor . ^{[ 3 ]} El ganador del concurso, el Fiat G.91 R y G.91T, utilizó versiones del motor fabricadas por Fiat. Pronto siguieron otros usuarios, principalmente aviones de entrenamiento, incluidos el Fuji T-1 , el HAL HF-24 Marut , el HA-300 y los experimentales Hunting H.126 y Short SB5 .

Para aplicaciones civiles posteriores, el Orpheus fue elegido, tras el uso de dos unidades en cada uno de los prototipos, como opción para el Lockheed JetStar . El vicepresidente de Lockheed y director de la famosa Skunk Works , Clarence "Kelly" Johnson, declaró: "Estos motores Orpheus... han sido los mejores motores que el autor haya utilizado jamás en un prototipo de aeronave. Eran y son tan buenos que se decidió desde un principio que todos los Jetstar a partir del número de serie dos pudieran utilizar dos motores Orpheus (como alternativa a las cuatro unidades estadounidenses). La versión Orpheus... es totalmente competitiva en rendimiento (excepto cuando falla un motor) y se ofrecerá a quienes deseen su menor coste, simplicidad y, al menos durante un tiempo, fiabilidad". ^{[ 6 ]}

En la década de 1950, muchas empresas buscaban maneras de producir una aeronave de despegue y aterrizaje vertical. Michel Wibault tuvo la idea de usar un motor turboeje para accionar cuatro grandes sopladores centrífugos que podían girarse para dirigir el empuje. Los ingenieros de Hooker decidieron usar el generador de gas Orpheus para accionar un único ventilador grande que suministraría aire a un par de toberas giratorias, mientras que el flujo de escape del Orpheus se dividiría en dos y alimentaría otro par de toberas en la parte trasera del motor. Este sistema experimental evolucionó hasta convertirse en el Pegasus.

Fiat SpA , SNECMA y, como TJ37, Curtiss-Wright obtuvieron licencias para producir el Orpheus . ^{[ 7 ]}

Datos de Jane's All the World's Aircraft 1962-63 ., ^{[ 8 ]} Aircraft engines of the World 1957 ^{[ 9 ]}

BOr.1

Su primer vuelo tuvo lugar el 17 de diciembre de 1954, con una potencia nominal de 3285 lbf (14,61 kN) en la primavera de 1955, y de 4050 lbf (18,0 kN) para el despegue posteriormente; impulsó el prototipo Folland Gnat .    

Bor.2

4520 lbf (20,1 kN) para el despegue  

Bor.3

4.850 lbf (21,6 kN) para el despegue  

Bor.4

4230 lbf (18,8 kN) para el despegue (potencia reducida)  

BOr.6

BOr.11

El compresor de flujo ascendente permitió que el BOr.11 desarrollara 5760 lbf (25,62 kN).  

BOr.12

Con un sistema de recalentamiento simplificado, el BOr.12 tenía una capacidad nominal de 6.810 lbf (30,29 kN) en seco y de 8.170 lbf (36,34 kN) con postcombustión.    

Mk.100

Capacidad reducida a 4230 lbf (18,82 kN)  

Mk.101

Mk.701

Con una capacidad nominal de 4520 lbf (20,11 kN) , el Mk.701 se utilizó en la producción del Folland Gnat F Mk.1 para Finlandia e India .  

Mk.703

Con una potencia nominal de 4.850 lbf (21,57 kN) ; impulsaba el Hindustan HF-24 Marut Mk.1 .   

Mk.703R

El motor Mk.703 recalentado, con una potencia nominal de 5720 lbf (25,44 kN), impulsaba la versión de producción del Hindustan HF-24 Marut . El sistema de recalentamiento fue desarrollado por Hindustan Aeronautics Limited.  

Mk.801

Con una potencia nominal de 4520 lbf (20,11 kN) , impulsaba los G.91. El Mk.801 era idéntico al motor BOr.2, excepto por los accesorios.  

Mk.803

Con las mejoras en el compresor, con una capacidad nominal de 5000 lbf (22,24 kN) , se sustituyeron las marcas anteriores utilizadas en los G.91.  

Mk.805

Con una potencia reducida a 4000 lbf (17,79 kN) , impulsaba el prototipo Fuji T1F1 y el avión de producción T-1A , así como el avión de investigación con flaps a reacción Hunting H.126 .  

FIAT 4023

Motores Mk.803 fabricados bajo licencia por FIAT.

FIAT 4023

Motores Mk.803 fabricados bajo licencia por FIAT con sistema de detección de incendios añadido.

Aeronave

• Armstrong Whitworth AW.171
• Breguet Taon
• Fiat G.91
• Mosquito de Folland
• Fuji T-1
• HAL HF-24 Marut
• HAL HJT-16 Kiran
• Hawker P.1126 ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}
• Helwan HA-300
• Caza H.126
• SB5 corto

Otras aplicaciones

Los motores Orpheus, números 709 (destruido por FOD durante las pruebas) y 711 (en funcionamiento), impulsaron el hidroplano Bluebird K7 en el que Donald Campbell falleció mientras intentaba batir el récord de velocidad en el agua en el lago Coniston en 1967. ^{[ 13 ]}

El dragster propulsado por un motor Orpheus, el "Vampire" , ostenta actualmente el récord británico de velocidad en tierra .

Los motores Bristol Siddeley Orpheus conservados se exhiben en Aerospace Bristol , en el Midland Air Museum de Coventry y en Solent Sky de Southampton . Uno de ellos también se conserva como reliquia en el primer museo aeroespacial de la India, el Hindustan Aerospace Heritage Centre de Bangalore .

Datos de Jane's All the World's Aircraft 1962-63. ^{[ 8 ]}

Características generales

• Tipo: Turborreactor: de una sola etapa
• Longitud: 75,45  pulgadas (1916  mm) desde la brida de admisión hasta el cono de escape.
• Diámetro: 32,4  pulgadas (823  mm)
• Peso en seco: 835  lb (379  kg)

Componentes

• Compresor: Axial de 7 etapas
• Cámaras de combustión : Anulares con 7 tubos de llama.
• Turbina : Turbina de una sola etapa
• Tipo de combustible: Queroseno de aviación
• Sistema de lubricación: Pulverización a presión y alimentación dosificada a la caja de cambios y al cojinete trasero . El aceite del cojinete trasero se pierde por la salida del chorro.

Actuación

• Empuje máximo : 5000  lbf (22  kN)
• Relación de presión total : 4,4:1
• Caudal másico de aire: 84 lb/s (38,10 kg/s)
• Temperatura de entrada de la turbina: 1184  °F (640  °C) máxima continua
• Consumo específico de combustible : 1,08 lb/(lbf h) (110,1 kg/(kN h))
• Relación empuje-peso : 5,988

Desarrollo relacionado

• Rolls-Royce Pegasus

Motores comparables

• Zafiro Armstrong Siddeley
• Ishikawajima-Harima J3
• Rolls-Royce Avon

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• Archivo en línea de Flight Global: descripción detallada del Orpheus, noviembre de 1957.
• "Orfeo", un artículo de Flight de 1959