Turbo-Union RB199

El Turbo-Union RB199 es un motor a reacción turbofán diseñado y fabricado 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 , pero se utilizó en el British Aerospace EAP, cuyo primer vuelo tuvo lugar el 8 de agosto de 1986 desde Warton, sin utilizar un motor de repuesto en sus 259 vuelos totales, y ahora se encuentra en el Museo de la RAF Cosford. También se utilizó en los dos primeros prototipos del Eurofighter Typhoon, cuyo primer vuelo, a cargo del DA1, fue desde Manching, Baviera, el 27 de marzo de 1994, y durante dos años más antes de que se instalaran los motores EJ200; su buena fiabilidad hizo que el motor de repuesto RB199 suministrado nunca se utilizara.

El RB199 se originó a partir de un requisito, en 1969, para propulsar un nuevo avión de combate polivalente europeo (MRCA) llamado Panavia MRCA. ^{[ 1 ]} Los requisitos del motor para cumplir con las especificaciones del Panavia MRCA representaban avances significativos con respecto a los motores existentes en cuanto a 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, que propuso el JTF16. ^{[ 2 ]} El Panavia MRCA se denominaría más tarde Panavia Tornado .

En Bristol Siddeley ya se habían realizado estudios avanzados de motores para apoyar el BAC/Dassault AFVG , basados ​​en la configuración de dos ejes del Pegasus. En Rolls-Royce , donde se desarrollaba el motor RB211 de tres ejes, se consideró que tres ejes eran mejores. ^{[ 3 ]} Rolls-Royce adquirió Bristol Siddeley en 1966, por lo que se decidió la configuración del RB199: un motor de tres ejes, pero fundamentalmente basado en el diseño y la tecnología más avanzada de Bristol.

El concepto de diseño general para el programa de colaboración internacional, de tres ejes, fue decidido por Rolls-Royce. La relación de derivación se eligió para largo alcance, con bajo consumo de combustible, particularmente cuando se reduce la potencia. La BPR seleccionada también proporcionó un impulso de recalentamiento mayor que con valores más pequeños utilizados en motores similares. ^{[ 4 ]} El diseño de los módulos individuales fue compartido entre Rolls-Royce, MTU y Fiat de acuerdo con su experiencia existente. Rolls-Royce diseñó el ventilador utilizando conocimientos del Pegasus a escala reducida, la cámara de combustión, la turbina de alta presión (HP) y el recalentamiento . El recalentamiento utilizó técnicas de combustión de aire frío, descritas por Arthur Sotheran ^{[ 5 ]} y que se derivaron de su experiencia con estatorreactores y combustión en cámara plenum (PCB) en las toberas delanteras del Pegasus. ^{[ 6 ]} Fiat había construido turbinas para el Viper, por lo que diseñó la turbina de baja presión (LP) así como la tobera final. MTU diseñó los compresores de presión intermedia (IP) y alta presión (HP), la turbina IP y el inversor de empuje. ^{[ 7 ]} Una lectura interesante de los primeros días del RB199 de MTU se puede encontrar en https://aeroreport.de/en/aviation/rb199-development-the-engine-that-started-it-all .

Una configuración de tres carretes reduce la relación de presión en cada compresor ^{[ 8 ],} por lo que no se necesitaron estatores variables. Para cumplir con el requisito de postcombustión corta, no fue posible una configuración conocida como mezcla y combustión, como la que se usa en los motores actuales, debido a su longitud y peso excesivos. El RB199 utilizó una configuración mucho más corta conocida como combustión/mezcla ^{[ 9 ] .}

El RB199 realizó su primer vuelo el 27 de septiembre de 1971 en Patchway, Reino Unido. ^{[ 10 ]} Se probó en vuelo con un Avro Vulcan , cuyo motor estaba instalado en una góndola similar a la del avión Tornado. El Vulcan voló por primera vez con el RB199 el 19 de abril de 1973 desde Filton.

El servicio de vuelo con la Real Fuerza Aérea, la Armada alemana y las Fuerzas Aéreas alemanas e italianas en el entorno europeo puso de manifiesto los mecanismos de fallo habituales en los álabes de las turbinas: fatiga térmica , fluencia y fatiga de alto ciclo ( HCF ). Por ello, se inició el desarrollo para sustituir los álabes equiaxiales de producción inicial por otros monocristalinos, que duran más a altas temperaturas.

Se habían realizado y superado pruebas de ingestión de arena como parte de la calificación para la entrada en servicio, pero operar en condiciones desérticas con la Real Fuerza Aérea Saudí generó nuevos problemas. Los vuelos frecuentes en aire con partículas de arena en suspensión provocaron depósitos en los álabes de la turbina de alta presión debido al paso de la arena a través de la cámara de combustión. Además, el polvo transportado por el aire de refrigeración a través de los álabes obstruía los orificios de refrigeración. Se introdujeron álabes monocristalinos para mejorar la vida útil de los álabes en las condiciones operativas europeas y, al mismo tiempo, se introdujeron disposiciones revisadas de los orificios de refrigeración para reducir el efecto perjudicial del polvo en suspensión sobre la refrigeración de los álabes. Con la incorporación de estos cambios en el procesamiento y la refrigeración de los álabes, los aviones Tornado de la Operación Tormenta del Desierto realizaron algunas de las misiones más arduas de cualquier aeronave aliada con una fiabilidad no inferior a la de tiempos de paz y ningún motor fue rechazado por defectos en los álabes de la turbina de alta presión. ^{[ 11 ]}

Al reflexionar sobre el programa RB199 en 2002, el ingeniero jefe del RB199, el Dr. Gordon Lewis, concluyó: "El estándar de producción final proporcionó una fiabilidad y un rendimiento satisfactorios". ^{[ 3 ]}

Empuje dado en kilonewtons (kN) y libras-pie (lbf) .

RB199 Mk 101

La variante inicial impulsó las primeras entregas del Tornado IDS, con 38,7 kN (8700 lbf) (en seco) y 66,01 kN (14 840 lbf) con postquemadores de recalentamiento. ^{[ 12 ]}

RB199 Mk 103

Potenciando las versiones de ataque Tornado IDS , con una potencia nominal de 40,5 kN (en seco) y 71,2 kN (recalentado).

RB199 Mk 104

Motor que impulsa la variante de defensa aérea Tornado F3 , con una potencia nominal de 40,5 kN (en seco) y 73 kN (con postcombustión), la vida útil de la estructura está limitada a Mach 2,2, pero la relación empuje-resistencia es capaz de alcanzar Mach 2,4+; RB 199 Mk104D

Derivado utilizado en el BAe EAP . ^{[ 12 ]}

RB199 Mk 105

Potenciando las versiones Tornado ECR y aplicables a IDS, con una capacidad nominal de 42,5 kN (en seco) y 74,3 kN (con recalentamiento).

RB199-122

Un derivado del Mk104 (originalmente designado Mk 104E ^{[ 12 ]} ), que impulsó los dos primeros prototipos del Eurofighter Typhoon (DA1 y DA2) hasta que estuvieron disponibles las versiones iniciales del Eurojet EJ200 .

• Un Turbo-Union RB199 se exhibe al público en el Museo de la Real Fuerza Aérea de Cosford y en el Museo Brooklands de Weybridge.
• Un Turbo-Union RB199 está en exhibición pública en el Museo Trenchard , RAF Halton , Halton, Buckinghamshire . ^{[ 13 ]} El motor se exhibe con los inversores de empuje parcialmente desplegados.
• Un Turbo-Union RB199 está expuesto al público en el Centro Morayvia de Kinloss.
• Un Turbo-Union RB199 está en exhibición pública en el Museo de la Estación Aérea de Montrose ^{[ 14 ].}
• Un Turbo-Union RB199 Mk.103 está en exhibición pública en el Museo de Aviación de la Ciudad de Norwich en Horsham St Faith, Norfolk . ^{[ 15 ]}
• Un RB199 Mk 101 y un RB199 Mk104 se exhiben en el Deutsches Museum - Flugwerft Schleissheim, cerca de Múnich.

Datos de Rolls-Royce y MTU . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Características generales

• Tipo: Turboventilador
• Longitud: 3600  mm (142  pulgadas)
• Diámetro: 720  mm (28,3  pulgadas)
• Peso en seco: 976  kg (2151  lb)

Componentes

• Compresor: 3 etapas LP, 3 etapas IP, 6 etapas HP
• Turbina : Alta presión monocristalina, presión intermedia monocristalina, baja presión de dos etapas.

Actuación

• Empuje máximo : 40  kN (9100  lbf) en seco, 73  kN (16 400  lbf) en húmedo
• Temperatura de entrada de la turbina: ~1600 K
• Relación empuje-peso : 7,6 (con recalentamiento, pero incluyendo la masa del inversor de empuje)

Motores comparables

• General Electric F404
• Klimov RD-33

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

Notas

Bibliografía

• Rolls-Royce.com - RB199