Rolls-Royce RB211

En 1966, American Airlines anunció la necesidad de un nuevo avión de pasajeros de corto y medio alcance, enfocado en operaciones de bajo costo por asiento. Si bien buscaba un avión bimotor, los fabricantes de aeronaves necesitaban más de un cliente para justificar el desarrollo de un nuevo avión. Eastern Airlines había expresado interés, pero requería mayor alcance y la capacidad de operar rutas largas sobre el mar. En aquel entonces, esto exigía tres motores para garantizar la redundancia. Otras aerolíneas también preferían tres motores. Lockheed y Douglas respondieron con sus diseños, el L-1011 TriStar y el DC-10 , respectivamente. Ambos contaban con tres motores, alcance transcontinental y capacidad para unos 300 pasajeros en una configuración de fuselaje ancho con dos pasillos.

El McDonnell-Douglas DC-10 de fuselaje ancho fue representativo de las innovadoras tecnologías de aeronaves y motores aeronáuticos que los fabricantes de fuselajes estadounidenses y europeos estaban adoptando para proporcionar a las aerolíneas aviones de gran capacidad y alcance corto, medio y largo. Estos aviones de gran capacidad eran necesarios para hacer frente al considerable aumento del número de pasajeros y del tráfico aéreo que la industria pronosticaba en ese momento. En Europa, organizaciones tanto privadas como gubernamentales habían llevado a cabo estudios conceptuales de aviones de pasajeros de gran capacidad desde finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. Muchos de los estudios realizados por las compañías de aviación se centraron en un avión de 200 a 300 asientos, con un alto rendimiento de ciclo basado en el uso de la revolucionaria tecnología del motor aeronáutico de alto índice de derivación. ^{[ 5 ]}

Entre 1964 y 1967, el análisis de Hawker Siddeley de los requisitos de British European Airways (BEA) dio como resultado el HS.132 de 160 plazas y el HS.134 de 185 plazas; ambos ofrecían la posibilidad de una reducción del 25-30% en los costes por asiento-milla con respecto a las aeronaves que estaban en servicio en ese momento. Ambos diseños habrían utilizado dos motores aeronáuticos Rolls-Royce RB.178 de nueva tecnología de 30 000 lbf (130 kN) para proporcionar un rendimiento operativo superior al de los reactores trimotores de primera generación. ^{[ 5 ]}  

Según Cownie, Gunston, Hayward y el Departamento de Comercio e Industria del Reino Unido (DTI), los orígenes del avanzado RB.178 se remontan a 1961, cuando Rolls-Royce inició oficialmente el desarrollo de un motor aeronáutico de alta relación de derivación como sustituto del Conway . La compañía siguió adelante con el proyecto y, bajo la dirección de Adrian Lombard, construyó el demostrador de doble eje. El coste total de desarrollo del RB.178 fue de 2,6 millones de libras esterlinas. En comparación, las empresas GE y P&W recibieron casi 20 millones de dólares del Departamento de Defensa de Estados Unidos para desarrollar y construir los demostradores tecnológicos TF39 y STF200 . ^{[ 5 ]}

El RB.178 se construyó sobre las ventajas de fiabilidad y economía inherentes al Conway y, dado el legado de ese motor, el rendimiento del nuevo motor parecía seguro. El RB.178 (designado como la serie 16) parece haber sido el motor propuesto para el Vickers Superb DB.265 ( VC10 ), un avión transatlántico de gran capacidad con cuatro motores. ^{[ 5 ]}

Existen quizás muchas razones por las que el RB.178 fracasó. La principal fue la negativa de Boeing a ofrecer el motor Rolls-Royce en el 747. ^{[ 5 ]}

El RB.178 fue cancelado en mayo de 1966 y en junio de ese mismo año Rolls-Royce indicó que no deseaba competir con P&W por el Boeing 747. En septiembre de 1966, Rolls-Royce reveló su decisión de lanzar una familia de motores de tecnología avanzada (ATE) que abarcaba empujes desde el RB.203 de 10 000 lbf (44 kN) hasta el RB.207 de 60 000 lbf (270 kN) . La familia ATE introdujo nuevas tecnologías, como la arquitectura de triple eje, una cámara de combustión anular y una planta motriz (góndola) integrada estructuralmente. ^{[ 5 ]}    

Ambos aviones también requerían nuevos motores. Los motores estaban experimentando un rápido avance debido a la introducción del concepto de alto bypass , que proporcionaba mayor empuje, mejor economía de combustible y menos ruido que los diseños anteriores de bajo bypass. Rolls-Royce había estado trabajando en un motor de la clase de empuje requerida de 45 000  lbf (200  kN) para un intento fallido de introducir un Hawker Siddeley Trident actualizado como el RB178 . Este trabajo se desarrolló posteriormente para el RB207  de 47 500 lbf (211  kN) de empuje que se usaría en el Airbus A300 , antes de que, con la retirada del Reino Unido del programa Airbus, se cancelara en favor del programa RB211. ^{[ 6 ]}

Rolls-Royce también estaba trabajando en una serie de diseños de triple carrete ^{[ nota 1 ]} como reemplazos del Conway, que prometían ofrecer una mayor eficiencia. En esta configuración , tres grupos de turbinas hacen girar tres ejes concéntricos separados para impulsar tres secciones del área del compresor que funcionan a diferentes velocidades. Además de permitir que cada etapa del compresor funcione a su velocidad óptima, el diseño de triple carrete es más compacto y rígido, aunque más complejo de construir y mantener. En ese momento se estaba trabajando en varios diseños, incluido un diseño de empuje de 10 000  lbf (44 kN) conocido como RB203 destinado a reemplazar al Spey . El trabajo en el motor de reemplazo de Conway comenzó en julio de 1961 y un motor demostrador de doble eje para probar los diseños del compresor de alta presión, la cámara de combustión y el sistema de turbina, ya se había puesto en marcha en 1966. Rolls-Royce eligió el sistema de triple eje en 1965 como la solución más simple y de menor costo para obtener un menor consumo de combustible y niveles de ruido reducidos a una potencia constante. El trabajo en el RB211, esencialmente una versión reducida del RB207, comenzó en 1966-67, y se programó que los primeros motores certificados estuvieran disponibles en diciembre de 1970 con un empuje al despegue de 33 260 lbf (147,9 kN) y a un precio de 511 000 dólares cada uno. ^{[ 7 ]}   

En febrero de 1968, American Airlines eligió el motor Rolls-Royce RB211 para equipar su pedido de hasta 50 aviones McDonnell-Douglas DC-10. El 7 de marzo de 1968, el corresponsal de The Times en Washington informó sobre un intento del Congreso de bloquear la oferta de Rolls-Royce para suministrar motores para el futuro Airbus estadounidense. El representante Robert Taft Jr., de Ohio, había organizado la oposición debido a un informe que indicaba que Rolls-Royce había obtenido la aprobación para el motor. El 9 de marzo de 1968, The Times informó que el presidente Lyndon Johnson había recibido protestas por escrito de seis senadores y cinco representantes de Ohio y Nuevo México, estados que se beneficiarían si se elegía un fabricante estadounidense. Su queja era que "no se proporcionó información suficientemente equilibrada durante las conversaciones entre representantes de las aerolíneas y el gobierno británico sobre la postura del gobierno estadounidense respecto a la compra de motores extranjeros". El Congreso de los Estados Unidos estaba preocupado de que la importación de motores extranjeros resultara en un déficit de pagos de los Estados Unidos de 3.800 millones de dólares y la pérdida de entre 18.000 y 20.000 puestos de trabajo. ^{[ 5 ]}

El 23 de junio de 1967, Rolls-Royce ofreció a Lockheed el RB211-06 para el L-1011 . El nuevo motor tendría una potencia nominal de 33 260 lbf (147 900 N) de empuje y combinaría características de varios motores en desarrollo: el diseño de gran potencia y alto índice de derivación del RB207 y el diseño de triple eje del RB203. ^{[ 8 ]} A esto se le añadió una nueva tecnología: una etapa de ventilador construida con un nuevo material de fibra de carbono llamado Hyfil , desarrollado en el RAE Farnborough . El ahorro de peso fue considerable en comparación con un ventilador similar de titanio, lo que le otorgó al RB211 una ventaja sobre sus competidores en términos de relación potencia-peso . A pesar de saber que el cronograma sería exigente para un motor que incorporaba estas nuevas características, Rolls-Royce se comprometió a poner el RB211 en servicio en 1971. ^{[ 9 ]}  

Lockheed consideró que el nuevo motor permitía al L-1011 ofrecer una clara ventaja sobre el DC-10, un producto similar en otros aspectos. Sin embargo, Douglas también había solicitado propuestas a Rolls-Royce para un motor que impulsara su DC-10, y en octubre de 1967 la respuesta fue una versión del RB211 con un empuje de 35 400 lbf (157 000 N) , denominada RB211-10. A continuación, se inició un periodo de intensas negociaciones entre los fabricantes de fuselajes Lockheed y Douglas, los proveedores de motores Rolls-Royce, General Electric y Pratt & Whitney , y las principales aerolíneas estadounidenses. Durante este tiempo, se negociaron precios a la baja y se incrementaron las potencias requeridas. A principios de 1968, Rolls-Royce ofrecía un motor con un empuje de 40 600 lbf (181 000 N), denominado RB211-18. El 29 de marzo de 1968, Lockheed anunció que había recibido pedidos de 94 TriStars y realizó un pedido a Rolls-Royce de 150 juegos de motores designados RB211-22. ^{[ 9 ] [ nota 2 ]}    

Aunque originalmente diseñado para el L-1011-1, Rolls-Royce sabía que el RB211 podía desarrollarse para proporcionar mayor empuje. Al rediseñar el ventilador y el compresor IP, el equipo de Hooker aumentó el empuje del motor a 50 000 lbf (220 kN) . La nueva versión, que se probó por primera vez el 1 de octubre de 1973, ^{[ 20 ]} fue designada RB211-524 y podría impulsar nuevas variantes del L-1011, así como el Boeing 747 .  

Rolls-Royce intentó sin éxito vender el RB211 a Boeing en la década de 1960, pero el nuevo -524 ofrecía mejoras significativas en rendimiento y eficiencia con respecto al Pratt & Whitney JT9D que Boeing había seleccionado originalmente para propulsar el 747. En octubre de 1973, Boeing acordó ofrecer el RB211-524 para el 747-200, y British Airways se convirtió en la primera aerolínea en encargar esta combinación, que entró en servicio en 1977. Flight International declaró en 1980:

"La importancia que las aerolíneas otorgan al ahorro de combustible se ve reforzada por la adopción por parte de Qantas de los motores RB.211-524 para sus nuevos Boeing 747, el único avión en el que están disponibles los tres principales tipos de ventiladores. Qantas descubrió que los Boeing 747 de British Airways equipados con RB211 consumían aproximadamente un 7 % menos de combustible que su flota equipada con JT9D, lo que supone un ahorro de alrededor de 1 millón de dólares al año por avión, a precios actuales." ^{[ 21 ]}

Rolls-Royce continuó desarrollando el -524, aumentando su empuje hasta 51,500 lbf (229 kN) con el -524C, luego 53,000 lbf (240 kN) en el -524D que fue certificado en 1981. Entre los clientes de aerolíneas notables se encontraban Qantas , Cathay Pacific , Air New Zealand , Cargolux y South African Airways . Cuando Boeing lanzó el 747-400 más pesado , se requirió más empuje, y Rolls respondió con el -524G con un empuje nominal de 58,000 lbf (260 kN) y luego el -524H con 60,600 lbf (270 kN) , ambos introduciendo una góndola de carenado completo con mezclador forzado de tolva profunda como ya presente en el -535E4. ^{[ 22 ]} Estas fueron las primeras versiones en incorporar FADEC . Esto fue adoptado más tarde por GE y Pratt & Whitney para sus motores. El -524H también se ofreció como tercera opción de motor en el Boeing 767 , y el primero de ellos entró en servicio con British Airways en febrero de 1990.        

Estos habrían sido los desarrollos finales del -524, pero cuando Rolls desarrolló el motor Trent sucesor , se descubrió que podía adaptar el sistema HP mejorado del Trent 700 a los -524G y -524H. Estas variantes eran más ligeras y ofrecían una mayor eficiencia de combustible y menores emisiones; ^{[ 23 ]} se designaron como -524G-T y -524H-T respectivamente. También era posible actualizar los motores -524G/H existentes a la configuración -T mejorada, y varias aerolíneas lo hicieron. ^{[ 24 ]}

El -524 se volvió cada vez más fiable a medida que se desarrollaba, ^{[ 25 ]} y el -524H obtuvo la aprobación ETOPS de 180 minutos en el 767 en 1993. Un RB211 puede tener un consumo específico de combustible de empuje de alrededor de 0,6  lbm/(lbf·h). ^{[ 26 ]}

El -524L, iniciado en 1987 para permitir un mayor crecimiento en el mercado de los A330 y 777, fue rediseñado más extensamente, y las considerables diferencias incorporadas llevaron a que el motor recibiera finalmente el nombre Trent , bajo el cual ha continuado el desarrollo del nombre. ^{[ 20 ]}

Cuando Rolls-Royce desarrollaba el -22, se percató de que sería sencillo desarrollar una versión del motor para la generación de energía en tierra , y en 1974 se lanzó el RB211 industrial. Cuando llegó el -524 poco después, sus mejoras se incorporaron al RB211 industrial, que se denominó RB211-24. El generador se desarrolló gradualmente durante los años siguientes ^{[ 32 ]} y todavía se comercializa hoy en día como una gama de generadores que producen entre 25,2 y 32  MW. ^{[ 33 ]} Muchas de sus instalaciones se han ubicado en las industrias de producción de petróleo y gas en alta mar.

Se diseñó una turbina de gas avanzada de 25 MW, de la clase WR-21, con sistema de recuperación de calor interenfriado (ICR), para la propulsión marina.