miércoles, 29 de abril de 2015

DXXII - Acerca de los motores turboreactores de Westinghouse (3 de 3)

-De la experiencia de los anteriores Westinghouse J-30 y J-32 se llega a los J-34, del que salieron variantes como los WE-32 o la WE-34 de 3250 lbs de empuje, la WE-48 de la misma potencia, etc. El J-34 civil es el W-340. Sobre la base del J-34 se diseñó un turbohélice designado "25D" que no fué construído.

"J-34-WE-32"

"J-34-WE-34  y  J-34-WE-48"
-La J-34-WE-48 ya era de los años 1950's y la que más se montó en los aviones de la época como "booster" o ayuda.

"Un J-34 'Jet-Pack' "
-Podía ir encima del fuselaje como en el caso de los Fairchild C-119 "Boxcar", aunque en la foto anterior lo vemos instalado debajo del plano de otro avión. Se ofrecía como "Jet-Pack" J-3402 (para el C-119C pasando a considerarse un avión STOL-Master) carenado y con un detalle: unas compuertas en la toma de aire la cerraban cuando no se utilizaba el motor para no frenar el avance.

"Boxcar con J-34 adaptado por Stewart-Davis" (Foto Milestone of Flight Museum)
-También es muy conocida la instalación en el avión de caza-escolta "Goblin" XF-85. Un parásito que iba acoplado al B-36 (probado en B-29s) y del cual se desprendía en caso de hostigamiento.


"Ensayo de instalación del Goblin" (de un blog ruso)
-El J-34 también se instaló como auxiliar en aviones como el "Neptune" de vigilancia y lucha antisubmarina, en el "Banshee" F2H de McDonald, en el "Skynight" F3D de la Douglas, en el "Stiletto", en el "Sea Dart", en el "Skyrocket", etc.

"Westinghouse J-34-WE-36"  (Arch. autor)
-Llegamos al J-34-WE-36, un derivado directo del 19A y del 19B. Llegamos ahora al conocido J-40, el que acumuló esperanzar pero sus constantes fallos hizo que la US Navy cancelara los programas con la marca.


"Dos J-40: uno normal y el otro con Post-Combustion"  (Arch. autor)
-Los J-40 eran mayores y con potencias de 7500 lbs en "seco", en el WE-6 y hasta 10000 lbs. con P/C en el WE-8. Tenían la toma de entrada bifurcada.

"Westinghouse J-46"  (Arch. Autor)
-El J-46, del orden de 2175 Kgs. de empuje fué instalado en el "Cutlass". Fué un motor homologado hacia 1952 y reemplazó a los J-34 en la producción siendo semejante en arquitectura.

"J-54 (XJ-54) y T-54"  (Arch. autor de FlightGlobal)
-El Westinghouse XJ-54 era una reducción del RR-Avon 300, bajando el caudal en 105 lbs/sec. y pasando a denominarse J-54 y dentro de la factoría como PD-33 (Preliminary Design).

"Westinghouse J-54"   (Arch. autor)
-El J-54-WE-2 de 6500 lbs. era también el T-54-WE-2.

"J-81 basado en el Soar de RR" (del catalogo)
-Aunque en alguna información aparece el J-70 (y T-70) como de Westinghouse, no se ha podido confirmar. El siguiente y último turboreactor conocido de ésta marca es el PD-29 con denominación militar de J-81. Se trata del RR "Soar", basado en el modelo RB-82, para usos fungibles en misiles de Radioplane.

ReF.:  (DXXII)       RMV  / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"



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DXXI - Acerca de los motores turboreactores de Westinghouse (2 de 3)

-A finales del año 1941, Westinghouse tenía mucha experiencia en turbinas de vapor cuando recibió de la US Navy un contrato para iniciar trabajos en turbinas de gas para aviones.

"L9XB-2B"
-Consta en mis archivos el modelo L9XB como el primer proyecto realizado, fué el J-30, del orden de 650/730 Kgs. (aprox. 1550 lbs.) de empuje. Pero como operativas lo fueron las 19A y 19B a las que se les dió el nombre de "Yankee".


"Yankee 19B"
-Eran derivados del J-30, concretamente del J-30-WE-20. Fueron las primeras turbinas totalmente diseñadas en USA y la 19B (primera operativa) fué terminada en 1943.

"Arriba un 19A y un Corsair con un 19B" (Arch Autor)

-Estos motores fueron ensayados en tierra y en vuelo bajo el fuselaje de un Chance Vought "Corsair" antes de instalarse definitivamente en el bimotor McDonnell FD-1 "Phantom" (no confundir con los "Phantom" F4) que llevó dos 19B "Yankee" en las raíces de las alas con el fuselaje.


"Comparación de tamaños entre una 19B y una 9.5B" (Arch. Autor)
-Todos los turboreactores Westinghouse tienen compresor axial. El 9.5B "Baby", al tener un diámetro de compresor muy pequeño, resultó girar a 34000 rpm. Sin embargo el 19B "Yankee" lo hacía a 18000 rpm. El diámetro pasaba de 9.5 a 19 pulgadas.

"Una 19A Yankee, carenada"
-Ver el capitulo DXIX en que se razona un poco sobre el empuje respecto al área de entrada  -masa y caudal de aire-  de éstos motores.


"Westinghouse 9.5A"
"Westinghouse 9.5B"
 -Al mismo tiempo salía una más pequeña, la "Baby" ó 9.5A para misiles o bombas guiadas como se conocían entonces éstos artefactos y la 9.5B para apoyo en aviones. La 9.5A era de 260 lbs. de empuje mientras que la 9.5B era de 275 lbs.

"Baby 9.5B"
-Los "Baby" 9.5A y 9.5B fueron los J-32 y eran fungibles. Los ingenieros dijeron que podía utilizarse también como fuente de potencia para pequeños aviones, como "boosters" (ayuda), para sobrealimentar cabinas (presurizar), deshielo de alas, mover helicópteros, etc.


ReF.:    (DXXI)      RMV  /  "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"



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lunes, 27 de abril de 2015

DXX - Acerca de los motores turboreactores de Westinghouse (1 de 3)

-La Westinghouse Electric Corp. fué una de las marcas históricas de los EEUU en la construcción de motores a reacción, junto con la General Electric y la Allison. La Pratt & Whitney junto con  la Wright continuarían por un tiempo con la producción de motores a pistón, con  ensayos puntuales con las turbinas. Más adelante, la P&W sería potente en este campo, empezando con los J-42, J-48, J-57. J-58, J-75, etc. La Wright con los J-51, J-65 y J-67. La Allis-Chalmers tuvo una participación casi simbólica al principio.

"Proyecto de alto By-Pass de Westinghouse" (A-Z)
-A principios de la WWII, la Westinghouse tenía mucha experiencia en turbinas de vapor (navales e industriales) cuando recibe de la US Navy un contrato para iniciar trabajos en turbinas de gas para aviones. Uno de éstos diseños premonitorios fué una especie de turbohélice inducida (Ducted Propeller) conocido como turbofan hoy o como turboreactor de alto By-pass.

"Proyecto turbohélice de Westinghouse" (A-Z)
-Otro diseño de los mismos años fué un turbohélice con dos ejes: uno con una turbina para mover el compresor y otro eje cruzando por el interior del primero para mover la hélice a través de una reductora intercalada.


"Complejo turbohélice de la marca" (A-Z)

-De los proyectos estudiados hubo uno llamado "Compuesto" interesante pero complejo. Quizá con detalles de los marinos o industriales en los que la marca poseía gran experiencia. Pero esta vez funcionando con un generador de gas en el que el aire se recibía de un compresor de la unidad principal que poseía la hélice, a través de un "intercooler" (intercambiador de calor). A continuación hay una turbina libre que mueve un segundo compresor. La cámara de combustión envía los gases a alta presión y velocidad a la turbina principal de la hélice. Sin olvidarnos del aumento de peso de ésta disposición, se considera un ejercicio de ingeniería.

"Un pequeño Baby sostenido por un empleado" (A-Z)
-La Westinghouse hizo una importante gama de motores turboreactores de diseño e iniciativa propia (la GE y la P&W, empezaron con los motores ingleses recibidos como el "Welland" que serían los I-40, etc.).  Los de la WE (de Westinghouse) oficialmente recibieron las designaciones siguientes:

-El J-30-WE-.., de 1550 lbs. de empuje a 17000 rpm.

-Los J-32-WE-.., eran los más pequeños  -9.5A y 9.5B-  conocidos como los "Babys".

-El J-34-WE-24 de 3400 lbs. a 12500 rpm. (el W-22 de 3000 lbs.).

-El J-40-WE-6, de 7500 lbs. a 7600 rpm. 

-El J-40-WE-8, de 10500 lbs con P/C.

-El J-43-W-..,

-El J-45-W-..,

-El J-46-WE-8, de 6000 lbs.

"Un Chance-Vought F7U Cutlass, con J-46" (Arch. J.A.)
-El J-54-WE-2, de 6500 lbs (y T-54-WE-2 turbohélice-turboeje) 

-El XJ-54-WE.., era un motor con potencia reducida (el caudal en 105 lbs./seg.), basado en el RR Avon 300, para dar 6200 lbs.

-El T-70-WE.., Turbohélice-turboeje.

-El J-81-WE..., (licencia RR del Soar RB-82)

-En realidad, la Westinghouse fué desmarcada de la construcción de turbinas a mediados de los años 1950's debido a los problemas constantes en los J-40 instalados en los "Demon" F3H que tuvieron que ser remotorizados con motores de otra marca.

ReF.:   (DXX)      RMV  /   Westinghouse Electric Corp. / Arch.  Juan Abellan


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sábado, 25 de abril de 2015

DXIX - Razonamientos sencillos sobre el empuje de los turboreactores (1 de 2)

-Cuando recibí mi formación militar para Mecánico de Aviación en la Escuela de Especialistas de León sólo disponíamos de dos turbinas para experimentar: la Allison J-33 y la General-Electric J-47, la primera con compresor axial y la segunda con compresor axial.

                                                               E =  M  x  (V2-V1)

-La fórmula del Empuje simplificada para entender el principio era de que "Empuje = Masa de aire por diferencia de velocidades del aire de salida menos la de entrada"  o  lo que es lo mismo E = M x (V2-V1). Hoy día el concepto ha variado por el hecho de que ya no se trata de coger una masa, en general una masa pequeña y lanzarla a la máxima velocidad por el escape. Esto requería un gran consumo de combustible. 

"GE CF6" (del catálogo)

-Actualmente la teoría de los Turbo-Fan es la de manejar una gran Masa de aire y lanzarla a menor velocidad. Es decir, se han invertido los valores de la fórmula con un bajo consumo especifico de combustible respeto al requerido anteriormente. Aunque la técnica para producir "empuje" también cambió con éstos motores, el Fan es una hélice múltiple y por lo tanto el avance se produce por la tracción que ésta produce. 

"TurboFan de P&W"  (de un catálogo)
-Los gases de escape residuales también ayudan pero la energía se consume en las turbinas  de varios escalones destinadas a mover el propio Fan, y el compresor o los dos, incluso tres compresores ultimamente. 

"Los modelos de Westinghouse" (dibujos de su Bureau of Aeronautics)
-Volviendo a mis inicios y al primer concepto de la propulsión por reacción, los motores resultaban estrechos y largos (respecto a los de Fan) y como la fórmula indica se trataba de recoger una masa de aire y lanzarla a la mayor velocidad posible. El área frontal nos podía indicar en que gama de potencia se encontraba cada motor.

"La J-40 con P/C"  (del Bureau of Aeronautics de Westinghouse)
-Casi inmediatamente se aumentó la velocidad de los gases de escape con la admisión de más aire del preciso para proceder a una nueva combustión tras el motor: la Post-Combustión.

"Area descontando el cono central"  (id)
-Si hacemos un simple cálculo de geometría podemos observar que si un radio es de (supongamos) 50 cm. corresponde a una determinada área (Pi x r2) el motor dará una (supuesta) determinada potencia. El área nos engaña pues con sólo aumentar 25 cm. el radio no tenemos un 50% de potencia de más sinó que ésta sube a más del doble, porque el área pasa de 7854 cm2 a 17671'5 cm2 debido al incremento creado por el área del "anillo" exterior de sólo 25 cm (Pi x 25 al cuadrado).

"Variación con el área" (id)
-El flujo del aire crece también a cada pequeño aumento del diámetro relativo de entrada. Hay factores como el de relación de compresión del compresor y cantidad de escalones, incluso si lleva doble compresor de alta (HP) y baja (BP) presión, es decir la velocidad y ratio de compresión del flujo de ese mismo aire en cada motor. Coeficientes y valores que hay que considerar en los cálculos.

-Cada centimetro de aumento exterior significa un aumento de área mucho mayor que el producido por el centimetro precedente.

ReF.:    (DXIX)     RMV  / "Los Motores Aeroespaciales, A-Z" / Bureau of Aeronautics de Westinghouse


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martes, 14 de abril de 2015

DXVIII - GRANDES DISEÑADORES: Auguste Camille Edmond RATEAU, (3 de 3)

-Como vemos en ésta tercera parte hubo muchos más proyectos. Empezamos por un diseño particular de un sistema de reversa ideado por Mr. Anxionnaz. Genial por su simplicidad: aprovechando que las cámaras de combustión estaban adelantadas y orientadas en el sentido de la marcha, producirían un empuje inverso abriendo unas válvulas, simplemente.



"Sistema de reversa Anxionnaz" (Les Ailes)
-El siguiente motor de la marca puede ser el SRA-101 "Savoie", con un compresor axial de 10 escalones, Derivaba aire del"by-pass" por unos conductor que pasaban por el exterior, bien visibles de una manera muy particular "sui-generis" (ver el motor del avión Lockheed SR-71 para encontrar algo parecido). El SRA-101 no estuvo bien calculado y no llegó a producirse, con errores de aerodinámica interna. Para el autor de éste blog, resultó ser uno de los motores "más feos".

"SRA-101, Savoie" (Arch. autor)
-El Autor tiene conocimiento de la existencia de un motor SRA denominado "Idole", del que no posee datos ni diseño ni fotos.

"Dibujo del SRA-2" (Colab. J.A.)
-Siguiendo con la numeración del SRA-1, hizo uno denominado SRA>-2 de 2000 Kgs. de empuje y 3000 Kgs con PC, de estilo clásico -ésta vez sin by-pass- tal como muestra el dibujo anterior. (¿Quizá es el "Idole"?). El SRA-3 fué el "Berry" con cámaras de combustión invertidas de nuevo, doble compresor, derivación, post-combustión y ojiva móvil.

"SRA-3" (Arch. Colab. J.A.)
-Otro motor de la misma serie sería el SRA-301, con cámaras de combustión directas y separadas. Ojiva móvil y un circuito de aire para enfriar cojinete posterior y quizá turbina. Para unos 4500 Kgs. de empuje.

"SRA-301"  (Arch. Autor)
-Finalmente se muestra un turbohélice de doble hélice coaxial y contrarotatoria salido en 1946 y conocido como el SRA-IVG (SRA-4G).

"SRA-IVG"   (Arch. J.A.)
-En 1976, efectuada completamente la absorción por Alstom, el personal de la Socièté Rateau pasa a la nueva compañía.


ReF.:    (DXVIII)     RMV  /   "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"



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DXVII - GRANDES DISEÑADORES: Auguste Camille Edmond RATEAU, (2 de 3)

-La sede se mantendría como "Sociedad Rateau", incluso años después de la Segunda Guerra Mundial. Fué absorvida por la "Alshtom" en 1970 (luego llamada "ALSTOM").  Tras la ocupación de los alemanes, Mr. Anxionnaz volvió a reunir todo el personal que pudo de su anterior empresa y continuó con sus proyectos.

"Entrada de la fabrica con pintadas sindicales"
-Durante la guerra WWII, los ingenieros dispersos continuaron estudiando sobre turbinas, sin conectarse entre ellos, en plena clandestinidad para evitar detenciones.

"Diseño del GT S-65" (Arch. J.A.)
GT S-65, carenado"


"Sección  espléndida del GT S-65" (Arch. Autor)
-Terminada la contienda, se vuelven a reunir y gestionan la SRA-1, que rodaría en 1947. (SRA de Societé Rateau-Anxionnaz). El SRA-1 también sería conocido como A-65. Y también como GT S-65, (GT de Gas Turbine).







-Fué presentado en ferias y certamenes aeronáuticos, llamando la atención por sus cámaras de combustión invertidas asomando por el frontal.

"GT SRA-65  (S-65) expuesto en una feria" (Arch. Autor)
"GT SRA-65 (S-65) en el Salon de Paris" (Arch. Autor)
-Los motores SRA-65 fueron  construidos en las facilidades de Snecma. Precisamente uno de los proyectos conjuntos con ésta marca fué el "Rateau-Snecma", un motor de doble flujo, after-fan, a modo de los Metrovick de la época. Sobre la base de un estudio denominado "Rateau-Anxionnaz", era basicamente el mismo, ocurrió que en Snecma se retomó el nombre propio.

"Rateau-Anxionnaz" (Arc. J. A.)
"Rateau-Snecma" (Arch. A-Z)



ReF.:  (DXVII)        RMV   /  "Los Motores Aeroespaciales, A-Z"



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DXVI - GRANDES DISEÑADORES : Camille Edmond (Auguste) RATEAU, (1 de 3)

-Nació en 1863 y formado en escuelas técnicas, profesionalmente se dedicó inicialmente a crear compresores para altos hornos y minas. Sobrealimentación de motores marinos y también aeronáuticos.







-Colaboró con otros constructores de la época y fué altamente condecorado por su país, falleció en 1930.

"Auguste Camille Edmond Rateau" (Arch. Autor)
-En el año 1903 creó la Socièté Rateau instalándose en 1918 en La Corneuve, cerca de Paris. Uno de sus proyectos que estaba centrado en la sobrealimentación de motores de aviación (1916) sería, por ejemplo, el Renault de 300 CV del Breguet XIV.

"Instalación aérea de un Renault turbosobrealimentado por Rateau"
-En 1924 un Hispano-Suiza de 300 CV  con turbosobrealimentación Rateau, en un avión Gourdon-Lesseure batió un record de altura. Otra marca asidua de Rateau fué la Farman, del que ponemos un ejemplo de un sobrealimentador mecánico. El motor es un modelo 18WI de 18 cilindros en W invertida y de 600-700 CV.

"Farman con Rateau"
-Un caso excepcional que tiene la admiración del autor de éste blog fué el motor Gnome-LeRhone fabricado con licencia del Bristol Júpter, sobrealimentado por Rateau y que tenía unos conductos múltiples entre el sobrealimentador y los cilindros para que actuarán como "intercooler" y enfriar el aire/mezcla para devolverle densidad.

"G-R/Bristol Jupiter con sobrealimentación Rateau"
-Tras su fallecimiento la Sociedad siguió con Mr. René Anxionnaz como Director General y Técnico. Se hicieron proyectos y patentes de turbinas y turboreactores propios y también comunes con Snecma y los principales fabricantes de motores de aviación (H-S, Potez, etc.). Hasta el punto de que por ejemplo un Potez 12As sobrealimentado pasaba a llamarse "Rateau-Potez".

"Patente Rateau, doble flujo"
-A finales de los años 1930's empezaron a conocerse proyectos y patentes como los que mostramos ahora, la mayoría de doble flujo. En la ilustración anterior el chorro de salida provoca una entrada de aire de dilución inducido que aumenta el empuje a modo de los "augmentor".

"Patente de doble compresor"
-Se muestra aquí encima, el proyecto Rateau de doble compresor con un sólo eje y doble flujo por un sistema de canales producido entre la carcaza exterior y la de la zona caliente.

"Proyecto de compresor doble"
-El anterior proyecto es del año 1939, con dos compresores y dos ejes, uno para cada uno. By-pass o doble flujo y cámaras individuales de combustión, de flujo invertido. Como vemos, en general ya podría pasar por un diseño actual.

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