Pratt & Whitney Kanada PT6 - Pratt & Whitney Canada PT6

PT6
Ein PT6A-20, ausgestellt im Canada Aviation and Space Museum
Typ	Turboprop / Turbowelle
nationale Herkunft	Kanada
Hersteller	Pratt & Whitney Kanada
Erster Lauf	1960
Hauptanwendungen	AgustaWestland AW139 Beech King Air und Super King Air Cessna 208 Caravan de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter Pilatus PC-12
Anzahl gebaut	51.000 (Stand November 2015)
Varianten	Pratt & Whitney Canada PT6T

Das Pratt & Whitney Canada PT6 ist ein Turboprop- Flugzeugtriebwerk von Pratt & Whitney Canada . Seine Konstruktion wurde 1958 begonnen, lief im Februar 1960 zum ersten Mal, flog erstmals am 30. Mai 1961, wurde 1964 in Dienst gestellt und seitdem ständig aktualisiert. Es besteht aus zwei Grundteilen: einem Gasgenerator mit Nebengetriebe und einer Freilaufturbine mit Untersetzungsgetriebe und wird in einem Flugzeug oft scheinbar rückwärts montiert, insofern der Einlass hinten und der Auslass vorne ist. Viele Varianten des PT6 wurden produziert, nicht nur als Turboprops, sondern auch als Turbowellenmotoren für Hubschrauber, Landfahrzeuge, Luftkissenfahrzeuge und Boote; als Hilfsaggregate; und für industrielle Anwendungen. Bis November 2015 wurden 51.000 produziert, von 1963 bis 2016 waren es 400 Millionen Flugstunden. Sie ist bekannt für ihre Zuverlässigkeit mit einer Inflight Shutdown Rate von 1 pro 651.126 Stunden im Jahr 2016. Die PT6A deckt den Leistungsbereich zwischen 580 und ab 1.940 SHP (430 und 1.450 kW) , während die PT6B / C sind Turbowelle für Hubschrauber - Varianten.

Entwicklung

1956 befahl der Präsident von Pratt & Whitney Canada (PWC), Ronald Riley, dem Engineering Manager Dick Guthrie, ein Team von Gasturbinenspezialisten einzustellen, um ein kleines Gasturbinentriebwerk zu entwickeln. Die Nachfrage nach dem Wasp- Sternmotor war nach wie vor stark und seine Produktion war profitabel, aber das Ziel war es, Kanadas führendes Triebwerksunternehmen zu werden, indem man sich auf ein kleines Gasturbinentriebwerk konzentrierte. Riley gab Guthrie ein bescheidenes Budget von 100.000 CAD . Guthrie rekrutierte zwölf Ingenieure mit Erfahrungen, die sie an verschiedenen Orten gesammelt hatten, darunter beim National Research Council in Ottawa , Orenda Engines in Ontario , Bristol Aero Engines und Blackburn Aircraft . Sie vollendeten den detaillierten Entwurf eines Triebwerks für den kleinen Jet-Trainer von Canadair, den CL-41. Es war ein Turbojet mit 3.000 lb Schub, aber das Design wurde von P&WA übernommen, die es zum Pratt & Whitney JT12 entwickelten . Das Team musste auf Markteinschätzungen warten, um sein nächstes Triebwerk zu definieren, einen 450-Wellen- PS- Turboprop für zweimotorige Flugzeuge, den PT6. Die frühe Entwicklung des PT-6, der im Dezember 1963 erstmals auf den Markt kam, war von technischen Problemen, Kostenüberschreitungen und Verkaufsausfällen geprägt. Es wurde fast abgesagt. Dem Team fehlte die Fähigkeit, mit den technischen Schwierigkeiten, dh der Entwicklung des Motors, umzugehen, da sie, wie sich eine Mitarbeiterin des Teams Elvie Smith erinnerte, aus der Forschung und dem Design stammten. Von einem PWA-Team, das die Entwicklung über mehrere Monate leitete, lernten sie, wie man ein Entwicklungsprogramm durchführt, beispielsweise rund um die Uhr statt in einer Schicht testet.

Die PT-6 flog erstmals am 30. Mai 1961, als drittes Triebwerk in der Nase eines Beech 18- Flugzeugs, das von de Havilland in seinem Werk in Downsview in North York, Ontario, umgebaut worden war . Die Serienproduktion begann 1963, mit der Serviceaufnahme im folgenden Jahr. Die Beech 18 wurde als PT6- und Propellerflugprüfstand weitergeführt, bis sie 1980 durch eine Beech King Air ersetzt wurde. Der King Air-Testmotor oder Propeller ersetzte einen der Standardmotoren. 1974 war die Beech 18 nicht in der Lage, schnell und hoch genug zu fliegen, um den PT6A-50 für das de Havilland Canada Dash 7 zu testen, daher wurde ein Vickers Viscount als PT6-Prüfstand mit einer Dash-7-Installation in der Nase modifiziert.

Das erste PT-6-Serienmodell, die PT6A-6, wurde im Dezember 1963 zertifiziert. Die erste Anwendung war die Beech Queen Air , die die US-Armee dazu verleitete, eine Flotte der U-21 Ute- Variante zu kaufen . Dies trug dazu bei, den King Air auf den Markt zu bringen, wobei Beechcraft bis 2012 etwa 7.000 verkaufte. Von 1963 bis 2016 wurde das Leistungsgewicht um 50 % verbessert, der spezifische Kraftstoffverbrauch der Bremsen um 20 % und das Gesamtdruckverhältnis erreicht 14:1. Seine Entwicklung geht weiter und während die Grundkonfiguration heute dieselbe ist wie im Jahr 1964, wurden Anfang der 1990er Jahre eine gekühlte Turbinenleitschaufel der ersten Stufe, zusätzliche Verdichter- und Turbinenstufen sowie einkristalline Turbinenschaufeln aktualisiert . Sein Druckverhältnis beträgt 13:1 im AgustaWestland AW609 Tiltrotor, das höchste, das ohne gekühlte Turbinenschaufeln eingesetzt werden kann.

Als Reaktion auf den General Electric GE93 begann Pratt & Whitney Canada 2017 mit dem Testen von Kerntechnologie und -systemen für einen vorgeschlagenen 2.000-PS-Motor, der die leistungsstärksten Versionen des PT6 ersetzen soll. Es wurde als wahrscheinlich eine Weiterentwicklung des PT6C-Kerns angesehen und würde zwischen dem 1.750 PS starken PT6C-67C/E und der 2.300 PS starken PW100- Familie passen . Es wurde erwartet, dass es bis Ende 2017 für eine erste Hubschrauberplattform mit einer Reduzierung des bremsspezifischen Kraftstoffverbrauchs um 10-15% startbereit sein sollte . Dieser 2.000-PS-Motor würde einen möglichen neuen Markt wie einen Super PC-12, eine stärkere TBM oder eine größere King Air anvisieren.

PW100

Als de Havilland Canada nach einem viel größeren Motor für den DHC-8 fragte , etwa doppelt so viel wie der Large PT6, reagierte Pratt & Whitney Canada mit einem neuen Design, das zunächst als PT7 bekannt war und später in Pratt & Whitney Canada PW100 umbenannt wurde .

Entwurf

Epizyklische Untersetzungsgetriebe an Pratt & Whitney Canada PT6-Gasturbinentriebwerk.

Die Geschwindigkeit, mit der sich Teile in einer Gasturbine verschlechtern, ist insofern unausgewogen, als die heißesten Teile häufiger ausgetauscht oder repariert werden müssen als die kühler laufenden Teile. Wenn die heißeren Teile entfernt werden können, ohne den Rest des Triebwerks zu stören, beispielsweise ohne das komplette Triebwerk aus dem Flugzeug zu entfernen, werden die Wartungskosten reduziert. Dies wurde beim PT6 dadurch erreicht, dass die heißesten Teile, die Gasgeneratorturbine und die Brennkammer, am Propellerende angebracht wurden. Sie werden entfernt, ohne den Rest des Triebwerks mit seinen Verbindungen zum Flugzeug zu stören. Diese Anordnung wurde von Designer Newland, einem der ursprünglichen PT6-Teams, patentiert. Eine ähnliche allgemeine Anordnung mit einem Freiturbinen-Nebenantrieb am Auspuffende (der 1.000-PS-P.181-Motor) wurde 1957 von Armstrong Siddeley Motors auf der Farnborough Airshow gezeigt .

Eine frühe Designverbesserung, die in den PT6A-20 integriert wurde, war der von Vrana patentierte Rohrdiffusor, einem weiteren Mitglied des ursprünglichen PT6-Teams. Er ersetzte den in Radialverdichtern verwendeten Leitschaufeldiffusor. Der Rohrbelüfter wurde für P&WC zur Standardkonstruktionspraxis. Eine weitere Konstruktionsänderung verbesserte die Funktion des Kompressors im Teildrehzahlbereich. Es ist üblich, einem Kompressor Luft zu entlüften, damit er bei niedrigen Motordrehzahlen richtig funktioniert. Der PT6 verfügt über eine Bleed-Anordnung, die die Bleed-Air wiederverwendet, indem sie in tangentialer Richtung am Eingang des Kompressors zurückgeführt wird, eine von Schaum et al. patentierte Idee. und betitelt "Turbine Engine With Induced Pre-Swirl at Compressor Inlet". Es wirkt wie ein variabler Flügel und wird als "Jet-Flap" bezeichnet.

Alle Versionen des Triebwerks bestehen aus zwei Teilen, die zu Wartungszwecken leicht getrennt werden können: Ein Gasgenerator versorgt eine Freilaufturbine mit heißem Druckgas . Der Anlasser muss nur den Gasgenerator beschleunigen, wodurch der Motor besonders bei kaltem Wetter leicht zu starten ist. Luft tritt in den Gasgenerator durch ein Einlasssieb in den Niederdruck- Axialkompressor ein . Dieser hat drei Stufen bei kleinen und mittleren Versionen des Motors und vier Stufen bei großen Versionen. Die Luft strömt dann in einen einstufigen Radialverdichter , durch eine gefaltete ringförmige Verbrennungskammer und schließlich durch eine einstufige Turbine , die Kräfte der Verdichter bei etwa 45.000 Umdrehungen pro Minute. Heißes Gas aus dem Gasgenerator strömt in die Arbeitsturbine, die sich mit etwa 30.000 U/min dreht. Es hat eine Stufe bei den kleinen Motoren und zwei Stufen bei den mittleren und großen. Für den Turboprop-Einsatz treibt dieser ein zweistufiges Planetengetriebe an, das den Propeller mit einer Drehzahl von 1.900 bis 2.200 U/min dreht. Das Abgas entweicht dann durch zwei seitlich angebrachte Kanäle im Turbinengehäuse. Die Turbinen sind konzentrisch zur Brennkammer, wodurch die Gesamtlänge reduziert wird.

In den meisten Flugzeuginstallationen ist der PT6 so montiert, dass sich das Einlassende des Triebwerks zum Heck des Flugzeugs hin befindet, was dazu führt, dass es von vielen als "Rücken-zu-Front"-Triebwerk bezeichnet wird. Dadurch wird das Leistungsteil an der Vorderseite der Gondel platziert, wo es den Propeller ohne lange Welle direkt antreiben kann. Die Ansaugluft wird dem Motor normalerweise über einen unten angebrachten Kanal zugeführt, und die beiden Abgasauslässe sind nach hinten gerichtet. Diese Anordnung unterstützt die Wartung, indem sie es ermöglicht, den gesamten Antriebsabschnitt zusammen mit dem Propeller zu entfernen, wodurch der Gasgeneratorabschnitt freigelegt wird. Um den Einsatz im rauen Feld zu erleichtern, werden Fremdkörper durch Trägheitsabscheider im Einlass aus dem Verdichtereinlass abgeleitet. Bei einigen Installationen wie der PT6A-66B-Version in der Piaggio Avanti P180 ist der Motor umgekehrt, wobei der Propeller als "Schieber" fungiert, das Zubehörgetriebe zeigt zur Vorderseite des Flugzeugs.

Von links nach rechts: Propellerhalterung, Untersetzungsgetriebe, Auspuff, 2-stufige Freileistungsturbine, 1-stufige Gasgeneratorturbine, umgeben von der Brennkammer, 1 Zentrifugal- und dann 4 Axialverdichterstufen, Einlass und Zubehör

Betriebshistorie

Bis zum 40. Jahrestag ihres Erstflugs im Jahr 2001 wurden über 36.000 PT6As ausgeliefert, die anderen Versionen nicht eingerechnet. Bis Oktober 2003 haben 31.606 ausgelieferte Triebwerke mehr als 252 Millionen Stunden geflogen. Bis November 2015 wurden 51.000 produziert. Von 1963 bis 2016 absolvierte die Familie 400 Millionen Flugstunden.

Die PT6-Familie ist bekannt für ihre Zuverlässigkeit mit einer Abschaltrate von 1 pro 333.333 Stunden bis Oktober 2003, 1 pro 127.560 Stunden im Jahr 2005 in Kanada, 1 pro 333.000 Stunden von 1963 bis 2016, 1 pro 651.126 Stunden über 12 Monate im Jahr 2016. Die Zeit zwischen den Revisionen liegt zwischen 3600 und 9000 Stunden und zwischen den Inspektionen der Warmpartie zwischen 1800 und 2000 Stunden.

Während dem PT6 ein FADEC fehlt , kann Autothrottle als Nachrüst-Upgrade mit einem Aktuator installiert werden , zunächst für einmotorige Flugzeuge wie den PC-12 und möglicherweise in Twin-Turboprop-Flugzeuge.

Varianten

Ein PT6A-67D-Motor auf einer Beechcraft 1900D. Der Turbinenauspuff ist prominent.

Die Hauptvariante, der PT6A , ist in einer Vielzahl von Modellen erhältlich und deckt den Leistungsbereich zwischen 580 und 920 Wellen-PS in der ursprünglichen Baureihe und bis zu 1.940 PS (1.450 kW) in den „großen“ Linien ab. Die PT6B und PT6C sind Turbovarianten für Hubschrauber. Im US-Militärgebrauch werden sie als T74 oder T101 bezeichnet .

Im Laufe der Zeit sind mehrere andere Versionen des PT6 erschienen:

• der große PT6 fügte eine weitere Leistungsturbinenstufe und eine tiefere Leistungsreduzierung hinzu und produzierte fast die doppelte Leistung zwischen 1.090 und 1.920 shp (1.430 kW);
• der PT6B ist ein Hubschrauber- Turbowellenmodell mit einem Offset-Untersetzungsgetriebe mit Freilaufkupplung und Leistungsturbinenregler, der 1.000 PS (750 kW) bei 4.500 U/min erzeugt;
• der PT6C ist ein Hubschraubermodell mit einem einzigen seitlich angebrachten Auspuff, der 2.000 PS (1.500 kW) bei 30.000 U/min erzeugt, die in einem vom Benutzer bereitgestellten Getriebe untersetzt werden;
• der PT6E ist ein großer PT6A mit digitaler Motorsteuerung;
• das PT6T Twin-Pac besteht aus zwei PT6-Motoren, die ein Untersetzungsgetriebe mit gemeinsamer Leistung antreiben und fast 2.000 PS (1.500 kW) bei 6.000 U/min leisten ;
• Der ST6 ist eine für stationäre Anwendungen vorgesehene Version, die ursprünglich für den UAC TurboTrain entwickelt wurde und heute als Hilfstriebwerk in großen Flugzeugen sowie in vielen anderen Rollen weit verbreitet ist.

Die PT6A- Familie ist eine Reihe von Freiturbinen-Turboprop-Triebwerken mit 500 bis 1.940 PS (433 bis 1.447 kW)

T74-CP-700

(PT6A-20) Militärische Bezeichnung der Vereinigten Staaten für den PT6A-20/27, der in der Beechcraft U-21 Ute verwendet wird .

T74-CP-702

(PT6A-29)

T101

US-Militärbezeichnung für den T101-CP-100 / PT6A-45R, der in den Shorts 330 und Shorts C-23 Sherpa verwendet wird .

PT6B-9

Der PT6B-9 ist ein 550 PS (410,1 kW) starker Turbowellenmotor für den Einsatz in Hubschraubern. Eine spätere Marke von PT6B ist mit 981 PS (731,5 kW) bewertet.

PT6B-16

PT6C

Der PT6C ist ein Motor mit 1600 bis 2300 PS (1190 bis 1720 kW) für Hubschrauber und Tiltrotoren.

PT6D-114A

Der PT6D-114A basiert auf dem PT6A-114A. Der Hauptunterschied besteht in der Streichung des Untersetzungsgetriebes der zweiten Stufe und der Abtriebswelle, da der Motor für die Integration in ein Kombigetriebe mit Leistungsturbinenreglern und einer Propellerabtriebswelle vorgesehen ist.

Soloy Dual Pac

2x PT6D-114A-Motoren, die einen einzelnen Propeller über ein Kombigetriebe antreiben, das unabhängig voneinander betrieben werden kann.

PT6T

Zwei PT6-Triebwerke, die die Leistung über ein Getriebe für den Einsatz in Hubschraubern kombinieren.

ST6

Der ST6 ist eine Variante des PT6, der ursprünglich als Triebwerk für die UAC TurboTrain -Triebwagen entwickelt wurde, später jedoch als stationärer Stromgenerator und Hilfstriebwerk weiterentwickelt wurde .

ST6B

Der ST6B-62 war eine Version des PT6 mit 550 PS (410 kW), die für den Einsatz im STP-Paxton Turbocar entwickelt wurde , der 1967 beim Indianapolis 500 gefahren wurde .

STN 6/76

Der STN 6/76 war eine 500 PS (370 kW) starke Version des PT6, der für den Einsatz im Lotus 56 entwickelt wurde , der 1968 beim Indianapolis 500 und später bei Formel-1- Rennen im Jahr 1971 gefahren wurde .

Anwendungen

Der Motor wird in über 100 verschiedenen Anwendungen eingesetzt.

PT6A

PT6B

• AgustaWestland AW119 Koala
• Avicopter AC313
• Changhe Z-8F
• Lockheed XH-51
• Sikorsky S-76 B
• Westland Luchs 606

PT6C

• Airbus Helicopters H175 /Avicopter Z-15
• AgustaWestland AW139
• AgustaWestland AW609
• Bell UH-1 Global Eagle-Upgrade

PT6D

• Soloy Pathfinder 21

PT6E

• Pilatus PC-12 NGX

ST6

• UAC TurboTrain
• STP-Paxton Turbocar Indy Racer

STN

• Lotus 56 USAC und Formel-1 -Rennwagen

Motoren auf dem Display

• McGill University , Montreal (Schnitt)
• New England Air Museum , Connecticut (Schnitt)
• Ontario Science Center , Toronto, Ontario (Schnitt)

Spezifikationen (PT6A-6)

Daten von Janes 62-63,

Allgemeine Eigenschaften

• Typ: Turboprop
• Länge: 62 Zoll (1.575 mm)
• Durchmesser: 19 Zoll (483 mm)
• Trockengewicht: 270 lb (122,47 kg)

Komponenten

• Verdichter: 3-stufiger Axial- + 1-stufiger Radialverdichter
• Brennkammern : ringförmiger Gegenstrom mit 14 Simplex-Brennern
• Turbine : 1-stufige Gasgenerator-Leistungsturbine + 1-stufige Freileistungsturbine
• Kraftstoffart: Flugkerosin nach MIL-F-5624E / JP-4 / JP-5
• Ölsystem: Geteiltes System mit Zahnraddruck- und Spülpumpen, wobei der Druck zum Getriebe durch eine zweite Pumpe verstärkt wird.

Leistung

• Maximale Leistung: 578 PS (431 kW) äquivalente Leistung bei 2.200 U/min für den Start
• Gesamtdruckverhältnis : 6,3:1
• Luftmassenstrom: 5,3 lb (2 kg)/Sekunde
• Spezifischer Kraftstoffverbrauch : 0,67 lb/hph (0,408 kg/kWh)
• Leistungsgewicht : 2,14 PS/lb (3,52 kW/kg)

Siehe auch

Zugehörige Entwicklung

• Pratt & Whitney Canada PT6T

Vergleichbare Motoren

• Garrett TPE331
• General Electric Katalysator
• Walter M601

Verwandte Listen

• Liste der Flugzeugtriebwerke

Verweise

Externe Links

• "PT6A" . Pratt & Whitney Kanada .
• "PT6B" . Pratt & Whitney Kanada .
• "PT6C" . Pratt & Whitney Kanada .
• "Embraer EMB-110 Typenzertifikat" (PDF) . Nationale Zivilluftfahrtbehörde Brasiliens . 20.12.1972.
• Wie PT-6-Turbinen überholt werden . AVweb. 14. August 2015. Zusammenfassung legen .