Napier Nomad - Napier Nomad

Nômade
Napier Nomad.jpg
Napier Nomad II
Modelo Turbo-composto
aero-motor
origem nacional Reino Unido
Fabricante Napier e filho
Primeira corrida Outubro de 1949
Aplicações principais Avro Lincoln (somente teste)

O Napier Nomad era um motor a diesel britânico projetado e construído pela Napier & Son em 1949. Eles combinaram um motor a pistão com uma turbina para recuperar a energia do escapamento e, assim, melhorar a economia de combustível . Duas versões foram testadas, o complexo Nomad I que usava duas hélices, cada uma movida por estágios mecanicamente independentes, e o Nomad II , usando o princípio turbo-composto, acoplava as duas partes para acionar uma única hélice. O Nomad II tinha os menores valores de consumo específico de combustível vistos até então. Apesar disso, o projeto Nomad foi cancelado em 1955, tendo gasto £ 5,1 milhões em desenvolvimento, já que a maior parte do interesse passou para projetos de turboélices .

Design e desenvolvimento

No Steven F. Udvar-Hazy Center
Napier Nomad 1

Em 1945, o Ministério da Aeronáutica solicitou propostas para um novo motor da classe de 6.000 hp (4.500 kW) com boa economia de combustível. Curtiss-Wright estava projetando um motor com esse tipo de potência conhecido como motor turbo-composto , mas Sir Harry Ricardo , um dos grandes projetistas de motores da Grã-Bretanha, sugeriu que a combinação mais econômica seria um projeto semelhante usando um motor diesel de dois tempos em lugar do motor a gasolina do Curtiss .

Antes da Segunda Guerra Mundial, Napier havia licenciado o projeto a diesel Junkers Jumo 204 para iniciar a produção no Reino Unido como Napier Coluverina , mas o início da guerra tornou o Sabre extremamente importante e o trabalho na Colubrina foi interrompido. Em resposta aos requisitos do Ministério da Aeronáutica de 1945, Napier tirou o pó dessa obra, combinando duas colubrinas ampliadas em um bloco H semelhante ao Sabre, resultando em um design de 75 litros maciço. Os mercados para um motor desse tamanho pareciam limitados, entretanto, em vez disso, eles voltaram ao design original de 12 cilindros horizontalmente oposto ao Sabre , e o resultado foi o Nomad.

O objetivo do projeto era produzir uma usina de energia civil com eficiência de combustível muito superior ao motor a jato emergente. A eficiência térmica é dada por , onde T e é a temperatura de exaustão em kelvins e T p é a temperatura de combustão de pico. Os motores a jato têm sistemas de combustão de temperatura relativamente baixa que produzem um T p de não mais do que cerca de 1.000 K, muito menos do que os 5.000 K típicos de um motor alternativo e, portanto, os jatos têm eficiência térmica muito baixa. O projeto Nomad focou na substituição das câmaras de combustão de baixa temperatura do motor a jato por câmaras de combustão a diesel altamente eficientes. Na prática, era muito difícil acoplar a potência do diesel de volta ao ciclo da turbina. A potência máxima prática do Nomad era de 4.000 hp (3.000 kW) e era muito mais pesado do que um jato puro com a mesma potência. A essa altura, jatos civis como o Boeing 707 estavam quase prontos e o Nomad nunca foi considerado seriamente por nenhum fabricante de aeronaves.

Nomad I

Desenho esquemático de Napier Nomad I e II.

O design inicial do Nomad (E.125) ou Nomad 1 era incrivelmente complexo, quase dois motores em um. Um era um diesel turbo-superalimentado de dois tempos, com alguma semelhança com a metade de um H-24 de Napier Sabre . Montadas abaixo dela estavam as peças giratórias de um motor turboélice , baseado no projeto Naiad , cuja saída movia a hélice dianteira de um par contra-giratório. Para alcançar um impulso maior, o virabrequim acionava um supercompressor centrífugo, que também fornecia a limpeza necessária para dar partida no motor do repouso. Durante a decolagem, combustível adicional foi injetado no estágio da turbina traseira para obter mais potência e desligado quando a aeronave estava em cruzeiro.

Os conjuntos de compressor e turbina do Nomad foram testados durante 1948, e a unidade completa foi operada em outubro de 1949. O protótipo foi instalado no nariz de um bombardeiro pesado Avro Lincoln para teste: ele voou pela primeira vez em 1950 e apareceu no Farnborough Air Exibição em 10 de setembro de 1951. No total, o Nomad I correu por pouco mais de 1.000 horas e provou ser bastante temperamental, mas quando funcionando corretamente, ele poderia produzir 3.000 hp (2.200 kW) e 320 lbf (1,4 kN) de empuxo. Ele tinha um consumo específico de combustível (sfc) de 0,36 lb / hp / h (0,22 kg / kW / h).

O protótipo Nomad I está em exibição no National Museum of Flight no East Fortune Airfield, na Escócia .

Nomad II

Vista frontal de três quartos de um Nomad II
Vista superior

Antes mesmo de o Nomad I funcionar, seu sucessor, o Nomad II (E.145) Nomad 6, já havia sido projetado. Nesta versão, um estágio extra foi adicionado ao compressor / superalimentador axial, eliminando a parte centrífuga separada e o intercooler. A turbina (que também recebeu um estágio adicional) agora era usada apenas para acionar o compressor e realimentar qualquer excesso de energia para o eixo principal usando uma engrenagem de relação variável Beier ; a hélice separada da turbina foi excluída, assim como todo o sistema de " pós-combustão " com suas válvulas etc. Portanto, o sistema agora era como uma combinação de um supercompressor mecânico e um turbocompressor sem qualquer necessidade de bypass. O resultado foi menor e consideravelmente mais simples: um único motor acionando uma única hélice. No geral, cerca de 1.000 lb (450 kg) foram retirados do peso. Os liners úmidos dos cilindros do Nomad I foram trocados por liners secos .

Enquanto o Nomad II estava sendo testado, um protótipo de Avro Shackleton foi emprestado a Napier como teste. O motor provou ser volumoso, como o Nomad I antes dele, e nesse ínterim vários motores falsos foram usados ​​no Shackleton para vários testes.

Em uma base de potência equivalente, o Nomad II tinha um SFC de 0,327 lb / hp / h (0,199 kg / kW / h) a 25.000 pés (7.600 m) de altitude de cruzeiro.

Um novo desenvolvimento, o Nomad Nm.7, de 3.500 shp (2.600 kW) foi anunciado em 1953.

Em 1954, o interesse no Nomad estava diminuindo, e após o único projeto, o Avro Type 719 Shackleton IV , com base nele, foi cancelado, o trabalho no motor foi encerrado em abril de 1955, após um gasto de £ 5,1 milhões.

Um Nomad II está em exibição no Steven F. Udvar-Hazy Center, na Virgínia .

Formulários

Especificações (Nomad II)

Dados do voo 1954

Características gerais

  • Tipo: Motor diesel sem válvulas de doze cilindros e dois tempos , composto por turbina de três estágios que aciona o virabrequim e o compressor axial .
  • Furo : 6,00 pol (152 mm)
  • Curso : 7,375 pol (187,3 mm)
  • Deslocamento : 2.502 em 3 (41,0 L)
  • Comprimento: 119 pol (3.000 mm)
  • Largura: 56,25 pol. (1.429 mm)
  • Altura: 40 pol. (1.000 mm)
  • Peso seco : 3.580 lb (1.620 kg)

Componentes

atuação

  • Potência: 3.150 hp (2.350 kW) de decolagem máxima a 89 psi (610 kPa) de aumento incluindo 320 lbf de empuxo residual da turbina a 2.050 rpm (virabrequim) e 18.200 rpm (turbina)
  • Potência específica : 1,25 hp / in 3 (57 kW / L)
  • Taxa de compressão : 8,1 (taxa de cilindro), 31,5: 1 (taxa de pressão geral)
  • Consumo específico de combustível : 0,345 lb / (ehp · h) (0,210 kg / (kW · h)) (unidade combinada) a 11.000 pés e 300 kn
  • Razão potência / peso : 0,88 hp / lb (1,45 kW / kg)

Seção de turbina

Características gerais

Componentes

atuação

Veja também

Motores comparáveis

Listas relacionadas

Referências

links externos