プラット・アンド・ホイットニー・カナダ PT6

PT6
	カナダ航空宇宙博物館に展示されているPT6A-20
タイプ	ターボプロップ/ターボシャフト
国籍	カナダ
メーカー	プラット・アンド・ホイットニー・カナダ
最初の実行	1960年
主な用途	アグスタウェストランド AW139 ; ビーチキングエアとスーパーキングエア ; セスナ 208 キャラバン ; デ・ハビランドカナダ DHC-6 ツインオッター ; ピラタス PC-12 ; パイパー M700 フューリー
建造数	51,000（2015年11月現在）[更新が必要]
バリエーション	プラット・アンド・ホイットニー・カナダ PT6T

プラット・アンド・ホイットニー・カナダ PT6 は、プラット・アンド・ホイットニー・カナダが製造したターボプロップ航空機エンジンです。1958 年に設計が開始され、1960 年 2 月に初稼働、1961 年 5 月 30 日に初飛行、1964 年に就航し、それ以来継続的に更新されてきました。PT6 は、補助ギアボックスを備えたガスジェネレーターと、減速ギアボックスを備えたフリーパワータービンの 2 つの基本セクションで構成されています。航空機では、エンジンは「後ろ向き」に取り付けられることが多く、吸気口が後方、排気口が前方にあるため、タービンはプロペラに直接接続されます。PT6 の多くの派生型が製造されており、ターボプロップとしてだけでなく、ヘリコプター、陸上車両、ホバークラフト、ボート用のターボシャフトエンジン、補助動力装置、産業用途としても使用されています。 2015年11月までに51,000機が生産され、1963年から2016年までに4億時間の飛行時間が記録されました。2016年の飛行中の停止率は651,126時間あたり1回であり、信頼性の高さで知られています。PT6Aターボプロップエンジンは580〜1,940 shp（430〜1,450 kW）の出力範囲をカバーし、PT6B /Cはヘリコプター用のターボシャフトバリアントです。

発達

1956年、プラット・アンド・ホイットニー・カナダ（PWC）社長ロナルド・ライリーは、エンジニアリング・マネージャーのディック・ガスリーに、ガスタービンの専門家チームを雇い、小型ガスタービンエンジンを設計するよう命じた。ワスプ星型エンジンの需要は依然として旺盛で、生産も利益を上げていたが、小型ガスタービンエンジンに注力することで、カナダの主要エンジン会社になることが目標だった。ライリーはガスリーに10万カナダドルという控えめな予算を与えた。ガスリーは、オタワの国立研究会議、オンタリオ州のオレンダ・エンジンズ、ブリストル・エアロ・エンジンズ、ブラックバーン・エアクラフトなど、さまざまな場所で経験を積んだ12人のエンジニアを採用した。^{[3]彼らは、カナディアの小型ジェット練習機}CL-41用のエンジンの詳細設計を完成させた。これは推力3,000ポンド力（13 kN）のターボジェットエンジンだったが、設計はP&WAに引き継がれ、プラット・アンド・ホイットニーJT12に発展した。チームは市場評価を待って、次のエンジンである双発機用450軸馬力（340 kW）ターボプロップエンジンPT6を決定する必要があった。^[4] 1963年12月に初めて稼働したPT6の初期開発は、^[1]^[5]エンジニアリング上の問題、コスト超過、売上不振に悩まされ、中止寸前だった。^[4]チームの1人であるエルビー・スミスが回想しているように、彼らは研究と設計のバックグラウンドを持っていたため、エンジンの開発方法など、技術的な問題に対処する能力がなかった。彼らは、1シフトではなく24時間体制でテストするなど、開発プログラムの運営方法を、数か月間開発を指揮したPWAチームから学んだ。^[6]

PT6は1961年5月30日に初飛行し、オンタリオ州ノースヨークのダウンズビュー工場でデ・ハビランド社が改造したビーチ18機の機首に第3エンジンとして搭載された。本格的な生産は1963年に始まり、翌年には就航した。ビーチ18はPT6とプロペラの飛行テストベッドとして使用され、 1980年にビーチキングエアに置き換えられた。キングエアのテストエンジンまたはプロペラは、標準のエンジンまたはプロペラの1つに取って代わった。1974年、ビーチ18はデ・ハビランドカナダダッシュ7用のPT6A-50をテストするのに十分な速度と高度で飛行できなかったため、ビッカースバイカウントが改造され、機首にダッシュ7が取り付けられたPT6のテストベッドとなった。^[7]

最初の量産型PT6であるPT6A-6は、1963年12月に認証された。最初の用途はビーチ・クイーン・エアで、米軍がU-21ユート派生型の艦隊を購入するきっかけとなった。これがキング・エアの発売につながり、ビーチクラフトは2012年までに約7,000機を販売した。^[8] 1963年から2016年にかけて、パワーウェイトレシオは50％、正味燃料消費率は20％向上し、全体の圧力比は14:1に達した。^[9] その開発は継続しており、今日では基本構成は1964年と同じであるが、1990年代初頭には、冷却式第1段タービンベーン、追加のコンプレッサーとタービン段、単結晶タービンブレードなどのアップデートが行われた。圧力比はアグスタウェストランドAW609ティルトローターで13:1であり、冷却式タービンブレードなしで使用できる最高の圧力比である。^[10]

ゼネラル・エレクトリックのGE93に応えて、2017年にプラット・アンド・ホイットニー・カナダは、PT6の最も強力なバージョンを置き換える2,000 shp（1,500 kW）エンジンの提案のコア技術とシステムのテストを開始しました。^[11] これはPT6Cコアの開発である可能性が高いと考えられており、1,750 shp（1,300 kW）のPT6C-67C / Eと2,300 shp（1,700 kW）のPW100ファミリーの間に収まるでしょう。これは、10〜15％の正味燃料消費量削減を備えた最初のヘリコプタープラットフォームとして、2017年末までに発売される予定でした。^[12] この2,000馬力エンジンは、スーパーPC-12、より強力なTBM、またはより大きなキングエアなどの潜在的な新しい市場をターゲットにしています。^[13]

ＰＷ１００

デ・ハビランド・カナダ社がDHC-8用に大型PT6の約2倍のパワーを持つ、はるかに大きなエンジンを要求したとき、プラット・アンド・ホイットニー・カナダ社は当初PT7と呼ばれ、後にプラット・アンド・ホイットニー・カナダ社PW100と改名された新しい設計で応えました。

デザイン

ガスタービンの部品の劣化速度は不均衡で、最も高温の部品は、より低温で稼働する部品よりも頻繁に交換または修理する必要がある。高温の部品を、エンジンの残りの部分を乱すことなく、たとえばエンジン全体を航空機から取り外すことなく取り外すことができれば、メンテナンス費用は削減される。PT6では、最も高温の部品であるガス発生器タービンと燃焼器をプロペラ側に配置するという方法でこれを実現した。これらは、航空機との接続部分でエンジンの残りの部分を乱すことなく取り外すことができる。この配置は、PT6のオリジナルチームの1人である設計者ニューランドによって特許取得された。^[14]排気端にフリータービンのパワーテイクオフを備えた同様の一般的な配置（1,000 shp（750 kW）のP.181エンジン）は、 1957年のファーンバラ航空ショーでアームストロング・シドレー・モーターズによって公開されていた。^[15]

PT6A-20 ^[16]に組み込まれた初期の設計改良は、 PT6 チームのもう一人の Vrana が特許を取得したパイプディフューザーでした。^[17]これは、遠心コンプレッサーで使用されていた羽根付きディフューザーに代わるものでした。パイプディフューザーは、P&WC の標準的な設計手法となりました。^[18]もう 1 つの設計変更は、コンプレッサーの部分速度機能を改善しました。エンジンの低速時にコンプレッサーが適切に動作するように、コンプレッサーから空気を抜くのはよくあることです。PT6 には、コンプレッサーの入口で接線方向に戻すことでブリード空気を再利用するブリード配置があり、これは Schaum らが特許を取得し、「コンプレッサー入口で誘発されたプレスワールを備えたタービンエンジン」と題されたアイデアです。^[19]これは可変羽根のように機能し、「ジェットフラップ」として知られています。

エンジンのすべてのバージョンは、メンテナンスのために簡単に分離できる2つのセクションで構成されています。ガスジェネレーターは、加圧された高温ガスをフリーパワータービンに供給します。^[20]スターターはガスジェネレーターのみを加速すればよいため、特に寒い天候でもエンジンを簡単に始動できます。^{[20]空気は、低圧}軸流コンプレッサーへの入口スクリーンを通ってガスジェネレーターに入ります。これは、小型および中型のエンジンでは3段階、大型バージョンでは4段階です。次に、空気は単段遠心コンプレッサーに流れ込み、折り畳み式の環状燃焼室を通過し、最後に約45,000 rpmでコンプレッサーに動力を与える単段タービンを通過します。ガスジェネレーターからの高温ガスは、約30,000 rpmで回転するパワータービンに流れ込みます。小型エンジンでは1段階、中型および大型エンジンでは2段階です。ターボプロップ機の場合、これは 2 段の遊星出力減速ギアボックスに動力を供給し、プロペラを 1,900 ～ 2,200 rpm の速度で回転させます。排気ガスは、パワータービンハウジングの側面に取り付けられた 2 つのダクトから排出されます。タービンは燃焼室と同心円状に配置されており、全体の長さが短縮されています。

ほとんどの航空機搭載では、PT6 はエンジンの吸気端が航空機の後方を向くように搭載されており、多くの人から「バックツーフロント」エンジンとして知られています。^[4]これにより、パワーセクションがナセルの前部に配置され、長いシャフトを必要とせずにプロペラを直接駆動できます。吸気は通常、下側に取り付けられたダクトを介してエンジンに供給され、2 つの排気口は後方に向けられています。この配置により、プロペラと一緒にパワーセクション全体を取り外してガス発生器セクションを露出させることができるため、メンテナンスが容易になります。不整地での作業を容易にするため、異物は吸気口の慣性分離器によってコンプレッサー吸気口から迂回されます。^[21]ピアッジオ P.180 アバンティの PT6A-66B バージョンなどの一部の搭載では、エンジンが逆向きになっており、プロペラが「プッシャー」として機能し、アクセサリギアボックスが航空機の前方を向いています。

運用履歴

2001年の初飛行から40周年までに、他のバージョンを除いて36,000機以上のPT6Aが納入された。^[22] 2003年10月までに、納入された31,606機のエンジンは2億5,200万時間以上飛行した。^[23] 2015年11月までに51,000機が生産された。^[2] 1963年から2016年までに、このファミリーは4億時間の飛行時間を記録しました。^[9]

PT6ファミリーは信頼性が高く、飛行中の停止率は2003年10月までで333,333時間に1回、^[23] カナダでは2005年に127,560時間に1回、^[24] 1963年から2016年までは333,000時間に1回、^[9] 2016年には12か月間で651,126時間に1回となっている。^[25] オーバーホールの間隔は3,600時間から9,000時間、ホットセクション検査は1,800時間から2,000時間である。^[26]

初期のPT6バージョンにはFADECがなかったが、オートスロットルはアクチュエーターを使用したアフターマーケットアップグレードとしてインストールすることができ、最初はPC-12のような単発機向けに、将来的には双発ターボプロップ機にも搭載可能だった。^[27] 2019年10月、PT6 EシリーズがPC-12 NGXで発売された。これは、電子プロペラとエンジン制御システムを備えた最初の一般航空ターボプロップであり、シングルレバーで、より長いメンテナンス間隔のためのより優れた監視により、300時間から600時間に増加し、TBOが43％増加して5,000時間になり、エンジン運用コストが少なくとも15％削減された。^[28] 2022年4月、ダヘルは、更新されたSOCATA TBM -960にPT6E-66XTが搭載されることを発表した。 ^[29]

バリエーション

主な派生型であるPT6Aには、オリジナルシリーズでは580～920軸馬力（430～690キロワット）のパワー範囲をカバーし、「大型」ラインでは最大1,940軸馬力（1,450キロワット）のパワー範囲をカバーする、幅広いモデルが用意されています。PT6BとPT6Cは、ヘリコプター用のターボシャフト派生型です。米軍では、これらはT74またはT101と呼ばれています。

時間の経過とともに、PT6 の他のバージョンもいくつか登場しました。

大型PT6では、軸流圧縮機段(4)とパワータービン段(2)が追加され、出力がより低下し、出力はほぼ2倍の1,090～1,920軸馬力(810～1,430キロワット)になりました。
中型PT6は、もう1つのパワータービンステージ（2）-41から-60エンジンを追加しました^[30]
PT6Bはヘリコプターのターボシャフトモデルで、フリーホイールクラッチとパワータービンガバナーを備えたオフセット減速ギアボックスを備え、4,500 rpm で 1,000 馬力 (750 キロワット) を出力します。
PT6Cはヘリコプターモデルで、片側排気口が 1 つ付いており、30,000 rpm で 2,000 馬力 (1,500 キロワット) を出力します。この出力は、ユーザー側で用意したギアボックスで減速されます。
PT6Eは、デジタルエンジン制御を搭載した大型のPT6A派生型です。
PT6Tツインパックは、共通出力減速ギアボックスを駆動する 2 つの PT6 エンジンで構成されており、6,000 rpm でほぼ 2,000 馬力 (1,500 キロワット) を生成します。
ST6は定置型バージョンで、もともとUACターボトレイン用に開発され、現在は大型航空機の補助動力装置として広く使用されているほか、さまざまな用途に使用されています。^[31]

PT6Aファミリーは、 500～1,940軸馬力（370～1,450キロワット）を提供するフリータービンターボプロップエンジンのシリーズです。

小さい

中くらい

大きい

T74-CP-700: (PT6A-20)ビーチクラフト U-21 ユーテで使用される PT6A-20/27 のアメリカ軍呼称。
T74-CP-702: (PT6A-29)
T101: ショーツ 330およびショーツ C-23 シェルパで使用される T101-CP-100 / PT6A-45R の米国軍呼称。
PT6B-9: PT6B -9は、ヘリコプターで使用される 550 馬力 (410.1 キロワット) のターボシャフトエンジンです。PT6B の後継機種は、981 馬力 (731.5 キロワット) の定格出力を備えています。
PT6B-16
PT6C: PT6C は、ヘリコプターやティルトローター用の 1,600 ～ 2,300 軸馬力 (1,200 ～ 1,700 キロワット) のエンジンです。
PT6D-114A: PT6D-114AはPT6A-114Aをベースにしており、主な違いは、第2段減速ギアと出力軸が削除されていることです。これは、このエンジンが、パワータービンガバナーとプロペラ出力軸を組み込んだ複合ギアボックスと統合することを目的としているためです。^[37]
ソロイデュアルパック: 2 基の PT6D-114A エンジンが結合ギアボックスを介して 1 つのプロペラを駆動し、独立して動作できます。
PT6T: ヘリコプターで使用するためにギアボックスを介して出力を結合するツイン PT6 パワーユニット。
ST6: ST6はPT6 の派生型で、もともとUAC TurboTrain動力車の動力装置として開発されましたが、後に定置型発電機および補助動力装置として開発されました。
ST6B: ST6B-62は、1967年のインディアナポリス500に出場したSTP-パクストンターボカーで使用するために開発されたPT6の550ブレーキ馬力（410キロワット）バージョンでした。^[38]
6/76 の STN: STN 6/76は、ロータス56で使用するために開発されたPT6の500ブレーキ馬力（370キロワット）バージョンであり、1968年のインディアナポリス500レースに出場し、その後1971年にはF1レースに出場しました。 ^[39]^[40]

アプリケーション

このエンジンは 100 を超えるさまざまなアプリケーションで使用されています。

PT6A

PT6B

PT6C

展示されているエンジン

ニューイングランド航空博物館、コネチカット州（断面図）^[42]

仕様（PT6A-6）

ジェーンズ62-63のデータ、 ^[43]

一般的な特徴

タイプ:ターボプロップ
長さ: 62インチ (1,575 mm)
直径: 19インチ (483 mm)
乾燥重量: 270 ポンド (122.47 kg)

コンポーネント

圧縮機： 3段軸流＋1段遠心流圧縮機
燃焼器： 14個のシンプレックスバーナーを備えた環状逆流式
タービン： 1段ガス発電タービン＋1段フリー発電タービン
燃料タイプ: MIL-F-5624E / JP-4 / JP-5準拠の航空灯油
オイルシステム:ギアタイプの圧力ポンプと排出ポンプを備えた分割システムで、ギアボックスへの圧力は 2 番目のポンプによって増加されます。

パフォーマンス

最大出力:離陸時2,200rpmで578馬力(431kW)相当の出力
総圧力比: 6.3:1
空気質量流量: 5.3 ポンド (2 kg)/秒
燃料消費率: 0.67 lb/hph (0.408 kg/kWh)
パワーウェイトレシオ: 2.14 hp/lb (3.52 kW/kg)

ガスタービンエンジン

^ コンプレッサー / HP、LP タービン

参照

関連開発

プラット・アンド・ホイットニー・カナダ PT6T

同等のエンジン

関連リスト

航空機エンジンの一覧

参考文献

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外部リンク

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