Allison Model 250 (Allison T63)
(caract. T63-A-5)
Vue du moteur
Allison 250-C20B construit par MTU.

Constructeur Drapeau des États-Unis Allison Engine Co.
Drapeau du Royaume-Uni Rolls-Royce plc.
Premier vol [1]
Utilisation Bell 206 Jet Ranger
MD Helicopters MD 500
MBB Bo 105
Sikorsky S-76
Caractéristiques
Type Turbomoteur
Longueur 1 029 mm
Diamètre 572 mm
Masse 62 kg
Composants
Compresseur • Axial à 6 étages
• centrifuge à 1 étage
Chambre de combustion Annulaire, de type « reverse flow »
Turbine Générateur de gaz : axiale à 2 étages
Prise de puissance : axiale libre à 2 étages
Performances
Puissance maximale à 14 000 tr/min : 250 shp, soit 183,84 kW
Taux de compression 6,2 : 1
Débit d'air 1,36 kg/s
Température Entrée Turbine 985 °C (1 258,15 K)

L’Allison Model 250, désormais connu sous le nom de Rolls-Royce M250 (désignations militaires américaines Allison T63 et T703), est une famille de turbomoteurs à très grand succès, développée à l'origine par la société américaine Allison Engine Company au début des années 1960. Il est désormais produit par Rolls-Royce depuis le rachat d’Allison par le constructeur britannique en 1995.

Plus de 30 000 exemplaires de ce moteur ont été assemblés depuis ses débuts. En 2012, le coût unitaire de ces moteurs était de 323 400 $ pour un 250-C20B et 265 600 $ pour un 250-C30R/3[2]

Conception et développementModifier

En 1958, la division Detroit Diesel Allison de General Motors fut choisie par l’US Army pour développer un nouveau turbomoteur léger pour équiper un avion d'observation léger, alors désigné « Light Observation Aircraft » project (LOA), devant remplacer le Cessna O-1A Bird Dog. À ce moment, l'armée de terre américaine n'était pas encore sûre de son choix, entre un appareil de type voilure fixe ou voilure tournante, et Allison choisit donc de considérer les deux options dans la mise en place de son futur projet. Les études de conception entreprises tinrent compte d'une très large plage de configurations mécaniques possibles, que ce soit pour un turbopropulseur ou une turbine à gaz. Le point culminant de ces travaux furent le test et la mise en route d'un premier prototype, désigné YT63-A-3, en [3].

Finalement, en 1960, l’US Army se décida à employer une plateforme à voilure tournante, qui donnera lieu au programme LOH (pour « Light Observation Helicopter » (en)). L'YT63-A-3 vola pour la première fois dans un Bell 47 modifié en [1]. Une version modifiée du moteur, l’YT63-A-5, avec la tuyère d'échappement pointant vers l'avant, pour éviter les feux de brousailles, suivit rapidement. Cette version, tarée à 250 ch, passa les tests de qualification du modèle en [4]. Le Model 250 était né. En parallèle, le concept de l'Hughes OH-6 Cayuse fut sélectionné comme vainqueur du concours pour le programme LOH, en [5].

Le coût de développement du programme du Model 250 fut de 6,4 millions de dollars de 1958[6], soit l'équivalent de 52 580 392 dollars de 2015.

L'aspect général et la disposition des éléments principaux du Model 250 n'est pas sans rappeler ceux d'un autre moteur, le Klimov GTD-350, d'origine soviétique et conçu au même moment.

CaractéristiquesModifier

 
Moteur Allison Model 250 d'un Hughes MD 500 Defender de l'armée finlandaise, en 2014.

Choix de l'architecture principaleModifier

Allison adopta une configuration de moteur à flux inversé (en anglais : « reverse flow ») pour son Model 250 : Bien que l'air arrive dans l'entrée d'air et le compresseur de manière traditionnelle, l'air comprimé quittant le diffuseur du compresseur centrifuge est amené vers l'arrière par une conduite disposée autour de la section de la turbine, avant d'être tourné à 180° vers la chambre de combustion.

Les gaz chauds produits par la combustion expansent à travers la turbine haute pression à deux étages (un seul sur les premières versions), qui est reliée au compresseur via l'arbre de transmission HP. Les gaz chauds continuent alors à expanser à travers les deux étages de puissance de la turbine, qui génèrent du couple sur un arbre de sortie pour l'aéronef à propulser. Un mini-arbre coaxial connecte la turbine de puissance à une boîte d'engrenages réducteurs compacte, située à l'intérieur du moteur entre le compresseur centrifuge et le système d'échappement (ensembre turbines HP et de puissance). Cette boîte donne une vitesse de rotation en sortie de 6 000 tr/min[2]. Le flux d'échappement est ensuite dévié de 90° vers le haut pour sortir du moteur verticalement à travers deux tuyères jumelles, en deux flux séparés en V.

Une caractéristique très intéressante du Model 250 est sa construction modulaire, qui simplifie énormément les opérations de réparation et de maintenance du moteur. La conception reverse flow de celui-ci participe également beaucoup à la simplification de ces tâches, en particulier en ce concerne les actions entreprises sur les « parties chaudes » du moteur : chambre de combustion, turbines, allumeurs, injecteurs, etc.

Évolution de l'architecture interne du moteurModifier

Les premières versions produites de ce moteur avaient un compresseur axial à 7 étages, monté sur l'arbre de transmission haute-pression (HP), et qui suralimentait un compresseur centrifuge ayant un taux de compression relativement faible. Un exemple typique est le 250-C20B, avec un taux de compression de 7 : 1 et un débit d'air de 1,8 kg/s, et développant une puissance de 420 ch (310 kW) en sortie d'arbre.

L'une des dernières versions du 250 est le 250-C40, qui ne possède plus qu'un compresseur centrifuge[2] mais dispose d'un taux de compression de 9,2 : 1 et d'un débit d'air de 2,8 kg/s. La puissance développée est désormais de 715 ch (533 kW) sur l'arbre.

UtilisationModifier

Le Model 250 équipe un grand nombre d'hélicoptères, de petits avions, et même une moto (la MTT Turbine Superbike (en))[7]. En 2016, plus de 30 000 unités de ce moteur ont été produites[2], dont il resterait approximativement 16 000 unités encore en service[2], faisant du Model 250 l'un des moteurs les plus vendus conçus par Allison (bien qu'actuellement vendus par Rolls-Royce).

Selon le site officiel du constructeur Rolls-Royce[8], ce moteur a accumulé plus de 220 millions d'heures de vol depuis le début de sa carrière[8].

VersionsModifier

  • 250-B15
  • 250-B15A
  • 250-B15C
  • 250-B15G
  • 250-B17
  • 250-B17B
  • 250-B17C
  • 250-B17D
  • 250-B17Fg
  • 250-B17F/1
  • 250-B17F/2
  • 250-C10D
  • 250-C18
  • 250-C18A
  • 250-C20
  • 250-C20B
  • 250-C20F
  • 250-C20J
  • 250-C20R
  • 250-C20R/1
  • 250-C20R/2
  • 250-C20R/4
  • 250-C20S
  • 250-C20W
  • 250-C22B
  • 250-C28
  • 250-C28B
  • 250-C28C
  • 250-C30
  • 250-C30G
  • 250-C30G/2
  • 250-C30M
  • 250-C30P
  • 250-C30R
  • 250-C30R/3
  • 250-C30R/3M
  • 250-C30S
  • 250-C30U
  • 250-C34
  • 250-C40B
  • 250-C47B
  • 250-C47E
  • 250-C47M
  • T63-A-5
  • T63-A-5A
  • T63-A-700
  • T63-A-720
  • T703-AD-700
  • Soloy Turbine-Pac : En fait deux unités 250-C20S entraînant une hélice via une boîte à engrenages commune. Les moteurs peuvent toutefois opérer séparément.

ApplicationsModifier

Preuve de son immense succès, le Model 250 équipe plus de 170 modèles d'appareils civils et militaires de par le monde[8]. Voici une liste non exhaustive :

Aéronefs à voilure fixeModifier

Voilures tournantesModifier

AutresModifier

Caractéristiques techniques détaillées de quelques versionsModifier

Ouvrage de référence : Jane's All the World's Aircraft 1962-63[9].

Modèle Longueur Largeur Hauteur Poids Débit d'air Taux de compression Puissance au décollage Puissance continue
C20B/F/J 986 mm 483 mm 571 mm 73 kg 1,230 kg/s 6,2 : 1 420 ch 370 ch
C20R 986 mm 528 mm 589 mm 78 kg 1,733 kg/s 7,9 : 1 450 ch 380 ch
B17D 90 kg 1,624 kg/s 7,2 : 1 420 ch 370 ch
B17F 93 kg 1,733 kg/s 7,9 : 1 450 ch 380 ch
C30M 1 041 mm 555 mm 638 mm 113 kg 2,54 kg/s 8,6 : 1 650 ch 540 ch
C30S 1 041 mm 555 mm 638 mm 114 kg 2,54 kg/s 8,6 : 1 650 ch 501 ch
C30P 1 041 mm 555 mm 638 mm 114 kg 2,54 kg/s 8,6 : 1 650 ch 501 ch
C40B 1 040 mm 555 mm 638 mm 127 kg 2,77 kg/s 9,2 : 1 715 ch 613 ch
C47B/M 1 040 mm 555 mm 638 mm 124 kg 2,77 kg/s 9,2 : 1 650 ch 600 ch
C47E[10] 1 091 mm 630 mm 630 mm 133 kg 9,2 : 1 700 ch

Notes et référencesModifier

  1. a et b (en) A look back at development of the Model 250 Turbine Engine 2009, p. 16.
  2. a b c d et e (en) « About the Rolls-Royce M250 Turboshaft Engine », PowerWeb, (consulté le 9 novembre 2016).
  3. (en) A look back at development of the Model 250 Turbine Engine 2009, p. 14.
  4. (en) A look back at development of the Model 250 Turbine Engine 2009, p. 17.
  5. (en) A look back at development of the Model 250 Turbine Engine 2009, p. 18.
  6. (en) « The little engine that did », Vertical Mag, (consulté le 9 novembre 2016).
  7. (en) « Rolls-Royce/Allison Model 250 Applications », sur http://www.atlasaviation.com/, Atlas Aviation (consulté le 9 novembre 2016).
  8. a b et c (en) « M250 Turboshaft overview », Rolls-Royce plc, (consulté le 9 novembre 2016).
  9. (en) Taylor 1962.
  10. (en) « M250-C47E Turboshaft Specification » [PDF], Rolls-Royce plc. (consulté le 9 novembre 2016).

Voir aussiModifier

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Articles connexesModifier

BibliographieModifier

  : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

  • (en) A look back at development of the Model 250 Turbine Engine, Rolls-Royce, , 49 p. (lire en ligne [PDF]).  
  • (en) John W.R. Taylor, Jane's All the World's Aircraft 1962-63, London (UK), Sampson, Low, Marston & Co Ltd, .  

Liens externesModifier