11 Agosto 2020

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Descrizione del Pratt & Whitney PT6A

La nascita del PT6A

Era il 1957 quando, a seguito di un’ opportunità commerciale, la Pratt & Whitney Canada assegnò ad un gruppo di talentuosi ingegneri appena laureati il compito di realizzare un motore a turbina sfruttando i ricavi ottenuti dall’attività aziendale di commercio di parti di motori a pistoni.

Nel Dicembre del 1963 la P&WC produsse il primo motore turboelica PT6 della storia. Il PT6A-6 fu consegnato alla Beech Aircraft Company e montato sul Beech 87, più tardi noto con il nome di King Air.

Il team di ingegneri che sviluppò il PT6A negli anni sessanta.
Dodici uomini chiave nel team di progettazione del motore PT6: Gordon Hardy, Jim Rankin, Fernand Desrochers, Fred Glasspoole, Ken Elsworth, Allan Newland, Pete Peterson, Hugh Langshur, Jean-Pierre Beauregard, Elvie Smith, Dick Guthrie e Thor Stephenson.

Da lì in poi il PT6A, ha segnato importanti traguardi nella propulsione aerea in ambito civile. Il successo e la popolarità di questo propulsore, derivati dall’efficienza in termini di prestazioni e consumi alle quote medio-alte e al peso in rapporto alla fascia di potenza che va dai 500 ai 900 SHP, andando quindi a colmare la necessità per quel determinato segmento di mercato.

Ad oggi infatti si contano più di 51.000 motori consegnati con più di 130 applicazioni diverse.

Descrizione tecnica di un PT6A

Un motore PT6A. Photo credits to Matti Blume
Un motore PT6A. Photo credits to Matti Blume

La descrizione che segue, seppur schematica, vuole rappresentare il funzionamento generale di buona parte dei motori PT6A.

Da destra a sinistra i PT6A sono costituiti da: scatola degli accessori, compressore assiale a tre stadi, compressore centrifugo, turbina del compressore, turbina di potenza, albero del riduttore di giri, primo stadio del riduttore di giri, secondo stadio del riduttore di giri e l’albero sul quale è montata l’elica.

Schema di un motore Pratt & Whitney PT6A
Schema di un motore Pratt & Whitney PT6A

Una delle caratteristiche costruttive del PT6A è che a differenza degli altri turboelica, il percorso del fluido operativo, cioè l’aria, avviene all’inverso.

L’aria non entra direttamente dalla parte anteriore del carter del motore ma viene convogliata, attraverso una serie di condotti sagomati nascosti dalla cappottatura del motore, dalla parte posteriore, in prossimità della scatola degli accessori per poi procedere verso le turbine di compressione.

L’aria, prima di arrivare al primo stadio di compressione, è comunque filtrata grazie al separatore inerziale e alla griglia di protezione che impedisce l’inghiottimento di corpi estranei e detriti all’interno del motore.

Separatore Inerziale della presa d'aria del PT6A
Separatore inerziale della presa d’aria del PT6A

I compressori assiali si occupano di comprimere l’aria in tre diversi stadi di compressione. A potenza massima il compressore del PT6A viene attraversato da un flusso d’aria di circa 3 kg/sec sottoposto ad un rapporto di compressione di 7:1.

L’aria raggiunge le camere di combustione, quest’ultime alimentate da 14 iniettori e da 2 candele di accensione dove, il 25% del fluido operativo viene bruciato mentre il restante 75% partecipa al raffreddamento del motore e alla diluizione dei gas di scarico.

Flusso inverso del fluido operativo in un PT6A, in giallo le camere di combustione, in rosso i gas di scarico
Flusso inverso del fluido operativo in un PT6A, in giallo le camere di combustione, in rosso i gas di scarico

La turbina di potenza monostadio, svincolata dall’albero dei compressori, è libera, ed è questa turbina che trasmette all’albero del riduttore di giri il movimento necessario per il primo stadio di riduzione di giri.

Componenti attivi in un PT6A, in viola la sezione dei compressori assiali, in arancione la turbina libera che aziona l'albero del riduttore di giri, in giallo la sezione dell'elica.
Componenti attivi in un PT6A, in viola la sezione dei compressori assiali, in arancione la turbina libera che aziona l’albero del riduttore di giri, in giallo la sezione dell’elica.

Il riduttore di giri si occupa, attraverso il primo e il secondo stadio di riduzione, di portare la rotazione dell’albero della turbina libera da 33.000 RPM ai 2.200 RPM che è la velocità di rotazione massima dell’elica.

Sezione del riduttore di giri del PT6A
Sezione del riduttore di giri del PT6A

Gli scarichi hanno dei bocchettoni di espulsione ricavati sul carter dove sono collegati due tubi di scappamento che spingono i gas di scarico all’esterno del motore ed in senso favorevole al moto dell’aereo, in ogni caso lontano dalla cabina e dai passeggeri.

Infine la scatola degli accessori contiene il serbatoio dell’olio lubrificante e tutti gli altri ingranaggi per l’alimentazione dei vari servizi azionati dall’albero dei compressori.

La scatola degli accessori di un motore PT6A
La scatola degli accessori di un motore PT6A

Alcuni aeromobili che montano il PT6A

Come funziona un PT6A (video)

Nota finale:

In realtà i primi studi sull’impiego del motore a turbina furono in ambito militare, a cominciare da Alan Arnold Griffith nell’ambito del progetto Royal Aircraft Establishment RAE nel 1926, poi il brevetto consegnato da György Jendrassik nel 1929. E’ nel 1944 che apparse al pubblico, sulla rivista Flight, il primo prototipo di turboelica molto somigliante al Rolls Royce più tardi commercializzato.


Riferimenti:

https://trace.tennessee.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2648&context=utk_chanhonoproj

http://www.pt6nation.com/en/articles/article/best-of-the-pt6-nation-the-legend-tells-its-story/

http://theparoenhouse.blogspot.com/2015/05/engine-pt6a-27.html

http://blog.covingtonaircraft.com/2015/11/17/aircraft-powered-by-the-pt6a/


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