J71

Allison, USA

	McDonnell F3H-2 Demon
	Douglas B-66 Destroyer
	Northrop SM-62 Snark
	Martin P6M SeaMaster
	Northrop XF-89E Scorpion
	Boeing B-56
	Republic YF-105
	McDonnell F-101
	Douglas F4D
	Douglas DC-8
	North American F-86
	McDonnell Model 90

Přestože poválečný vývoj amerických proudových motorů byl z velké části v kompetenci General Electric, bylo dokončení vývoje prvního velkého amerického proudového motoru s osovým kompresorem, s původním firemním označením TG-180, přesunuto z GE do Allison Division of General Motors. Zde byly pro pozdější sériovou výrobu lepší podmínky. Tento motor pak dostal vojenské označení J35 a dočkal se značného rozšíření a výroby v počtu přesahujícím 14000 kusů.

Krom výroby J35 a vývoje dalších motorů byl v Allisonu vyvíjen také silnější následovník motoru J35, který by jej nahradil na výrobních linkách. Tímto novým motorem byl J35-A-23, přeznačený na J71. Liché číslo naznačuje, že byl vývoj sponzorován ze strany USAF, nikoliv US Navy. S vývojem této téměř dvojnásobně výkonné varianty se začalo v dubnu 1949 ¹⁾.

Dvojnásobného tahu oproti svému předchůdci, ale při zachování stejného průměru bylo dosaženo zvýšením průtokového množství pomocí zmenšení průměru kužele na vstupu vzduchu a prodloužení lopatek kompresoru. Dále bylo přidáno 5 stupňů kompresoru, dvě spalovací komory a dva stupně turbíny.

První varianta J71 byla dokončena do roku 1950, několik prvotních exemplářů tohoto motoru bylo už v tomto roce poprvé spuštěno, první 1.4.1950. Letové zkoušky probíhaly prokazatelně minimálně na létající laboratoři B-45. Do pumovnice letounu byla umístěna vysouvatelná gondola pro J71, který se za letu spustila pod letoun. Pro servisování testovaných J71 na zemi musel být letoun hydraulicky zvednut, nebo naveden nad servisní šachtu. Letoun byl hotov v prosinci 1952, začátkem roku 1953 byl letoun přelétnut na Edwards AFB, kde letoun testoval 3, nebo 4 motory J71. Do vzduchu se motor J71 dostal poprvé 25.5.1953. Od svého prvního spuštění prošel motor velkým množstvím úprav, byl prakticky celý předesignován, a finální konstrukční schéma tohoto celoocelového motoru mělo 16-stup. kompresor, prstencově-trubkový spalovací prostor s deseti plamenci a 3-stup. turbínu.

Současně se samotným jádrem motoru bylo vyvinuto množství nových komponentů a agregátů - elektro-hydraulický řídící systém, ochranné mříže pro vstupní ústrojí, komora přídavného spalování atd.

Konstrukční schéma jedné z verzí, J71-A-11, je následující:

• Vstup do motoru je u této verze vybaven vyklápěcími mřížemi, které chrání kompresor motoru před nasátím ledu a dalších cizích objektů. Toto zařízení je instalováno u všech motorů pro letouny B-66, což jsou J71-A-9, J71-A-11 a J71-A-13. Více o tomto systému níže v tomto článku. Vstupní ústrojí motoru verze J71-A-2 je poněkud jiné. Postrádá ochranné mříže, ale především je rozděleno na dvě části, mezi kterými jsou umístěny agregáty motoru.
• Kompresor je 16-stupňový. Lopatky vstupního rozváděcího věnce jsou dvoupolohové. U dřívějších modelů odpovídalo otevřené, resp. uzavřené poloze natočení -5, resp. +15°, u novějších modelů toto bylo na základě výzkumů NACA pravděpodobně změněno na 0, resp. 20°. Do 74% otáček jsou lopatky uzavřené, při vyšších otáčkách jsou otevřené. Vnější průměr rotoru (konce lopatek) je pro všechny stupně 851 mm, vnitřní průměr kanálu je u prvního stupně 468 mm, u posledního stupně 766 mm.
  
  Na osmém stupni jsou čtyři akcelerační odpouštěcí ventily, které vypouští vzduch vně motoru. Ventily se uzavírají po dosažení otáček hřídele 5300 min^-1. Odvod vzduchu těmito ventily je při otáčkách 3500 min^-1 7% a klesá na 4% při 5300 min^-1. Uzavření a otevření ventilů zajišťuje vzduch odebíraný za kompresorem a přes solenoidový ventil přiváděný k válcům řízení ventilů.
  
  Kompresor má odvod vzduch pro přetlakování střední části jádra motoru, pro tento účel je odebíráno 1,4+-0,4% vzduchu, odvod pro přetlakování zadní části jádra motoru odebírá 1,6+-0,5% vzduchu. Na výstupu z kompresoru je odebírán vzduch pro chlazení turbíny, ten je veden mezi kola turbíny a dostává se zpět do hlavního proudu. Pro chlazení turbíny je odebíráno 1,4+-0,2% vzduchu. Na spodní části kompresorové skříně je rozloženo příslušenství motoru.
  
  Parametry kompresoru J71-A-2 testovaného v NACA na přelomu let 1955 a 1956 jsou uvedeny v tabulce. Hodnoty platí pro otevřené lopatky vstupního rozváděcího věnce, zavřené akcelerační ventily a plně uzavřenou výstupní trysku. Hodnoty se mohou mírně lišit u různých verzí motoru, protože kompresor během svého vývoje podstoupil několik změn, které měly za cíl zvýšit stabilitu jeho práce.
  
  

  Otáčky	Průtokové množství vzduchu	Stlačení na kompresoru	Účinnost	Poznámka
  min-1	kg.s-1	-	%	-
  5950	72,5	7,9	82	otáčky na normální režim motoru
  6100	74	8,25	82	otáčky maximálního režimu dřívějších variant J71
  6175	75	8,45	81	otáčky maximálního režimu pozdějších variant J71

  
  
• Spalovací komora je kombinovaná prstencová-trubková s deseti plamenci, vzájemně propojenými průšlehovými trubkami. Palivo JP-4 je dodáváno deseti duplexními palivovými tryskami. Zapalování zajišťují dvě zapalovací svíčky v komoře č. 4 a č. 6. Vnější plášť spalovacího prostoru byl dvoudílný, podélně dělený, z nerezavějící oceli. V přední části vnějšího pláště je otvor pro odvedení nespáleného paliva
• Turbína je třístupňová s konstantním vnějším průměrem 851 mm. Vnitřní průměr je na prvním stupni 676,5 mm, na druhém stupni 635 mm a na třetím stupni 593 mm.
• Prodlužovací roura
• Výstupní tryska je mnohasegmentová, s plynule regulovatelným průřezem. Průřez je regulován podélným pohybem vnější ejektorové trysky, což spůsobí sevření/rozevření segmentů vnitřní trysky. Pohyb ejektorové trysky je zajištěn hydraulikou. Vnější ejektorová tryska nasává vzduch z motorové gondoly a pomáhá chladit vnitřní trysku. Vnější ejektorová tryska J71-A-11 nemá změnitelný průřez. Výstupní tryska je otevřená do 87% otáček, při vyšších otáčkách se začíná uzavírat.

Konstrukční schéma jádra motoru je podobné pro všechny verze J71, rozdíly jsou v použité komoře přídavného spalování, výstupní trysce, umístění agregátů a už zmíněného vstupního ústrojí.

Všechny J71 mají elektro-hydraulický řídící systém firmy Minneapolis-Honeywell Regulator Co., který značně automatizuje řízení motoru. Řídící systém motoru nechává při otáčkách pod 5300 min^-1 otevřené akcelerační odpouštěcí ventily kompresoru, zavřené lopatky vstupního rozváděcího věnce a otevřenou trysku. Při otáčkách 5300 min^-1 se uzavírají odpouštěcí ventily, otevírá rozváděcí věnec a tryska se začíná se vzrůstajícími otáčkami uzavírat. Olejový a hydraulický systém je integrální, motor je tedy v tomto ohledu soběstačný. Možství oleje v olejové nádrži je 21 litrů, typ oleje je MIL-L-7808. Olejový systém je uzavřený, použitý olej je odsáván z předního ložiska, ale i ze středového a zadního zpět do olejové nádrže. Hydraulický systém motoru pracuje s kapalinou MIL-0-5606. Hydraulická kapalina je použita k ovládání vstupních mříží, natáčecích lopatek rozváděcího věnce kompresoru a k ovládání trysky.

Motor je roztáčen vzduchovou turbínou, stlačený vzduch mohl dodávat například pozemní generátor firmy Solar. V případě letounu B-66 mohl být po spuštění prvního motoru ten druhý nastartován stlačeným vzduchem z vysokotlakové části již běžícího motoru. U letounů F3H mohl být generátor stlačeného vzduchu nesen také ve formě závěsného zařízení pod trupem letounu.

Přídavné spalování

Pro J71 byly vyvinuty dva typy přídavného spalování. Jeden typ má menší spalovací komoru a je určen pro vzlet a činnost v malé nadmořské výšce a byl použit například na J71-A-4 a J71-A-6 pro letouny SeaMaster. Druhý typ je výrazně větší a je určen k použití u bojových letounů, ve velkých výškách. Zástupcem je zde J71-A-2 pro letouny Demon. Přídavné spalování bylo na motorech J71 testováno poprvé v červnu 1951.

J71, fotka z roku 1952, z raného stádia vývoje. Motor má nainstalovánu komoru přídavného spalování, ale ještě s ejektorem bez změnitelného průřezu.

Kritika konstrukce

Pokud bylo něco vytýkáno konstrukci J71, pak to bylo jeho jednorotorové uspořádání, což počas vývoje vedlo k předsudku, že motor nebude pracovat dostatečně efektivně. Například britský protějšek tohoto motoru, Rolls-Royce Olympus, prvně spuštěný v květnu 1950 již měl dvouhřídelové uspořádání. Jednohřídelový kompresor motoru J71 však poskytoval velmi vysoký poměr stlačení, dokázal zpracovat velké množství vzduchu a motor tak byl v těchto parametrech a také v přepočtu výkonu na vstupní plochu téměř na světové špici. Dosažení takové úrovně komprese jednohřídelovým kompresorem bylo velkým oříškem a nakonec i velkým vývojovým úspěchem firmy Allison, která byla po dlouhém vývoji J71 se zvoleným schématem spokojena a odmítala další kritiku tohoto uspořádání.

Přes tento úspěch byl ale vývoj J71 komplikovaný a zdlouhavý a ani v provozu motor nijak nezářil, spíše naopak. Neposkytoval dostatečný výkon letounům, pro které byl vybrán - a to především za vyšší okolní teploty; papírová spotřeba sice byla blízko průměru své doby, ale motor byl posádkami hodnocen jako velmi žíznivý; motory byly složité a drahé na údržbu a hlučné. Motory trpěly řadou problémů - měly problémy ve zhoršeném počasí, lopatky kompresoru u starších verzí kolidovaly s kompresorovou skříní, starší verze byly náchylné na pumpáž, zastavovaly se nejen při střelbě z palubních kanónů, ale dokonce i při pojíždění, několik motorů v letounech shořelo, nebo za letu rovnou explodovalo. Piloti motory J71 pro tyto důvody doslova nesnášeli.

Přes všechny tyto problémy zdroje hovoří o řadě variant J71. Byly to jak motory bez přídavného spalování, tak motory s krátkým přídavným spalováním pro vzlet a operace v nízkých výškách, dále motory s velkou komorou přídavného spalování pro použití ve velkých výškách na stíhacích letounech, konečně tu byly také tzv. postradatelné varianty, určené pro střely s plochou dráhou letu. Motory J71 byly vyráběny ve třech sériích. J71-A-3 byl jediný motor série I. Motory série IA měly nižsí hmotnost částečně dosaženou také snížením počtu lopatek. Tyto úpravy se dostaly do verzí A-9 a A-2. Série II měly další snížení hmotnosti a přepracovaný kompresor podle poznatků získaných z měření NACA. Allison dodal mezi lety 1952-1958 celkem 1707 kusů J71, verzí s i bez přídavného spalování. Cena jednoho motoru (J71-A-9) v roce 1954 vycházela zhruba 123 000 USD (vypočteno z hodnoty objednávky 275 motorů pro B-66A v celkové hodnotě 34 mil. USD).

Seznam ve zdrojích zmiňovaných variant následuje. Další podrobnosti k jednotlivým variantám naleznete v odstavcích níže, ty jsou děleny podle typů letounů, pro který byl ten který motor určen.

Použití na letounech Douglas B-66 Destroyer

Počátkem 50. let začal v USA vznikat nový bombardovací/průzkumný letoun B/RB-66, pozemní verze námořního letounu A3D. Původně pro něj byly zvažovány motory J40-WE-5, kvůli jejich značné nespolehlivosti však byla 17.5.1952 vypsána soutěž na novou pohonnou jednotku. Té se zůčastnily motory J57, J71, J73 a nepochopitelně i J40. 23.6.1952 bylo rozhodnuto o použití J71, byl vybrát na základě vhodného tahu, dobrých možností sériové výroby a stupně dokončení. J40 vypadl z jasných důvodů, J73 byl odepsán z technických důvodů a J57 nevyhrál kvůli velkému zájmu o jeho výrobu pro jiné letouny, což je přinejmenším trochu podivný argument. Z technického hlediska bylo vítězství J71 neopodstatněné, protentokrát zvítězily politické síly.

Pro letoun B/RB-66 byl tedy vyvíjen motor J71-A-9 o tahu 42,57 kN, práce na něm však nabíraly zpoždění. 50-hodinový kvalifikační test motor podstoupil až během října 1953, od tohoto okamžiku jej bylo možné začít testovat za letu. 150-hodinový test motor absolvoval až v červnu 1954, tímto byl motor kvalifikován k použítí na sériově vyráběných letounech ²⁾. Je nutno dodat, že tyto testy proběhly mnoho měsíců po původně slibovaném termínu. První motory YJ71-A-9 dostal Douglas už 15.9.1953, letoun RB-66A vzlétl poprvé 28.6.1954.

Nehledě na dokončení testů a provedení prvních letů nebyl motor J71 stále zdaleka "dospělý". Motor trpěl řadou problémů - pomalou akcelerací, náhlým přerušením spalování a pumpáží. Přes snahu pilotů prosadit přehodnocení použité pohonné jednotky a nasadit místo J71 ověřené J57, bylo opět potvrzeno dřívější politické rozhodnutí - letouny B-66 stále měly používat J71.

Problémy dřívější verze J71 se Allison snažil napravit s motorem J71-A-11, u kterého byly akcelerační odpouštěcí ventily instalovány nikoliv na šestnáctém stupni kompresoru, ale na osmém stupni. Motor měl i další úpravy ³⁾ a dosahoval tahu 43,15 kN. Motor byl instalován do 18.-57. B-66B, 21.-128. RB-66B a do 36 kusů RB-66C. Nové motory dostaly i dřívější letouny B-66 a to zřejmě včetně všech pěti RB-66A.

Přes to všechno byl kompresor motoru J71-A-11 stále náchylný k odtrhávání proudění od lopatek a ke vzniku pumpáže a Allison byl nucen provést další úpravy. Výsledkem byl motor J71-A-13 o tahu 45,37 kN. Ten byl instalován do posledních 16 B-66B, 17 RB-66 a všech 36 kusů WB-66D. Motor později nahradil motory J71-A-11 u většiny dřívějších Destroyerů. U této verze motoru byly odpouštěcí akcelerační ventily na 8. a za 16. stupněm kompresoru.

Ani J71-A-13 nebyl zcela bez problémů - byl příliš složitý a drahý na údržbu a vykazoval vysokou hladinu hluku při provozu (akustickými projevy vyvolané vibrace vedly k přílišnému namáhání a poškození konstrukce letadla).

Všechny verze motorů pro B-66 měly ve vstupním ústrojí mříže, chránící před nasátím ledu a dalších cizích objektů do kompresoru. Mříže mohly být vysouvány a zasouvány buď pilotem, nebo automatikou. V případě řízení automatikou vysouvaly se při plném vytažení podvozku a zajištění, zasouvaly se v okamžiku zahájení zasouvání podvozku. Samotný pohyb jednotlivých mříží zajišťují hydraulické písty, přiváděný tlak je řízen elektricky pomocí solenoidu. Ukázalo se, že mříže měly významný negativní vliv na výkon, snižovaly vzletový tah až o 10% ⁴⁾, což u podmotorovaného letounu B-66 byl velký problém. Proto byly ochranné mříže v praxi ovládány manuálně. Po spuštění motoru a před zahájením pojíždění byly aktivovány, po najetí na vzletovou dráhu a před zvýšením otáček motoru byly mříže deaktivovány. To, že mříže snižovaly výkon a neposkytovaly dostatečnou ochranu před cizími objekty, vedlo 10.2.1968 k deaktivaci tohoto systému u všech motorů.

Motor J71-A-11 v roce 1957 podstoupil pozemní testy, při kterých byl palivem plynný vodík. Ukázalo se, že s vodíkem může motor pracovat ve výrazně větších výškách - se standardním palivem JP-4 motor pracuje uspokojivě do výšky 18300 - 19800 m a až do výšky 24400 m je možné udržet spalovací proces v motoru; s vodíkem motor pracoval uspokojivě minimálně do simulované výšky 27100 m, to byl totiž limit testovacího zařízení.

Nyní ještě několik technických detailů k motoru J71-A-11 a J71-A-13.

Výstupní teplota plynů T4 motoru J71-A-11

• 532°C - nejlepší vyvážení mezi letovou rychlostí a životností motoru
• 643°C - maximální povolená stabilizovaná teplota (při použití vstupních ochranných mříží s teplota zvyšuje asi o 7°C)
• 643-732°C - při akceleraci (po dobu 20 sekund) a při spouštění (po dobu 30 sekund) může okamžitá teplota dosahovat těchto hodnot. Pokud běži motor s touto teplotou déle, událost a délka jejího trvání se zaznamenávají.
• 732-788°C - zaznamenává se
• >788°C - zaznamenává se, akumulovaný limit je 1 minuta
• >857°C - zaznamenává se, akumulovaný limit je 15 sekund
• >927°C - zaznamenává se a motor se demontuje

Otáčky motoru J71-A-11

• 64 +2 -0% - pozemní volnoběh
• ??? - normální režim, kdy je teplota T4 532°C a motor dosahuje nejlepšího vyvážení mezi letovou rychlostí a životností motoru. Jde o maximální trvalý režim.
• 100 +- 0,5% - běžné maximální stabilizované pozemní otáčky (vzletový režim), časové omezení 5 minut
• 100% - vojenský režim (letový?), časové omezení 30 minut
• 102% - pokud stabilizované otáčky překročí tuto hodnotu, musí být přenastaven řídící systém
• 103% - pokud stabilizované otáčky překročí tuto hodnotu, musí být motor vymontován a zkontrolován
• 105% - pokud okamžité otáčky překročí tuto hodnotu, musí být motor vymontován a zkontrolován

Otáčky motoru J71-A-13

• 55 +1,3 -0,4% - pozemní volnoběh
• ??? - normální režim, kdy je teplota T4 532°C a motor dosahuje nejlepšího vyvážení mezi letovou rychlostí a životností motoru
• 99,5% (6100 min^-1) - vojenský režim, bez omezení
• 100,7 +- 0,5% (6175 min^-1) - běžné maximální stabilizované pozemní otáčky (vzletový režim), časové omezení 5 minut
• 102,7% - pokud stabilizované otáčky překročí tuto hodnotu, musí být přenastaven řídící systém
• 103,7% - pokud stabilizované otáčky překročí tuto hodnotu, musí být motor vymontován a zkontrolován
• 105,7% - pokud okamžité otáčky překročí tuto hodnotu, musí být motor vymontován a zkontrolován

Vzhledem k tomu, že indikátory otáček a dalších parametrů nejsou zcela přesné, je povoleno vzlétat s indikovanými otáčkami 99,7 - 102,7%.

Akcelerace motoru J71-A-13

• Z volnoběhu na vojenský tah - 10 sekund (IAS > 150 kt, H < 6000 ft)
• Z volnoběhu na maximální možný tah - 15 sekund (IAS > 150 kt, H < 6000 ft)
• Z volnoběhu na vojenský tah - 14 sekund (SLS, teplota vzduchu > -18°C)
• Z volnoběhu na maximální možný tah - 15 sekund (SLS, teplota vzduchu > -18°C)
• Z maximálního tahu na volnoběh - 15 sekund (SLS, teplota vzduchu > -18°C)

Výstupní teplota plynů T4 motoru J71-A-13

• 532°C - nejlepší vyvážení mezi letovou rychlostí a životností motoru
• 592-656°C - běžná teplota při vojenském režimu s otáčkami 99,5%. Širší rozsah je dán rozsahem teplot vnějšího vzduchu od -23 do 38°C.
• 665-671°C - teplota při vzletovém režimu s otáčkami 100,7%
• 671°C - maximální povolená stabilizovaná teplota. Pokud stabilizovaná teplota překročí tuto hranici, musí být tato událost zaznamenána. Při 10 záznamech musí být motor prověřen.
• 671-730°C - při akceleraci (po dobu 20 sekund) a při spouštění (po dobu 30 sekund) může okamžitá teplota dosahovat těchto hodnot. Pokud běži motor s touto teplotou déle, než 30 sekund, událost a délka jejího trvání se zaznamenávají. Pokud celková akumulovaná doba v záznamech dosáhne 10 minut, motor musí být prověřen, zda nejsou poškozeny komponenty horké části
• 730-790°C - zaznamenává se při délce trvání přes 15 sekund, akumulovaný limit je 3 minuty
• 790-855°C - zaznamenává se při délce trvání přes 5 sekund, akumulovaný limit je 1 minuta
• 855-925°C - zaznamenává se vždy, akumulovaný limit je 15 sekund
• >925°C - zaznamenává se a motor se demontuje

Absence akceleračních ventilů za 8. stupněm kompesoru naznačuje, že by se mělo jednat o motor J71-A-9.

J71-A-11, na druhém snímku není z logistických důvodů namontován přední kužel, ve vstupním ústrojí jsou vidět schované ochranné mříže, chránící před nasátím cizích objektů.

J71-A-11

J71-A-13 v leteckém muzeu Pima Air and Space.
Vystavený motor má sériové číslo A-801496.
Autorem poslední fotky je Colin Grayson (flickr)

J71 [aerofax]

J71-A-13

Použití na letounech Demon

V roce 1952, ještě před vzletem prvního sériového F3H-1N, požádalo vedení McDonnell Aircraft, ze strachu, že nedostatečně výkonný a problémový J40 by mohl stáhnout ke dnu celý program F3H, Bureau of Aeronautics o zvážení použití jiného motoru pro tento letoun. Bureau of Aviation nejprve otálelo, protože s J40 se stále počítalo i v mnoha projektech právě vyvíjených letounů. Přesto bylo nakonec McDonnell povoleno provést studii vhodnosti motoru J71 pro letouny F3H.

Po mnoha problémech s motory J40 a po dočasném uzemnění letounů F3H-1 byl do jednoho z nich (F3H-1N, č. 133519) nový motor J71 nainstalován a letoun byl zalétnut koncem října 1954.

Motor J71 byl o něco těžší, než J40, což zvýšilo celkovou hmotnost letounu a vyžádalo si zvětšení křídla. První ze dvou prototypů nového letounu F3H-2N (č. 133520) vzlétnul 11.1.1955, v témže měsící Navy také úspěšně dokončila vyhodnocovací zkoušky J71. Počínaje 61. vyrobeným Demonem byly už všechny nové letouny vybaveny motorem J71.

První sériový F3H-2N vzlétl v červnu roku 1955. McDonnell dodal 140 sériových F3H poháněných J71-A-2. Motor J71-A-2 byl později nahrazen za J71-A-2A a J71-A-2B. Dalším typem s motory J71-A-2 byl F3H-2M, těch bylo US Navy dodáno 80 ks, první vzlétl v září 1955, do služby se dostal v dubnu 1956. Motory J71 tedy alespoň částečně zachránily čest Demonů, která byla značně narušena debalkem prvních F3H, které postihlo několik havárií a jejich provoz byl zakázán. To vše především díky nespolehlivým a slabým motorům J40.

Jak bylo zmíněno, J71-A-2 má komoru přídavného spalování optimalizovanou pro provoz ve větších výškách. Komora je 3350 mm dlouhá (od turbíny po konec trysky?) a má průměr 1016 mm. Přídavné spalování se spouští dvěma zapalovači umístěnými za turbínou. Každý zapalovač má sedm palivových trysek, které přidávají palivo do horkých plynů, proudících z turbíny, palivo se samo vznítí a plamen pak zažehne hlavní palivo přídavného spalování. Střední rychlost na vstupu do systému přídavného spalování je 113 m/s. Samotná dodávka paliva pro přídavné spalování je zajištěna 22 rozstřikovými tyčemi, 216 mm před stabilizátory plamene. Stabilizátor plamene sestává ze dvou kruhů s profilem do písmene V a jejich šesti radiálními spojkami opět s profilem V, stabilizátor zabíral zhruba 30% plochy kanálu. Vnitřní chladící plášť komory přídavného spalování je zvlněný a perforovaný až do vzdálenosti 813 mm od stabilizátoru plamene. Výstupní tryska reguluje výstupní průřez od 0,232 do 0,418 m². Opět je použita i ejektorová tryska, ta je v případě tohoto motoru už mnohasegmentová a také s měnitelným výstupním průřezem.

V případě selhání hydraulického systému zůstala výstupní tryska v otevřené pozici. V takového konfiguraci by motor ani na maximální režim neposkytoval dostatečný tah pro bezpečné přistání. Z totoho důvodu umožňoval řídící systém motoru použít přídavné spalování v celém rozsahu otáček a částečně tak kompenzovat ztráty kvůli nefunkční trysce.

U motorů J71-A-2 je zajímavé umístění agregátů a dalšího příslušenství mezi dvěma přívodními kanály vzduchu do kompresoru.

J71-A-2, ve spodní části obrázku je předchůdce J35

J71-A-2. Na třech snímcích přídavného spalování je zajímavé, že vnitřní plášť ze zvlněného plechu je patrně na tomto muzejním exponátu nainstalovaný opačně. Perforace plechu má být hned za stabilizátory plamene, nikoliv až před trysku. Na posledních dvou snímcích ze zajímavé umístění odpouštěcích ventilů na kompresoru. Ty jsou zde na 5. a 11. stupni a jedná se tak pravděpodobně o nějakou z pozdějších variant J71-A-2. Autorem poslední fotky je Steffen Kahl, link.

J71-A-2, parametry bez přídavného spalování (informace z února 1956)

J71-A-2, komora přídavného spalování.

J71-A-2, schéma komory přídavného spalování s kruhovým i radiální stabilizátory.

J71-A-2, upravená komora přídavného spalování bez radiálních stabilizátorů, s úpravami palivových trysek a s větším chladícím prostorem mezi plášti komory. Takováto komora byla testována v NACA roku 1955 a nepodařilo se ověřit, zda se poté používala na některých sériových motorech.

Použití na letounech SeaMaster

14.7.1955 se ke svému prvnímu, dvouhodinovému letu vznesl zajímavý letoun Martin Sea Master. Šlo o prototyp čtyřmotorového strategického bombardéru s možností vzletu a přistání na vodě. První letouny XP6M-1 měly motory J71-A-4, u pozdější verze YP6M-1 byly motory nahrazeny za verzi J71-A-6, motory byly navíc o 5° odkloněny od trupu tak, aby nebyla ocasní část letounu příliš namáhána při použití přídavného spalování. Motory J71-A-4 a A-6 měly krátkou komoru přídavného spalování, to bylo určeno pouze pro vzlet a pro let v malé výšce (pokládání min, průzkum atd). Přídavné spalování dávalo motorům tah 57,83 kN.

Sériové letouny P6M-2 již měly výkonnější motory J75, které dosahovaly vyššího tahu dokonce i bez přídavného spalování. Futuristický bombardér však se svou strategickou hodnotou neobstál před nově zaváděnými ponorkami s jadernými balistickými střelami a program byl po vyrobení několika sériových letounů 21.8.1959 zrušen.

J71-A-4

Použití na prostředcích Snark

V říjnu 1945 začalo USAAF s programem vývoje nových řízených střel, kterého se zůčastnil i Northrop se střelou s plochou dráhou letu, později označenou SSM-A-3 Snark (Model N-25). První exemplář byl vypuštěn až v dubnu 1951 a byl poháněn motorem J33-A-31. Počas probíhajících letových zkoušek se výrazně změnily požadavky na vyvíjený prostředek, což vedlo k přepracování střely Snark na mezikontinentální střelu s plochou dráhou letu Northrop Model N-69. Pro něj byly zvoleny právě motory J71, byly použity u verzí N-69A/B/C. Šlo o motor verze J71-A-3 o tahu cca 43,15 kN. První vypuštění tohoto prostředku se uskutečnilo 6.8.1953. Problematický motor neumožňoval dosáhnout požadovaných výkonů a byl u N-69D/E nahrazen za J57 - ten byl těžší, dražší, ale měl o 20% nižší specifickou spotřebu paliva. To umožnilo instalovat vylepšený, větší naváděcí systém, na úkor velikosti palivové nádrže. Všech střel N-69 (SM-62) byl postaveno jen zhruba 100. Prostředky byly ze služby vyřazeny už v červnu 1961.

Použití na dalších letounech a méně známé verze motoru

Motory J71 byly zvažovány pro řadu dalších letounů, většina těchto úvah nebyla realizována, jen hrstka dalších strojů (vedle dříve zmíněných) s motorem opravdu vzlétla, avšak jen v prototypovém stádiu.

10.6.1954 vzlétl s neforsážním motorem J71-A-3 letoun Northrop XF-89E Scorpion. Očekávalo se, že nové motory sníží spotřebu paliva a tím prodlouží dolet. Na verzi XF-89E byl přestavěn jeden F-89C, projek byl však zrušen.

Zhruba od roku 1950 se Boeing snažil přijít s modifikací B-47, která by zvýšila operační dolet. Zkonstruovány byly dva typy - YB-47C (budoucí B-56) se čtyřmi J71-A-5 v gondolách po jednom motoru a XB-47D se dvěma původnimi motory J47 a dvěma turbovrtulovými Wright T49. Oba letouny měly vzlétnout v roce 1954, projekt YB-47C byl však už v prosinci 1952 zrušen, druhý typ nakonec vzlétnul 26.8.1955, žádných objednávek od USAF se však nedočkal. Podrobnosti o variantě motoru J71-A-5 nejsou známy, jen zdroj [natmus] uvádí tah 47,6 kN a zdroj [fg1954-2304] tah 43,15 kN. Některé fotografie prototypu motoru naznačují, že měl být vybaven komorou přídavného spalování.

YJ71-A-5

S motory J71-A-7 s výškovým přídavným spalováním se původně počítalo pro prototypy YF-105. Maketa J71-A-7 byla 17.9.1953 odeslána do firmy Republic, motor se však ukázal jako nedostatečně výkonný a pro pohon letounu byl proto zvolen J75. 150 hodinový test motoru byl naplánován na červenec 1954, jestli se uskutečnil, nebo vývoj po odmítnutí ze strany firmy Republic skončil, není jistí.

Motor J71-A-7 byl společně s YJ67-W-1 a YJ73-GE-5 uvažován, jako jedna z možných pohonných jednotek v projektu palubního letounu McDonnell Model 90. Letoun nebyl realizován.

Maketa J71-A-7, motoru plánovaného pro letoun F-105

Mezi další letouny, u kterých byl motor J71 zvažován jsou McDonnell F-101 (Model 600-B53), Douglas F4D (Model 600-D3), Douglas DC-8 (Model 600-B49), North American F-86 (Model 600-B21, -B23, -B27, -B30), letoun firmy Grumman (Model 600-B22), letoun pro kladení min of firmy Martin a Convair (Model 600-B28). V případě posledního se možná jedná o již zmiňovaný člun Martin P6M SeaMaster a jeho poraženého konkurenta od firmy Convair.

Byla ještě postavena maketa Model 600-B38, což byl vlastně J71-A-11 se vzletovým přídavným spalováním pro letouny B-66. Pracovalo se také na Model 600-B44, to byl Model 600-B38 s obracečem tahu.

Zdroj [allison] ještě zmiňuje jednu verzi motoru, a sice Model 600-C1A. Mělo se jednat o první motor Allisonu s tryskou proměnlivého průřezu, motor byl postaven, ale nebyl nikdy otestován. Další podrobnosti však nejsou známy.

Poznámky:

CHARAKTERISTIKY MOTORŮ J71

Jako u všech jiných motorů, i v případě J71 platí, že ve zdrojích uváděné technické a výkonové charakteristiky se liší. To dokonce platí i v rámci jednoho zdroje. Například v jednom z dokumentů NACA, týkajícího se testování J71-A-2, je zmíněn bezforsážní tah uváděný výrobcem 10000 lbf (44,48 kN) a specifická spotřeba 97,4 kg.kN^-1.h^-1, z testů však vyplynuly hodnoty 9700 lbf (43,15 kN) a 101 kg.kN^-1.h^-1. Jiný dokument NACA udává tah 10200 lbf (45,37 kN). V případě motorů J71-A-11 udávají dokumenty NACA nejčastěji tah 9700 lbf (43,15 kN). Parametr, na kterém se zdroje shodují je snad jen vnější průměr rotoru kompresoru 851 mm. V tabulce tedy záměrně nechávám údaje z více zdrojů. Spolehlivější zdroj [allison] a [naca] je barevně zvýrazněn. Pokud později zjistím přesnější hodnoty, tabulku upravím, zatím si však neodvážím soudit, které údaje jsou správné.

Výmluvné gesto těch, kteří měli co do činění s motory J71.

Kde je možné motory J71 vidět

• National Museum of Naval Aviation (J71-A-2)
• Pima Air and Space Museum (J71-A-13)

Some sources of information and images:

• [allison] The Allison Engine Catalog 1915-2007
• [fg] časopis Flight
• [naca] http://digital.library.unt.edu
• [aerofax] Aerofax Minigraph 19: Douglas B-66 Destroyer
• Flight manual USAF series RB-66C. T.0.1B-66(R)C-1.,i.e. dash 1. Page 1-3, dated 1 Sep 1958
• RB/B-66B familiarization manual, 1.5.1956
• Flight manual USAF series B-66B, T.0.1B-66B-1, 15.1.1960
• Flight manual USAF series EB-66B, RB-66B, EB-66C, WB-66D & EB-66E, T.0.1B-66(E)B-1, 31.3.1969
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: YP6M-1 Seamaster
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: P6M-2 Seamaster
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: F-105, 12.1.1954
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: MF-3B
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: F3H-2N
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: F3H-2M
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: F-3C
• [sac] Standard Aircraft Characteristics: F-3B
• [pima] Pima Air and Space Museum
• http://awt.grc.nasa.gov/galleries/detail.np/detail-430.html
• [natmus] http://www.nationalmuseum.af.mil/factsheets/factsheet.asp?id=2676
• http://www.philsaeronauticalstuff.com/f3h/f3h.html
• http://www.google.com/patents/US2652131
• http://www.bobjellison.com/f3h_demon2.html
• http://www.flickr.com/photos/48113560@N03/7215830062/in/photostream/
• http://www.flickr.com/photos/steffenkahl/7388431870/sizes/l/in/photostream
• http://www.flickriver.com/photos/tags/model91/interesting/
• [wiki] Wikipedia
• komentáře techniků motorů J71 a pilotů B-66

Last update: prosinec 2013