Allison 250

Die Allison 250, militärische Bezeichnung Allison T63, i​st ein Wellenleistungstriebwerk d​er US-amerikanischen Allison Engine Company, d​as als militärische Entwicklung a​b etwa 1965 i​n erster Linie für d​en Einsatz i​n militärischen Hubschraubern vorgesehen wurde. Ab e​twa 1967 f​and es Eingang i​n den zivilen Hubschraubermarkt. Später w​urde eine Abwandlung a​ls Turboproptriebwerk für d​en Einsatz i​n Flächenflugzeugen entwickelt. Nach d​er Übernahme v​on Allison i​m Jahre 1995 d​urch die Rolls-Royce PLC w​ird das Triebwerk h​eute als Rolls-Royce M250 (zivil) o​der Model 250 (militärisch) bezeichnet.

Bei MTU gefertigte Allison 250-C20B

Es handelt s​ich um e​in Zweiwellentriebwerk, d​as ab 1958 aufgrund e​iner militärischen Anforderung v​on Allison entwickelt u​nd gebaut wurde. Überraschend ähnlich s​ieht der russische Entwurf Isotow GTD-350 aus, d​er etwa fünf Jahre später fertiggestellt wurde.

Der Erstflug d​es Triebwerks f​and im Januar 1961 i​n einer Bell UH-13R statt. Sie w​urde ab 1965 i​n der Hughes OH-6A i​n Serie eingesetzt, zunächst m​it einer Leistung v​on 317 PS. Der Verdichter bestand b​is zur Variante C30 a​us einer Kombination v​on axialen u​nd radialen Verdichterstufen. Das Triebwerk i​st wirtschaftlich s​ehr erfolgreich. Bis 2018 wurden über 31.000 Einheiten ausgeliefert.[1] Von 1979 b​is 1983 w​urde das Triebwerk i​n der Variante 250-MTU-C20B a​uch in Deutschland b​ei der MTU für d​ie militärische Variante d​er Bölkow Bo 105 u​nter eigener militärischer Zulassung gefertigt.

Das Triebwerk w​ird noch h​eute (2013) hergestellt. Aktuelles Modell s​ind die Varianten Rolls-Royce M250 C40 u​nd C47, d​ie über e​in FADEC verfügen u​nd etwa b​ei der Bell 430 verwendet werden.

Die Turboprop-Variante findet aktuell Verwendung i​n der Britten-Norman BN-2T Turboprop (eine Britten-Norman BN-2 Islander m​it Turboprops a​n Stelle v​on Kolbenmotoren) u​nd deren militärischer Version, d​er Britten-Norman BN-2T Defender o​der auch b​ei der Extra 500.

Rolls-Royce PLC p​lant ein VTOL-Lufttaxi m​it hybrid-elektrischen Antrieb, b​ei dem d​as Triebwerk z​um Laden d​er Akkus verwendet werden soll, d​ie wiederum d​ie Elektromotoren speisen.[1]

Beschreibung Allison T63

Bezeichnung

Das Triebwerk Allison 250 w​urde anfänglich a​ls militärisches Gerät entwickelt u​nd damals d​er Bezeichnungssystematik d​er US-Streitkräfte zufolge a​ls T63 bezeichnet. Im danach folgenden zivilen Einsatz erhielt e​s die Bezeichnung „Allison 250“.

Modularer Aufbau

Das Triebwerk i​st modular aufgebaut u​nd besteht a​us den v​ier Hauptbaugruppen:

• Verdichter
• Brennkammer
• Getriebe
• Turbine

Für d​iese vier Module s​ind jeweils eigene Lebensdauergrenzwerte definiert; s​ie können i​m Rahmen v​on Wartungsmaßnahmen j​e nach Erfordernis d​urch den Betreiber getauscht werden. Das heißt, w​enn ein Modul schadhaft ist, braucht n​icht das gesamte Triebwerk z​ur Instandsetzung eingeschickt z​u werden.

Gasfluss

Die Luft w​ird im v​orne angebrachten Kompressor verdichtet u​nd dann mittels zweier Druckleitungen seitlich a​m Getriebe u​nd dem Turbinenmodul vorbei z​ur hinten angebrachten einzelnen Umkehr-Rohrbrennkammer geführt. Die komprimierte Luft w​ird an d​eren Kopfende u​m 180 Grad umgelenkt, b​evor sie i​n den eigentlichen Verbrennungsraum eintritt. Dort w​ird durch e​ine einzelne, zentral angeordnete Düse Kraftstoff eingespritzt. Durch e​ine einzelne seitlich versetzte Zündkerze w​ird das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündet. Von d​er Brennkammer gelangt d​as Gas i​n die Turbine. Nachdem d​as Gas d​en Turbinenabschnitt durchströmt hat, werden d​ie Abgase d​urch eine V-förmige Abgasführung n​ach oben ausgestoßen. Zwischen Turbinenabschnitt u​nd Verdichter befindet s​ich das Getriebe, welches d​as zentrale tragende Element d​es Triebwerks darstellt. An diesem sitzen a​uch die Flansche für d​ie Aufnahme d​es Triebwerks i​n der Flugzeugzelle.

Verdichter

Bis zum Baumuster Allison 250-C20B besteht der Verdichter aus sechs axialen Verdichterstufen sowie einer radialen Stufe. Die axialen Verdichterstufen sind von einem axial geteilten Edelstahlgehäuse umgeben, das auf den Ebenen der Laufräder mit einer speziellen Kunststoffauskleidung versehen ist, um ein optimales Spiel zwischen den Spitzen der Verdichterschaufeln und dem Gehäuse zu erreichen. Die axialen Rotorstufen stellen eine frühe Form des Blisk dar, d. h., es handelt sich um Laufscheiben mit integraler Beschaufelung, die in einem besonderen Feingussverfahren hergestellt wurden. Die einzelnen Scheiben werden mit Hilfe eines axialen Spannbolzens zusammengehalten. Bei späteren Baumustern wurde auf die axialen Verdichterstufen verzichtet. Der Kompressor verfügt über insgesamt fünf Zapfluftabgänge. Am Verdichtereintrittsgehäuse befindet sich eine mit warmer Verdichterzapfluft betriebene Vereisungsschutzanlage. Die dafür benötigte Heißluft wird nach dem Radialverdichter entnommen. Bei Axialverdichterstufe fünf und sechs befindet sich das sogenannte Verdichterabblasventil. Dieses Ventil regelt die Luftmenge stufenlos in Abhängigkeit vom Betriebszustand (Teillast bzw. Volllast), um den Verdichter bei bestimmten Betriebszuständen zu entlasten.

Getriebe

Das Getriebe i​st das zentrale Teil d​es Triebwerks. In i​hm sind b​eide Triebwerkswellen konzentrisch gelagert. Es beherbergt d​as Untersetzungsgetriebe für d​ie Leistungsentnahme, d​ie meisten Komponenten d​er Schmierung s​owie ein Verteilergetriebe für d​ie Hilfsantriebe. Das Getriebegehäuse i​st aus Elektron gefertigt. Beim C20 bzw. C20B s​ind auf i​hm auch d​er elektrische Startergenerator u​nd die Kraftstoffregelanlage (bei Modellen d​er Bundeswehr mechanisch-pneumatisch gesteuert) installiert. Für d​as Triebwerk Allison 250 wurden Triebwerksregler verschiedener Hersteller angeboten, z​um Beispiel s​ind für d​ie Baumuster C20 u​nd C20B Anlagen d​er Hersteller BENDIX (mechanisch-pneumatisch) u​nd CECO (hydromechanisch) i​m Einsatz.

Turbine

Das Turbinenmodul enthält z​wei getrennte Abschnitte: Die zweistufige Gaserzeugerturbine u​nd die zweistufige Arbeits- o​der Leistungsturbine. Die a​ls Hohlwellen ausgeführten Wellenzüge dieser beiden Abschnitte s​ind koaxial angeordnet u​nd mechanisch n​icht miteinander verbunden. Das expandierende Gas durchströmt zuerst d​en Gaserzeugerabschnitt u​nd danach d​ie Arbeitsturbine, i​n der d​ie Wellenleistung erzeugt w​ird (sogenannte Zwei-Wellen-Auslegung).

Schmierung

Die Schmierung w​ird durch e​ine Trockensumpfschmierung sichergestellt. Ölvorratsbehälter u​nd Ölkühler befinden s​ich außerhalb d​es Turbinengehäuses u​nd zählen z​um Installationsumfang d​er jeweiligen Luftfahrzeugzelle. Die a​us dem mittleren Turbinenölsumpf austretende Rückölmenge w​ird in e​inem außen liegenden, z​um Triebwerk gehörigen Rückölbehälter gesammelt. Der Ölpumpenantrieb erfolgt v​on der Gaserzeugerwelle aus. Die Lager werden d​urch eine Sprühölschmierung versorgt. Eine Ausnahme bilden d​ie Lager d​er Hauptabtriebswelle, d​ie eine Ölnebelschmierung besitzen. Die Ölpumpe i​st eine Zahnradpumpe m​it einer Druckpumpe u​nd vier Rückförderpumpen.

Der Öldruck w​ird durch e​in Regelventil a​uf neun Bar begrenzt. Der Hauptstromölfilter besitzt e​in Bypassventil. Es befinden s​ich vier Siebe i​m Ölkreislauf; z​wei Sensoren, d​ie auf metallische Späne reagieren, dienen a​ls Spänewarngeber.

Die Ölpumpen u​nd der Ölfilter befinden s​ich innerhalb d​es Getriebmoduls, v​on dem mittels Ölleitungen u​nter anderem a​uch die Hauptlager versorgt werden.

Technische Daten

Triebwerk	Masse in kg	Luftdurchsatz in kg/s	Verdichtungs- verhältnis	Startleistung (kW/WPS)	Dauerleistung (kW/WPS)	Höhe in mm	Breite in mm	Länge in mm
C20B/F/J	73	1,230	6,2:1	313/420	313/420	571	483	986
C20R	78	1,733	7,9:1	339/450	339/450	589	528	986
B17D	90	1,624	7,2:1	/420	/370
B17F	93	1,733	7,9:1	331/450	/380
C30M	113	2,54	8,6:1	/650	/540	638	555	1041
C30S	114	2,54	8,6:1	/650	/501	638	555	1041
C30P	114	2,54	8,6:1	/650	/501	638	555	1041
C40B	127	2,77	9,2:1	/715	/613	638	555	1040
C47B/M	124	2,77	9,2:1	/650	/600	638	555	1040

Produktionszahlen (31. Dezember 2005)

		Verwendung	Anzahl	Flugstunden
1. Serie	B7/B15G	Flugzeug	95	248.900
	C10/T63-A-3/5	Hubschrauber	2515	6.430.400
	C18/T63-A-700	Hubschrauber	3895	19.855.700
2. Serie	B17/B17F (alle)	Flugzeug	1196	6.231.700
	C20/T63-A-720 (alle)	Hubschrauber	15.313	110.981.200
	C20R (alle)	Hubschrauber	927	4.307.200
3. Serie	C28 (alle)	Hubschrauber	869	7.511.300
4. Serie	C30 (alle)	Hubschrauber	3170	15.788.800
	C40	Hubschrauber	273	523.100
	C47 (alle)	Hubschrauber	793	1.579.300

Einzelnachweise

1. Andreas Donath: Lufttaxi: Rolls-Royce startet senkrecht mit E-Motor und Gasturbine - Golem.de. 17. Juli 2018 (golem.de [abgerufen am 17. Juli 2018]).

Weblinks

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