Rolls-Royce Olympus

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Bristol Siddeley Olympus
Bristol Olympus.jpg
Bristol Siddeley Olympus Mk 301

Constructeur Bristol Aero Engines

Bristol Siddeley Engines Limited
Rolls-Royce Bristol Engine Division

Premier vol 1950
Utilisation Avro Vulcan

Aérospatiale-BAC
Concorde

Caractéristiques
Type turboréacteur
Longueur 3870 mm
Diamètre 1000 mm
Masse 1640 kg
Composants
Compresseur Axial 6 étages basse pression, 8 étages haute pression
Chambre de combustion Cannular 10 tubes à flame
Turbine HP mono étage, LP mono étage
Performances
Poussée maximale à sec 49 kN
Consommation spécifique avec PC .817 kg/kN·h

Le Rolls-Royce Olympus (à l'origine Bristol BE10 Olympus) fut le premier turboréacteur au monde double corps à flux axial[1], à l'origine développé et fabriqué par Bristol Aero Engines. Premier vol en 1950, son utilisation initiale était la motorisation du bombardier Avro Vulcan V bomber. Il a été développé pour des performances supersoniques dans le cadre du du programme BAC TSR-2. Plus tard, il a été produit comme Rolls-Royce/Snecma Olympus 593, moteur du SST (en) Concorde. Des licences ont été concédées à Curtiss-Wright aux États-Unis : TJ-32 ou J67 (désignation militaire) et TJ-38 'Zephyr'. L'Olympus a également été mis au point avec succès comme turbine à gaz pour la marine et l'industrie.

Bristol Aero Engines (anciennement Bristol Engine Company) a fusionné avec Armstrong Siddeley Motors (en) en 1959 pour former Bristol Siddeley Engines Limited (en) (BSEL) qui à son tour a été reprise par Rolls-Royce en 1966.

En 2012, l'Olympus reste en service à la fois comme turbine à gaz pour la marine et l'industrie. Il propulse également l'Avro Vulcan XH558 (en) restauré.

Contexte[modifier | modifier le code]

Origines[modifier | modifier le code]

À la fin de la Seconde Guerre mondiale, l'effort majeur de la Bristol Engine Company était le développement du Hercules (en) et du Centaurus (en), moteurs en étoile à pistons.

Fin de 1946, la société n'avait que 10 heures d'expérience dans les turboréacteur avec un petit moteur expérimental appelé le Phoebus qui était le générateur de gaz ou de base du turbopropulseur Proteus alors en développement[2]. Au début de 1947, la société mère, Bristol Aeroplane, soumettait une réponse à appel d'offre B.35/46, pour un bombardier à moyenne portée, qui allait conduire à l'Avro Vulcan et au Handley Page Victor. La conception de Bristol était le Type 172 et devait être propulsé par quatre ou six moteurs Bristol de 9 000 lbf (40 kN) de poussée[3].

Le nouveau moteur, alors désigné BE10 (plus tard Olympus), aurait une poussée initialement de 9 000 lbf (40 kN) avec un potentiel de croissance à 12 000 lbf (53 kN). Le rapport de pression aurait la valeur inouï de 9:1[4]. Pour atteindre cet objectif, la conception initiale utilisait un compresseur axial basse pression (BP) et un compresseur centrifuge haute pression (HP), chacun étant entraîné par sa propre turbine à étage unique. Cette conception à double corps rendait la compression plus facile à gérer, permettait une accélération plus rapide du moteur, et les surtensions réduite.

Développement initial[modifier | modifier le code]

Gas-flow diagram of Olympus Mk 101.

Le premier moteur, désignation de développement BOl.1 (Bristol Olympus 1), avait six étages de compresseur BP et huit étapes HP, chacun entraîné par une turbine mono-étage. Le système de combustion était inédit : dix tubes à flamme connectés étaient logés dans la chambre de combustion (chambre tubannulaire mixte), un hybride entre des tubes à flamme séparés et un vrai système annulaire. Utiliser des chambres de combustion séparées aurait augmenté le diamètre au-delà de la limite prévue et un véritable système annulaire avait été jugé trop avancé[5].

En 1950, le Dr (plus tard Sir) Stanley Hooker a été nommé ingénieur en chef du Bristol Aero Engines[5].

Le BOl.1 en mai 1950 produisait 40,7 kN de poussée. L'étape suivante fut le BOl.1/2 qui a produit 42 kN de poussée en décembre 1950. Des exemplaires de BOl.1/2A similaires ont été construits pour le constructeur américain Curtiss-Wright, qui avait acheté une licence de développement du moteur. Le BOl.1/2B quelque peu révisé, en décembre 1951 produisait 43,4 kN de poussée[6]. Le moteur était prêt pour les essais en vol et les moteurs du premier vol, désignés Olympus Mc 99, ont été installés dans un Canberra WD952 qui fit son premier vol avec ces moteurs de puissance réduite à 8 000 lbf (36 kN) en août 1952. En mai 1953, cet avion a atteint l'altitude, record du monde, 19 406 m[7]. (Équipé plus moteurs MK 102 puissants, le Canberra a porté le record à 20 079 m en août 1955[8].)

Moteurs de première génération[modifier | modifier le code]

Moteur Rolls-Royce Bristol Olympus au Bristol Industrial Museum, Bristol, Angleterre.

Olympus de la série 100[modifier | modifier le code]

Ce sont des désignations de services. Les désignations de développement sont indiquées entre parenthèses.

Avro Vulcan B1 et B1A

  • Olympus Mk 100 : (BOl.1/2B) Similaire à l'Olympus Mk 99 évalué à 41,1 kN pour le deuxième prototype Vulcan VX777. Premier vol septembre 1953[9][N 1].
  • Olympus Mk 101 : (BOl.1/2C) turbine agrandie, 49 kN pour les avions de la première production Vulcain B1. Premier vol (XA889) février 1955.
  • Olympus Mk 102 : (BOl.11) Compresseur BP supplémentaire 53 kN pour la production suivante du Vulcain B1[12].
  • Olympus Mk 104 : (BOl.12) Olympus MK 102 modifié nouvelle turbine et brûleurs 58 kN de poussée au départ, 60 kN de poussée ensuite[12], en standard sur le Vulcain B1A[13].
  • Olympus 106 : Utilisé pour décrire le moteur de développement pour l'Olympus 200 (BOl.6)[14],[15].

Autres évolution[modifier | modifier le code]

  • Olympus 3 : tous les premiers développements initiaux, BOl.2 à BOl.5 (le BOl.5 n'a jamais été construit[16]), le plus important a été le BOl.3. Même avant le premier vol de Vulcain, l'Olympus 3 a été suggéré comme moteur de l'avion. En l'occurrence, «l'Olympus original» a été continuellement développé pour le B1 Vulcain. Le BOl.3 a été décrit en 1957 comme un produit fini intermédiaire entre l'Olympus séries 100 et 200[17].
  • Olympus Mk 97 : Moteur de test avec chambre de combustion annulaire. Il a été testé en vol sur Bristol Avro Ashton (en) WB493[18].
  • Postcombustion : Dès 1952, Bristols avait envisagé l'utilisation de la réchauffe ou post-combustion, pour augmenter la poussée de l'Olympus. Au départ, un système appelé Bristol Simplifed Reheat a été conçu et a été testé sur un Rolls-Royce Derwent V monté dans un Avro Lincoln.

Plus tard, il a été testée sur un moteur Orenda (en) au Canada et sur un Mk Olympus 100 dans un Avro Ashton sur banc d'essai[19]. Une réchauffe entièrement variable est devenue possible après un accord avec la compagnie Solar Aircraft Company (en) de San Diego qui a fabriqué les bancs d'essai des Mks Olympus 101 et 102[19].

Deuxième génération de moteurs[modifier | modifier le code]

Avro Vulcan XJ784 a Bagotville en 1978. Motorisé par quatre Olympus Mk 301, reconnaissables par leurs tuyères plus larges et plus courtes[20].

La conception initiale de la deuxième génération Olympus 6 a commencé en 1952. Il s'agissait d'une refonte majeure avec compresseurs LP cinq étages et HP sept étages et une chambre de combustion tubanulaire avec huit tubes à flamme interconnectés. En dépit d'un flux de masse beaucoup plus grand, la taille et le poids du BOl.6 était peu différente des modèles précédents[21].

Le fabricant concurrent de Rolls-Royce a exercé de fortes pressions pour avoir son moteur Conway (en) installé dans le Vulcan B2 en commun avec le Victor B2. En conséquence, Bristols entrepris d'achever le développement et l'utilisa les fonds de l'entreprise placent le prix à celui de sa pleinement financé par le gouvernement rival.

Olympus de la série 200 et Olympus Mk 301[modifier | modifier le code]

Avro Vulcan B2

  • Olympus Mk 200 : (BOl.6) 71 kN de poussée. Premier B2 (XH533) seulement[22].
  • Olympus Mk 201 : (BOl.7) Olympus Mk 200 amélioré. 76 kN de poussée. Premier avion Vulcan B2[22].
  • Olympus Mk 202 : Controverse. Soit le Mk 201 Olympus modifié avec démarreur pneumatique rapide, ou Olympus Mk 201 avec un système de ventilation de séparateur d'huile redessiné[23]. Ce fut le moteur de la série '200' définitive montée sur Vulcains non munis du Mk 301. La Vulcan XH558 restauré est équipé du moteur Olympus Mk 202[24].
  • 'Olympus Mk 203' : Rarement cité que les références ont pu être trouvées dans certains Air Publications officiels relatifs au Vulcan B2. Il est également noté dans des documents archivés par le fabricant en date de 1960.
  • Olympus Mk 301: (BOl.21) compresseur BP supplémentaire. 89 kN de poussée[25]. Les derniers avions Vulcan B2 ainsi que neuf avions précédent [N 2] modernisés[26]. Fut plus tard bridé à 80 kN de poussée[27]. Ramené à la puissance originale pour l'Opération Black Buck[28].

Olympus civil[modifier | modifier le code]

Les plans visant à une version civile de l'Olympus remontent à 1953, avec l'inauguration de l'avion Avro Atlantic (en) basée sur le Vulcain[29]. Cependant, la plupart des dérivés de civils, à l'exception des avions supersoniques, furent développés à partir du BOl.6. Il s'agit notamment de:

  • Olympus 510 series: avec une poussée de 67 kN à 85 kN était la version civile du BOl.6[30]. Une équipe a été envoyée chez Boeing à Seattle pour promouvoir le moteur en 1956, mais sans succès[31].
  • Olympus 551: L'Olympus 551 'Zephyr' était une version réduite et allégée du BOl.6 produisant 60 kN de poussée. Le moteur a fait l'objet d'un accord de licence entre Bristol Aero Engines et de la société Curtiss-Wright Corporation - le moteur étant commercialisé aux États-Unis comme le Curtiss-Wright TJ-38 Zephyr. Il y avait des espoirs pour s'adapter à l'Olympus 551 à l'Avro Type 740 et au Bristol Type 200 triréacteur qui n'a pas dépassé le stade de projet. Curtiss-Wright a également échoué à commercialiser le moteur[32].

Un projet qui est allé au-delà de la planche à dessin était un développement supersonique du Gloster Javelin, le P370, alimenté par deux moteurs BOl.6, 7 ou 7SR. La conception a évolué avec le P376 équipé de deux moteurs BOl.21R développant 127 kN avec réchauffe. Dix-huit appareils ont été commandés en 1955. Le projet a été abandonné l'année suivante.

TSR-2 Olympus MK 320[modifier | modifier le code]

Olympus Mk 320 au RAF Museum, Cosford.

Les spécifications de performances du TSR2 ont été publiées en 1962. Il devait être alimenté par deux moteurs BSEL Olympus Mk 320 (BOl.22R) d'une puissance de 136,2 kN avec réchauffe au décollage. Le moteur était un dérivé du Mk Olympus 301 avec une post-combustion de type Solar[33]. Le premier moteur a fonctionné en mars 1961 et a été testé en vol en février 1962 underslung Vulcan B1 XA894 et a été montré lors du Salon aéronautique de Farnborough en septembre . En décembre 1962, lors essai à terre à pleine puissance à Filton, le moteur a explosé après une panne de la turbine LP, détruisant complètement son hote Vulcan hôte dans l'incendie résultant[34].

Lors de son premier vol en septembre 1964, les moteurs du TSR-2 étaient à peine en état de vol étant déclassés et autorisés pour un seul vol. Néanmoins, le risque avait été jugé acceptable dans le climat politique de l'époque. Avec les nouveaux moteurs, le TSR-2 XR219 a volé 23 autres fois avant que le projet ne soit annulé en 1965[35].

Rolls-Royce/Snecma Olympus 593[modifier | modifier le code]

L'Olympus Rolls-Royce/Snecma 593 était une version avec réchauffe de l'Olympus qui équipait l'avion supersonique Concorde[36]. Le projet Olympus 593 a été lancé en 1964, en utilisant l'Olympus Mk 320 du TSR2 de comme une base de développement[37]. BSEL et Snecma Moteurs de France devaient se partager le projet[36]. Après l'acquisition de BSEL en 1966, Rolls-Royce a continué en tant que partenaire britannique[38] .

  • 593D D = 'development'. Précédemment Olympus 593. 125 kN de poussée[37].
  • 593B B = 'big'. Test en vol et appareil prototype. 152.9 kN de poussée avec réchauffe[39].
  • 593-602 Production. Chambre de combustion annulaire pour réduire la fumée[40]
  • 593-610 Dernière production. 169.37 kN de poussée avec réchauffe[41].

Curtiss-Wright dérivés[modifier | modifier le code]

  • TJ-32 - J67 : exemplaires du BOl.1/2A livrés à Curtiss-Wright en 1950. Le moteur a été "américanisé" en 1951 et a volé sous un Boeing B-29 en banc d'essai référencé TJ-32. Pour répondre à une demande de l'USAF pour un moteur de 15000Lbf de poussée, le moteur a fait l'objet d'un contrat de développement et désigné J67. Le développement a été très long et, en 1955, l'US Air Force a annoncé qu'il n'y aurait pas de contrat de production de la version J67 du moment. Plusieurs avions avaient été destinée à recevoir le J67, dont le Convair F-102 Delta Dagger[42].
  • T47 : Le T47 fut une tentative pour produire un turbopropulseur basé sur le J67 [43].
  • TJ-38 Zephyr : Voir Olympus 551 (plus haut).

Avions proposées[modifier | modifier le code]

Au fil des ans, l'Olympus fut proposé pour de nombreuses utilisation dont :

Propulsion Marine[modifier | modifier le code]

Le premier Olympus marin a été construit pour la marine allemande. En 1962 BSEL a été engagée pour fournir le générateur à gaz et Brown Boveri a été commenditée pour fournir une turbine de deux étage et longue durée de vie. Un banc d'essai a été construit pour les essais étendus à terre. La construction du navire à qui était destinée la turbine à gaz a été abandonnée. Les tests de fonctionnement de la turbine marine Olympus suivante ont commencé en 1966. La turbine était mono étage et opérait à 5 600 tr/min en utilisant des aubes à large corde. Les essais en mer ont commencé en 1968, le Turunmaa (en), une corvette de 700 tonnes de la marine finlandaise a été le premier navire de guerre à propulsion Olympus à entrer en service, environ six mois avant le HMS Exmouth (en), le premier navire britannique réaménagé pour tester ce système de propulsion pour la Royal Navy[49].

Olympus TM1/TM1A[modifier | modifier le code]

22 300 hp (16 600 kW) nominal. Installé pour évaluation :

  • Finnish Navy
    • Turunmaa class corvettes -- Une Olympus, trois diesel[49].
  • Royal Navy
    • HMS Exmouth -- un Olympus bridé à 15000 hp, deux Proteus[49].
    • Destroyer type 82 , HMS Bristol (en) -- deux Olympus, deux turbines à vapeur[49].

Olympus TM3B[modifier | modifier le code]

28 000 hp (21 000 kW) nominal.

Générateur de puissance industrielle[modifier | modifier le code]

L'Olympus est entré en service au moment d'une forte demande industrielle pour des générateur de puissance en 1962 lorsque le Central Electricity Generating Board (en) (CEGB) a commandé une installation prototype unique dans sa station de Hams Hall (en). L'énergie était fournie par un Olympus 201 via une turbine à deux étages alimentant un alternateur synchrone Brush (en) fournissant 20 MW à 3000 tr/min. En 1972, CEGB avait installé 42 génératrices Olympus[65].

De nombreux ensembles ont été exportés et de nombreux utilisés sur des plates-formes offshore. En 1990, plus de 320 ensembles ont été vendus dans 21 pays[66], dont beaucoup sont encore en service.

En exposition[modifier | modifier le code]

Références[modifier | modifier le code]

  1. VX777 a été modernisé avec les moteurs Mk 101[10], Mk 102 et Mk 104[11].
  2. XH557 (flight test), XJ784 (certification), XL384-390 (retrofit programme)

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Flight 9 avril 1954 p. 449
  2. Baxter 1990 p. 10-13
  3. Baxter 1990 p. 13,18
  4. Baxter 1990 p. 13
  5. a et b Baxter 1990 p. 18
  6. Baxter 1990 p. 20
  7. Baxter 1990 p. 22,24
  8. Baxter 1990 p. 32
  9. Baxter 1990 p. 42
  10. Baxter 1990 p. 44
  11. MOS Air Fleet Record of Aircraft Movements
  12. a et b Baxter 1990 p. 46
  13. Pilots Notes AP 4505C--PN
  14. Bristol Olympus Flight 9 décembre 1955 p. 876
  15. Blackman 2007 p. 101
  16. Baxter 1990 p. 173
  17. a et b Arrow Flight 25 octobre 1957 p. 647
  18. Baxter 1990 p. 33
  19. a et b Baxter 1990 p. 26
  20. Bulman 2001 p. 146
  21. 16,000 lb Thrust Flight 15 February 1957 p. 200
  22. a et b Baxter 1990 p. 50
  23. Air Publication 101B-1902-1A Vulcan B Mk.2 Aircraft Servicing Manual Cover 2, Sect 4, Chap 1, AL 86, Sept '72, Para 54A.
  24. [PDF]CAA Airworthiness Approval Note 27038 section 5.2.4 Engines.
  25. Baxter 1990 p. 58
  26. Bulman 2001 p. 149 & 150
  27. Aircrew Manual AP101B-1902-15 Prelim p. 10
  28. Baxter 1990 p. 70
  29. Baxter 1990 p 40
  30. Aero Engines 1957 Flight 26 July 1957 p. 114
  31. Baxter 1990 p. 36
  32. Baxter 1990 p. 36-40
  33. Baxter 1990 p. 78, 80
  34. Baxter 1990 p. 80-86
  35. Baxter 1990 p. 96-100
  36. a et b Baxter 1990 p. 131
  37. a et b Baxter 1990 p. 135
  38. Baxter 1990 p. 11
  39. Baxter 1990 p. 149
  40. Baxter 1990 p. 153
  41. Baxter 1990 p. 165
  42. Bristol Olympus Flight 9 décembre 1955, p. 875
  43. Aero Engines 1954 Flight 9 avril 1954 p. 462
  44. a, b, c et d [1] Avro Type List [2] Avro Heritage
  45. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, t, u, v, w et x Baxter 1990 p. 172
  46. Addendum to Avro Brochure IPB 104
  47. SAAB 36 article Wikipedia (en) citant Berns, Lennart A36 - SAABs atombombare avslöjad, Flygrevyn issue #4, avril 1991
  48. [3] Historien om Viggen [4] Protec 2005 No 4
  49. a, b, c et d Baxter 1990 p. 101
  50. a, b, c, d et e Baxter 1990 p. 107
  51. Type 42 guided missile destroyer naval-hazegray.org
  52. a et b Baxter 1990 p. 115
  53. Almirante Brown class military-today.com:en:Jacob van Heemskerck class frigate
  54. FF Aradu (MEKO 360) class' harpoondatabases.com
  55. Potts 2011 IRIS Alvand Light Frigate militaryfactory.com
  56. KD Rahmat (en) citant Conway's All the World's Fighting Ships 1947-1995
  57. HTMS Makut Rajakumarn (en) citant Conway's All the World's Fighting Ships 1947-1995
  58. Frégate libanaise Dat Assawari (en)citant Conway's All the World's Fighting Ships 1947-1995
  59. Baxter 1990 p. 111
  60. Classe Georges Leygues citant Miller, David; Chris Miller (1986). Modern Naval Combat. USA: Salamandar Books. p. 100-101. ISBN 0-517-61350-6.
  61. Weilingen globalsecurity.org
  62. Frégate classe Kortenaer (en) citant Conway's All the World's Fighting Ships 1947-1995
  63. Frégates classe Jacob van Heemskerck (en) citant Conway's All the World's Fighting Ships 1947-1995
  64. Destroyer escorteur classe Yubari (en) citant Jane's Fighting Ships 2005-2006.
  65. Baxter 1990 p. 110-123
  66. Baxter, 1990, p 131

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Alan Baxter, Olympus : the first forty years, Derby, Rolls-Royce Heritage Trust,‎ 1990 (ISBN 978-0-951-17109-7).
  • (en) Tony Blackman, Vulcan test pilot : my experiences in the cockpit of a Cold War icon, London, Grub Street,‎ 2009 (ISBN 978-1-906-50230-0).
  • (en) Craig Bulman, The Vulcan B. Mk2 from a different angle, Bishop Auckland, Pentland,‎ 2001 (ISBN 1-858-21899-3).