Pratt & Whitney Canada PT6

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PT6
Vue du moteur
A PT6A-20 au Musée de l'aviation du Canada

Constructeur Drapeau : Canada Pratt & Whitney Canada
Premier vol
Caractéristiques
Type Turbopropulseur (PT6A)
Turbomoteur (PT6B,PT6C,PT6T)
Masse 102 kg

Le Pratt & Whitney Canada PT6 est l'un des turbopropulseurs les plus utilisés dans le domaine aéronautique. Il s'agit d'un moteur à flux inversé conçu et fabriqué par Pratt & Whitney Canada pour les aéronefs. Il est reconnaissable par ses échappements caractéristiques situés de part et d'autre du moteur. Il est décliné en 4 variantes :

  • Le PT6A, qui est un turbopropulseur qui se destine aussi bien à l'aviation d'affaire qu'aux avions de ligne et avions agricoles [1].
  • Les PT6B, PT6C et PT6T qui sont des turbomoteurs destinés aux hélicoptères [2].

Conception[modifier | modifier le code]

En 1956, le président de P&WC, Ronald Riley, prévoyant la nécessité de moteurs avec un rapport poids/puissance beaucoup plus élevé, demanda à l'ingénieur Dick Guthrie d'établir un groupe de développement pour créer un turbopropulseur conçu pour remplacer les moteurs à pistons. La demande pour le moteur radial Wasp était encore forte et sa ligne de production était solide et rentable. Pour ce faire Riley accorda à Guthrie un modeste budget de 100 000 dollars canadiens. Guthrie recruta de jeunes ingénieurs du Conseil national de recherches à Ottawa et de Orenda Engines en Ontario. En 1958, le groupe commença le développement d'un turbopropulseur destiné à fournir 450 ch. Le premier moteur fut mis en marche et fonctionna avec succès en février 1960 [3],[4]. Ce moteur vola pour la première fois le 30 mai 1961, monté sur un Beechcraft Model 18 De Havilland Canada à Downsview, Ontario. La production à grande échelle commença en 1963, avec une entrée en service l'année suivante.

De 1963 à 2016 le rapport poids/puissance fut amélioré de 50%, la consommation de carburant spécifique au frein diminuée de 20% et le rapport de pression porté à 14:1 [5]. Son développement se poursuit encore aujourd'hui et même si sa configuration de haut niveau est la même qu'en 1964, P&WC a mis à jour le PT6, notamment avec des aubes de turbine monocristal au début des années 1990 et l'introduction du système FADEC. Son rapport de pression est de 13:1 dans le tiltrotor AgustaWestland AW609 Erreur de référence : Balise fermante </ref> manquante pour la balise <ref>. Ce développement de 2 000 sch cible un nouveau marché : un Super PC-12, un TBM plus puissant ou un King Air plus grand; pour mieux intégrer le système de propulsion et le plan de maintenance, l'hélice et le contrôleur électronique du moteur sont testés en octobre 2017, de nouveaux éléments sont en cours et un démonstrateur complet devrait être opérationnel d'ici la fin de l'année 2017 [6].

PW100[modifier | modifier le code]

Lorsque de Havilland Canada réclama un moteur beaucoup plus gros pour le DHC-8 (soit environ le double de la puissance de la version Large du PT6) P&WC réagi avec un nouveau design connu sous le nom de PT7, rebaptisé plus tard Pratt & Whitney Canada PW100.

Développement[modifier | modifier le code]

Toutes les versions du moteur se composent de deux sections qui peuvent être facilement séparées pour la maintenance : un générateur de gaz fournit du gaz chaud à une turbine de puissance libre [7]. Le démarreur accélère seulement le générateur de gaz, ce qui facilite le démarrage du moteur, en particulier par temps froid [7]. L'air pénètre dans le générateur de gaz à travers un tamis d'entrée dans le compresseur axial à basse pression. Cela se passe en trois étapes sur les versions petites et moyennes du moteur et en quatre étapes sur les grandes versions. L'air s'écoule ensuite dans un compresseur centrifuge à un étage, à travers une chambre de combustion annulaire pliée, et enfin à travers une turbine à un étage qui alimente les compresseurs à environ 45 000 tr/min. Le gaz chaud provenant du générateur de gaz s'écoule dans la turbine de puissance, qui tourne à environ 30 000 tr/min. Il y a une étape sur les moteurs de la série Small et deux étapes sur les Medium et Large. Pour l'utilisation de turbopropulseurs, cela alimente une boîte de vitesses planétaire à deux étages, qui fait tourner l'hélice à une vitesse de 1900 à 2200 tr/min. Les gaz d'échappement s'échappent alors à travers deux conduits latéraux dans le carter de la turbine de puissance. Les turbines sont montées à l'intérieur de la chambre de combustion, réduisant ainsi la longueur totale.

Dans la plupart des installations aéronautiques, le PT6 est monté en arrière dans la nacelle, de sorte que le côté admission du moteur fait face à l'arrière de l'avion. Cela place la section de puissance à l'avant de la nacelle, où elle peut entraîner l'hélice directement sans avoir besoin d'un arbre de transmission long. L'air d'admission arrive généralement au moteur par un conduit monté en dessous et les deux sorties d'échappement sont dirigées vers l'arrière. Cette disposition facilite la maintenance en permettant d'enlever toute la section de puissance avec l'hélice, exposant ainsi la section du générateur de gaz. Pour faciliter les opérations en terrain accidenté, les objets étrangers sont détournés de l'admission du compresseur par des séparateurs inertiels dans l'entrée [8].

PT6 : à gauche accessoires et admission, à droite échappement couvert et support d'hélice

Historique opérationnel[modifier | modifier le code]

À l'occasion du 40e anniversaire de son vol inaugural en 2001, plus de 36 000 PT6A avaient été livrés, sans compter les autres versions dérivées [9]. Jusqu'en octobre 2003, 31 606 moteurs livrés ont volé plus de 252 millions d'heures [10]. Jusqu'en novembre 2015, 51 000 ont été produits [11]. En tout cette famille de moteurs a enregistré 400 millions d'heures de vol de 1963 à 2016 [5].

La famille PT6 est connue pour sa fiabilité avec un taux d'arrêt en vol de 1 pour 333 333 heures jusqu'en octobre 2003 [10] 1 pour 127 560 heures en 2005 au Canada [12], 1 pour 333 000 heures de 1963 à 2016 [5], 1 pour 651 126 heures sur 12 mois en 2016 [13]. Le temps entre les révisions se situe entre 3600 et 9000 heures et les inspections de la section chaude entre 1800 et 2000 heures [14].

En l'absence de FADEC, l'accélérateur automatique peut être installée comme une mise à niveau du marché secondaire avec un actionneur, initialement dans un avion monomoteur comme un PC-12 et éventuellement dans un avion bi-turbopropulsé [15].

Variantes[modifier | modifier le code]

La principale variante, la PT6A, est disponible dans une grande variété de modèles, couvrant une gamme de puissance de 580 à 920 ch dans la série d'origine, et jusqu'à 1 940 ch (1 450 kW) dans les «grandes» lignes. Les PT6B et PT6C sont des variantes de turbomoteurs pour hélicoptères. Dans l'utilisation militaire américaine, ils sont désignés T74 ou T101.

Plusieurs autres versions du PT6 sont apparues au fil du temps :

  • le Large PT6 reçoit un autre étage de turbine de puissance avec une réduction plus importante en sortie, produisant presque le double de la puissance, entre 1 090 et 1 920 ch (1 430 kW);
  • le PT6B est un modèle de turbomoteur d'hélicoptère, doté d'une boîte de vitesses à réduction avec un embrayage à roue libre et un régulateur de turbine de puissance, produisant 1 000 sch (750 kW) à 4 500 tr/min;
  • le PT6C est un modèle pour hélicoptère, avec un seul échappement latéral, produisant 2 000 ch (1 500 kW) à 30 000 tr/min, monté avec une boîte de vitesses fournie par l'utilisateur;
  • le PT6T Twin-Pac se compose de deux moteurs PT6 entraînant une boîte de réduction à sortie commune, produisant près de 2 000 sch (1 500 kW) à 6 000 tr/min;
  • le ST6 est une version destinée aux applications stationnaires, développée à l'origine pour le Train Turbo, et maintenant largement utilisée comme unité auxiliaire de puissance sur de gros avions, ainsi que pour de nombreuses autres utilisations [16].

Turbopropulseur PT6A[modifier | modifier le code]

Un PT6-A67D équipant un Beechcraft 1900D

Quelques chiffres[modifier | modifier le code]

Le turbopropulseur PT6A est décliné en plus de 65 modèles, allant de 500 à 2 000 ch sur l'arbre et a été produit à plus de 47 000 exemplaires [1] entre les années 1960 et juillet 2017; plus de 23 500 de ces moteurs sont toujours en service.

Technique[modifier | modifier le code]

Réducteur épicycloïdal d'un PT6

Le PT6A est un moteur à deux arbres concentriques, équipé d'un compresseur mécanique multi-étages (trois étages axiaux basse pression suivis par un étage centrifuge haute pression) qui est entraîné par une turbine mono-étage tournant à environ 45 000 tr/min. Une turbine motrice indépendante est reliée à l'hélice via un arbre tournant à environ 30 000 tr/min et entraînant un réducteur à train épicycloïdal à deux étages dont la vitesse de sortie va de 1 700 à 2 200 tr/min[1]. Sur la plupart des avions l'utilisant, le PT6A est monté axe de sortie vers l'avant pour réduire la longueur de l'arbre d'hélice. Cela place l'entrée d'air vers l'arrière du moteur. Elle est alimentée par un conduit d'air généralement sous celui-ci.

Gamme[modifier | modifier le code]

Le PT6A se décline en 3 grandes gammes étagées en fonction de la puissance. Ces niveaux de puissances sont obtenus par augmentation du débit d'air dans le compresseur, ainsi que par augmentation du nombre d'étages au sein de la turbine motrice.

Puissances et encombrement de chacune des gammes [17]
Catégorie de puissance mécanique

(puissance sur l'arbre en ch)[18]

Vitesse de l'hélice

(max, tr/min)[19]

Hauteur[19] Largeur[19] Longueur[19]
PT6A 'petits' (A-6 à A-36) 500 à 750 1 900 à 2 200 21 à 25 21,5 62
PT6A 'moyens' (A-38 à A-50) 700 à 1 200 1 700 à 2 000 22 19,5 67 à 76
PT6A 'gros' (A-60 à A-67) 1 050 à 1 700 1 700 à 2 000 22 19,5 67 à 76
Small [20]
variantes equivalent
shaft
horsepower
shaft
horsepower
applications [21]
PT6A-6 525 eshp 500 shp
PT6A-11AG 528 eshp 500 shp Air Tractor AT-400
Schweizer Ag-Cat G-164B Turbine
PT6A-15AG 715 eshp 680 shp Air Tractor AT-400
Air Tractor AT-501
Frakes Turbocat
Schweizer Ag-Cat G-164B Turbine
PT6A-20 579 eshp 550 shp
PT6A-21 580 eshp 550 shp Beechcraft King Air C90A/B/SE
Beechcraft Bonanza (turbine conversion)
Evektor EV-55 Outback
PT6A-25, -25A 580 eshp 550 shp
PT6A-25C 783 eshp 750 shp Embraer EMB 312 Tucano
Pilatus PC-7/PC-7 MKII Turbo Trainer
PZL-130 Orlik / TC-II Turbo-Orlik
PT6A-27 715 eshp 680 shp Beechcraft Model 99A, B99
De Havilland Canada DHC-6 Twin Otter 300
Harbin Y-12
Embraer EMB 110 Bandeirante
Let L-410 Turbolet
Pilatus PC-6/B Turbo-Porter
PT6A-28 715 eshp 680 shp
PT6A-29 778 eshp 750 shp
PT6A-34 783 eshp 750 shp Embraer EMB 110 Bandeirante/111
Embraer EMB 821 Carajá
Grumman Mallard (turbine conversion)
JetPROP DLX
PAC P-750 XSTOL
Quest Kodiak
Vazar Dash 3 Turbine Otter
Viking DHC-6 Twin Otter 400
PT6A-34AG 783 eshp 750 shp Air Tractor AT-502B
Frakes/Grumman Turbo-Cat Model A/B/C
Pacific Aerospace 750XL
PZL-Okecie PZL-106 Turbo Kruk
Schweizer Ag-Cat G-164B/D Turbine
Thrush Model 510P
PT6A-35 787 eshp 750 shp Blue 35
JetPROP DLX
PT6A-36 783 eshp 750 shp
PT6A-38 801 eshp 750 shp
PT6A-110 502 eshp 475 shp
PT6A-112 528 eshp 500 shp
PT6A-114 632 eshp 600 shp
PT6A-114A 725 eshp 675 shp Cessna 208 Caravan
PT6A-116 736 eshp 700 shp
PT6A-121 647 eshp 615 shp
PT6A-135 787 eshp 750 shp Beechcraft King Air F90-1/C90GT/C90GTi/C90GTx
Blackhawk XP135A Cheyenne Series
Blackhawk XP135A Conquest I
Blackhawk XP135A King Air 90 Series
Cessna Conquest I
Lancair Evolution
Silverhawk 135/StandardAero C90/E90
StandardAero Cheyenne Series
StandardAero King Air F90
T-G Aviation Super Cheyenne
Vazar Dash 3 Turbine Otter
Medium [20]
variantes equivalent
shaft
horsepower
shaft
horsepower
applications [21]
PT6A-40 749 eshp 700 shp
PT6A-41 903 eshp 850 shp Beechcraft King Air 200/B200
Piper Cheyenne III/IIIA
PT6A-42 903 eshp 850 shp Beechcraft C-12 HuronF
Beechcraft King Air 200/B200
Blackhawk XP42 King Air 200
StandardAero King Air 200
Blackhawk XP42A C-208 Caravan Series (-42A)
Piper Meridian
PT6A-45 1070 eshp 1020 shp
PT6A-50 1022 eshp 973 shp De Havilland DHC-7
PT6A-52 898 eshp 850 shp Beechcraft King Air B200GT/250
Blackhawk XP52 King Air 200/B200
Enhanced Aero B200GTO
StandardAero King Air 200/B200
PT6A-60, -60A 1113 eshp 1050 shp Beechcraft Super King Air 300/350
PT6A-60AG 1081 ehsp 1020 shp Air Tractor AT-602
Ayres Thrush 550P/660
PT6A-61 902 eshp 850 shp
PT6A-62 950shp[22] KAI KT-1/KO-1
Pilatus PC-9 Turbo Trainer
Large [23]
variantes equivalent
shaft
horsepower
shaft
horsepower
applications[21]
PT6A-64 747 eshp 700 shp EADS Socata TBM 700
PT6A-65B, -65R [20] 1249 eshp 1173 shp Beechcraft 1900/1900C
Polish Aviation Factory M28 Skytruck
PT6A-65AG, -65AR [20] 1298 eshp 1220 shp Air Tractor AT-602
Air Tractor AT-802/802A/802AF/802F
Ayres Thrush 660/710P
PT6A-66, -66A, -66D 905 eshp 850 shp National Aerospace Laboratories SARAS
Piaggio P.180 Avanti
Ibis Ae270 HP (-66A)
EADS Socata TBM 850
PT6A-66B 1010 eshp 950 shp Piaggio P180 Avanti II
PT6A-67, -67A, -67B, -67P 1272 eshp 1200 shp Beechcraft Starship
Epic LT
IAI Heron TP
Pilatus PC-12 (-67B)
Pilatus PC-12NG (-67P)
PT6A-67D 1285 eshp 1214 shp Beechcraft 1900D
PT6A-67AF, -67AG, -67R, -67T 1294 eshp 1220 shp Air Tractor AT-802/802A/802AF/802F (-67AG)
Ayres Thrush 710P (-67AG)
Basler Turbo BT-67 (-67R)
Shorts 360 / 360-300 (-67R)
PT6A-67F 1796 eshp 1700 shp Air Tractor AT-802/802A/802AF/802F
PT6A-68 1324 eshp 1250 shp T-6A Texan II
Pilatus PC-21 (-68B)
Embraer EMB-314 Super Tucano (-68C)
  • T74 : Désignation militaire américaine pour le PT6A-20/27, utilisée sur le Beechcraft U-21 Ute.
  • T101 : Désignation militaire américaine pour le T101-CP-100 / PT6A-45R, utilisée dans les Shorts 330 et Shorts C-23 Sherpa.
  • PT6B-9 : turboréacteur à turbine de 550 ch (404,5 kW) destiné aux hélicoptères. Une évolution postérieure du PT6B est évaluée à 981 ch (721,5 kW).
  • PT6C : moteur de 1600 à 2300 ch (1190 à 1720 kW) pour les hélicoptères et les tiltrotors.
  • PT6D-114A : basé sur le PT6A-114A. La principale différence est la suppression de l'engrenage réducteur et de l'arbre de sortie du deuxième étage, car le moteur est destiné à être intégré à une boîte de vitesses combinée comprenant des régulateurs de turbine de puissance et un arbre de sortie d'hélice.
  • Soloy Dual Pac : 2 moteurs PT6D-114A entraînant une seule hélice par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses combinée, capable de fonctionner indépendamment.
  • PT6T : Unités Twin PT6 combinant les sorties à travers une boîte de vitesses pour une utilisation dans les hélicoptères.
  • ST6 : variante du PT6 développé à l'origine comme groupe motopropulseur pour les trains électriques Train Turbo UAC, mais plus tard utilisé comme générateur d'énergie stationnaire et unité d'alimentation auxiliaire.
  • ST6B : version de 550 ch (410 kW) du PT6 développé pour la STP-Paxton Turbocar, lancé en 1967 pour les 500 miles d'Indianapolis [24].
  • STN 6/76 : version de 500 ch (370 kW) du PT6 développé pour être utilisé dans le Lotus 56, qui couru les 500 miles d'Indianapolis en 1968 et plus tard en 1971 en Formule 1 [25],[26].

Utilisation[modifier | modifier le code]

Un PT6A-28 équipant un Xingu

Le PT6A équipe, entre autres, en bi-turbine le Piaggio P180 Avanti (PT6A-66 et PT6A-66B sur le Avanti II), ainsi que la série de Beechcraft King Air et en mono-turbine les Pilatus PC-6, PC-7, PC-9, PC-12 et PC-21 ainsi que les Socata TBM-700 et 850.

Il est aussi utilisé par l'armée américaine sous la dénomination T-74 [27].

Les turbomoteurs[modifier | modifier le code]

Les PT6B, PT6C et PT6T sont des turbomoteurs destinés aux hélicoptères, chacun propose son lot de technologie intéressante.

  • Le PT6B est une variante directe du PT6A. Il est destiné aux hélicoptères monomoteurs et bimoteurs [2].
  • Le PT6C est la variante la plus récente des PT6. Il est destiné aux hélicoptères de taille moyenne [2].
  • Le PT6T est le résultat du couplage de deux PT6A. Il est destiné aux hélicoptères intermédiaires [28].

Le PT6T[modifier | modifier le code]

Le PT6T, aussi appelé Twin-Pac est l'assemblage de deux PT6A montés en parallèle. Ceux-ci sont couplés par un réducteur commun, mais étant équipés d'un embrayage, l'utilisation d'une seule section est possible. Les puissances sur arbres vont de 1 800 à 2 000 ch [28].

Il équipe les hélicoptères suivants :

Applications[modifier | modifier le code]

Le moteur est utilisé dans plus de 100 applications différentes :

PT6A

PT6B

PT6C

PT6D

ST6

STN

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Développement connexe

Moteurs comparables

Liste moteurs d'avions

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c « PT6A | Pratt & Whitney Canada », sur www.pwc.ca (consulté le 13 décembre 2017)
  2. a, b et c « Turbomoteurs | Pratt & Whitney Canada », sur www.pwc.ca (consulté le 13 décembre 2017)
  3. « PT6 Nation by Pratt and Whitney Canada | The Legend », (consulté le 13 décembre 2017)
  4. "Pratt's 'dirty dozen'". Aviation Week and Space Technology: 42–43.
  5. a, b et c (en) « Discussion Pratt & Whitney Canada President John Saabas », AirInsight, AirInsight,‎ (lire en ligne)
  6. (en) Guy Norris, « PWC Opens Up On New PT6 Growth Engine » [« PWC ouvre sur un nouveau moteur de croissance PT6 »], sur Aviation Week Network, (consulté le 13 décembre 2018)
  7. a et b (en) « An Engine Ahead of Its Time », sur www.pt6nation.com (consulté le 13 décembre 2017)
  8. (en) Thomas A. Horne, « The PT6 at », AOPA Pilot,‎ , T-7
  9. « P&WC: Press release », (consulté le 13 décembre 2017)
  10. a et b (en) MICHAEL GERZANICS, « FLIGHT TEST: Pilatus PC-12 - Power of one », Flightglobal.com,‎ (lire en ligne)
  11. (en) Alwyn Scott (dir.), « GE, Textron team up to make new turboprop engine, aircraft », Reuters, Reuters,‎ mon nov 16 14:52:58 utc 2015 (lire en ligne)
  12. (en) « Evaluation-Single-Engine Turbine Airplanes Transporting Passengers in IFR Flight or Night VFR », sur https://www.tc.gc.ca, (consulté le 13 décembre 2017)
  13. (en) « FLIGHT TEST: Upgraded Pilatus PC-12 powers ahead », Flightglobal.com,‎ (lire en ligne)
  14. (en) « The most BANG for the Bucks -Part 1: PT6A engine TBO and HSI scheduling », sur www.pt6nation.com (consulté le 13 décembre 2017)
  15. (en) « Autothrottle Feature Provides Hands-Free Turboprop Power », sur aviationweek.com (consulté le 13 décembre 2017)
  16. « TURBOKART », sur www.turbokart.com (consulté le 13 décembre 2017)
  17. Tableau tiré du site constructeur
  18. Les puissances sont des valeurs approximatives au décollage. Disponibles au niveau de la mer, pour une journée standard, dans des conditions statiques, moteur non installé. Exclut la poussée des gaz d'échappement
  19. a, b, c et d Les dimensions sont des valeurs approximatives. Elles sont ici données en pouces
  20. a, b, c et d « Pratt & Whitney Canada PT6 Series Type Certificate », Federal Aviation Administration,
  21. a, b et c « PT6A », Pratt & Whitney Canada
  22. « Pratt and Whitney Canada PT6A-41 series engines Type Certificate », EASA,
  23. « PT6A -64/-66/-67/-68 Series Type Certificate », Federal Aviation Administration (consulté le 28 novembre 2009)
  24. (en) Bill Kilpatrick, Popular Mechanics Magazines [« The "Big" engine that almost did »], Hearst Magazines, , 3 p. (lire en ligne [PDF]), p. 69-71
  25. (en) « Lotus, Pratt & Whitney 56B », sur http://www.research-racing.de, Grand Prix Racing Online, (consulté le 13 décembre 2017)
  26. (en) « Lotus 56B Pratt & Whitney », sur https://www.f1technical.net (consulté le 13 décembre 2017)
  27. (en) Parallelus, « PT6 Turbine Conversion Kit | Aerotek Aviation Inc. », sur www.aerotekaviation.ca (consulté le 13 décembre 2017)
  28. a et b « PT6T Twin-Pac® | Pratt & Whitney Canada », sur www.pwc.ca (consulté le 13 décembre 2017)

Liens externes[modifier | modifier le code]