Pratt & Whitney Canada PT6

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 [6].

En réponse au General Electric GE93, Pratt & Whitney Canada lancera en 2017 des tests de démonstration de la technologie et des systèmes de base du moteur pour un moteur de 2 000 chevaux proposé pour remplacer les versions les plus puissantes du PT6 [7]. Probablement au cœur du développement du PT6C, il se situerait entre la PT6C-67C / E de 1750 ch et la famille de 2 300 sch PW100, et devrait être prêt à être lancé d'ici la fin de 2017 pour une plate-forme initiale hélicoptère avec une réduction de 10-15% de consommation de carburant spécifique au frein [8]. 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 [9].

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 [10]. Le démarreur accélère seulement le générateur de gaz, ce qui facilite le démarrage du moteur, en particulier par temps froid [10]. 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 [11].

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

À l'occasion du 40^e anniversaire de son vol inaugural en 2001, plus de 36 000 PT6A avaient été livrés, sans compter les autres versions dérivées [12]. Jusqu'en octobre 2003, 31 606 moteurs livrés ont volé plus de 252 millions d'heures [13]. Jusqu'en novembre 2015, 51 000 ont été produits [14]. 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 [13] 1 pour 127 560 heures en 2005 au Canada [15], 1 pour 333 000 heures de 1963 à 2016 [5], 1 pour 651 126 heures sur 12 mois en 2016 [16]. Le temps entre les révisions se situe entre 3600 et 9000 heures et les inspections de la section chaude entre 1800 et 2000 heures [17].

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 [18].

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 [19].

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 [31].

Le moteur est utilisé dans plus de 100 applications différentes :

PT6A

PT6B

• AgustaWestland AW119 Koala
• Changhe Z-8F
• Avicopter AC313
• Lockheed XH-51
• Sikorsky S-76B
• Westland Lynx 606

PT6C

• AgustaWestland AW139
• Bell/Agusta BA609
• UH-1 Global Eagle upgrade
• Eurocopter EC175/Avicopter Z-15

PT6D

• Soloy Pathfinder 21

PT6E

• Pilatus PC-12NGX

ST6

• Train Turbo (United Aircraft Corporation)
• STP-Paxton Turbocar Indy racer

STN

• Lotus 56 USAC et Formule 1

Développement connexe

• Pratt & Whitney Canada PT6T

Moteurs comparables

• Walter_M601

Liste moteurs d'avions

• Liste des moteurs d'avion

• Site officiel de Pratt & Whitney Canada, article sur le PT6A et ses déclinaisons
• Un article sur le PT6 par un particulier
• (en) Un article sur le PT6A-42 équipant certains Beechcraft King Air

• Portail de l’aéronautique