J31, J33

General Electric/Allison, USA

V roce 1939 otestoval britský inženýr Frank Whittle nový, revoluční typ motoru, fungujícího na principu plynové turbíny. Koncept spoléhal na kompresor se sérií lopatek, které stlačovaly a vháněly vzduch do spalovací komory. Ve spalovací komoře došlo ke smíchání s palivem, zapálení a vyvedení spalin na oběžné kolo turbíny. Turbína zpětně poháněla kompresor. Horké plyny o vysoké rychlosti postupovaly prodlužovací rourou směrem vzad, ven z motoru. Vystupující plyny vyvozovaly na tu dobu obrovský dopředný tah.

Po té, co bylo odhaleno, že v Německu probíhá podobný vývoj, usilovala Velká Británie o to, mít ve vzduchu první proudovým motorem poháněné letadlo a využít jej v probíhající válce. Bohužel hlavní britský výrobce leteckých motorů, Rolls-Royce, byl zahlcen objednávkami na pístové motory a nebyl schopen se věnovat dokončení vývoje a výrobě Whittlových motorů. Britové se tedy obrátili na USA s nabídkou možnosti licenčního vývoje a výroby Whittlových konstrukcí. Aby nebyla ohrožena poválečná výroba proudových motorů v Rolls-Royce, zajistila Britská vláda, aby licence nebyla nabídnuta firmám zabývajícím se především masovou výrobou (Pratt & Whitney, Curtis-Wright, Allison), ale firmám orientujím se na vývoj (Allis Chlamers, Westinghouse, General Electric).

I-A, I-16, J31 ...

V GE pro tento účel vznikla v říjnu 1941 oddělená vývojová divize, která záhy po tom od U.S. Army Air Corps získala kontrakt vývoj motoru, založeného na Whittlově konstrukci W.1. Originál tohoto motoru byl ještě v témže roce odeslán do USA. O půl roku později, 18. dubna 1942, došlo k prvnímu spuštění nového motoru I-A. Byl to v USA vůbec první provozuschopný proudový motor. Vývoje se zůčastnil i Dr. Stanford A. Moss, který byl povolán zpět z důchodu, aby pomohl při konstrukci nového motoru. Dr. Moss v roce 1918 pro GE vyvinul turbínový přeplňovací kompresor (turbo supercharger).

1. října 1942 se dvěma těmito motory vzlétl z Muroc Army Air Field letoun Bell XP-59A. Tím za oceánem začala doba proudových letounů. Letové výkony letounu XP-59 však byly daleko za očekáváními . Testované motory měly v době prvního letu tah po 1250 lbf (5,56 kN). Po několika vylepšeních a dalších testech se nakonec sériová výroba rozjela ještě v témže roce, pod továrním označením I-16 a o tahu 1600 lbf, 7,1 kN). USAAF zavedly jednotné jmenné konvence pro pojmenování leteckých motorů, u letectva byl tentýž motor znám pod označením J31. Motor J31 poháněl sériové P-59A a P-59B.

I-40, J33 ...

Motory I-16 sice ukázaly, že dokáží poskytnout dobrý tah, ale za neúměrně vysoké spotřeby, motory trpěly vibracemi a jednotlivé části se rychle opotřebovávaly. V GE tedy začaly práce na větším motoru s mnohem vyšším tahem, motor měl již být prakticky použitelný ve vzdušných soubojích. Šlo o typ I-40 o navrhovaném tahu 4000lbf, 18kN.

Vývoj byl velmi rychlý, s návrhy se začalo v polovině roku 1943, první pozemní testy proběhly už 13. ledna 1944. Když Stanley Hooker z firmy Rolls-Royce viděl, jak jdou práce velmi rychle kupředu, vrátil se do Velké Británie, aby navrhl silnější motor, Rolls-Royce Nene o tahu 22 kN. Doposavad nejsilnějším britským motorem byl Rolls-Royce Derwent IV o tahu 10,7 kN.

Lockheed se nacházel právě uprostřed prací na projektu XP-80. Původní plány počítaly pro tento letoun s motorem Halforde H-1 (Goblin I) o tahu 13 kN, vyráběným v USA. Výroba H-1 se však opožďovala a jelikož by I-40 velmi výrazně zvýšil výkony letounu, bylo přijato řešení použít v prototypu tyto nové motory.

Letoun P-80 vzlétl poprvé v červnu 1944, s motorem I-40, v označní USAAF J33. V roce 1947 letoun ustanovil nový rychlostní rekord 998 km/h. Komplikace s novými motory trochu protáhla zavedení letounu do služby.

Dobré výkony I-40 zapříčinily, že USAAF zrušilo výrobu letounu P-59 s motory I-16. P-80 se tak stal prvním americkým, ve větších sériích vyráběným proudovým letounem. V listopadu 1945 získala licenci k sériové výrobě motoru firma Allison, nikoliv GE. Důvod byl ten, že Allison využíval k výrobě státní továrny, vybavené během války a mohl tak produkovat větší množství motorů a s nižšími náklady. Podobný osud později potkal i následovníka těchto motorů, J35.

GE údajně vyrobil celkem zhruba 300 motorů J33. Allison pak pokračoval ve velkovýrobě, čísla z roku 1957 hovoří o počtu 15000 vyrobených motorů, přičemž výroba pokračovala ještě další dva roky. Výroba nejrozšířenější verze J33-A-35 končila v roce 1955 na počtu asi 6600 kusů. Motor J33 byl prvním americkým velkosériově vyráběným proudovým motorem a také jediným "původně americkým", nasazeným motorem s čistě odstředivým kompresorem. Jednotková cena J33-A-35 byla přibližně 20 tis. USD, což by mělo odpovídat tehdejším asi 14 tis. liber.

Motory nejrozšířenější série, J33-A-35, často přesahovaly 1200 hodin provozu bez závady, jiné motory však trpěly problémy - třeba J33-A-16 (z F9F-7), které například musely být v srpnu 1954 dočasně uzeměny, protože se na oporách palivových trysek objevily praskliny.

Motor J33 poháněl letouny F-80 Shooting Star od USAF (na F-80B byly používány J-33A-9A, -11A, 17A a -21, na F-80C byly používány J33-A-23 a především -35), poháněly cvičný Lockheed T-33, cvičný TV-2 od U.S. Navy, F-94A/B Starfire (v podstatě dvoumístná verze F-80), Convair XF-92. Podrobnější výpisy jsou v tabulkách níže.

Motor má jednostupňový radiální kompresor s dvoustraným vstupem, 14 trubkových spalovacích komor a jednostupňovou axiální turbínu. Tři čtvrtiny energie dodané spalováním jsou spotřebovány pro pohon málo efektivního kompresoru, pouze jedna čtvrtina je využita k vytvoření tahu. Motory J33 měly tah 18-20kN s možností krátkodobého zvýšení v malých výškách až na 24kN pomocí vstřikování směsi vody a alkoholu . Krátkodobé zvýšení tahu mělo smysl především při provozu z krátkých vzletových drah a při horkém počasí. Použítí při teplotě pod 0°C není účinné a je na zemi zakázané. F-80B měly pro tuto směs dvě nádrže po 114 litrech, F-80C měla nádrž o celkové kapacitě 189 litrů.

Provozní omezení J33 bylo 30 minut na vzletovém/maximálním režimu při 100% otáček, provoz na 95% maximálních otáček omezen nebyl.

J33 pro řízené střely

Motory J33 byly použity také na řízených střelách zem-zem MGM-13 Mace, MGM-1 Matador a Regulus I. Typickým zástupcem motorů J33 pro řízené střely je J33-A-37 o tahu 20,56 kN, vyvíjený od října 1950. Díky požadavku na životnost motoru pouze 5 hodin mohl Allison snížit kvalitu motorů a tím i cenu, spolehlivost po dobu plánované životnosti však byla nezměněna. Novátorské postupy, použíté v rámci snížení množství drahých materiálů při výrobě motoru později Allison aplikoval i na své další konstrukce. Do poloviny roku 1957 bylo dodáno přes 2000 těchto speciálních motorů (možná nejen verze -37). Obě verze J33 pro řízené střely, J33-A-37 a J33-A-41, byly motory o krátké životnosti, navržené pro ne více, než 10 hodin provizu. USAF ani nevyžadovalo certifikaci spolehlivosti motorů, což se příznivě projevilo na ceně motorů. Jeden z požadavků pro letadlové motory J33 byla mřížka chránící vstup vzduchu od kompresoru před cizími předměty, tato mřížka u motorů pro střely použita nebyla. Průměr motorů J33 určoval průměr celé střely, která díky radiálnímu kompresoru motoru musela být do šířky poměrně mohutná - nejméně 137 cm. Použití motorů J33 na ŘS mělo také výhodu ve snadnější údržbě a provozu - jednotné náhradní díly s letadlovou verzí motorů, jednotné podpůrné příslušenství, palivo, školení techniků.

Některé verze motoru

CHARAKTERISTIKY MOTORU J33-A-35

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKY MOTORŮ J31

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKY MOTORŮ J33

• J33 při výškových testech v NASA/Glenn Research Center
• F-80 walkaround, 8 fotografií J33
• J33 v U.S. Air Force Museum

• Arkansas Air Museum, J33-A-35
• Indiana Military Museum link

Některé zdroje použitých informací a obrázků:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Allison_J33
• http://www.centennialofflight.gov/essay/Aerospace/GE/Aero11.htm
• http://www.wingweb.co.uk/engines/Allison_J33_turbojet.html
• http://www.nationalmuseum.af.mil/factsheets/factsheet.asp?id=868
• http://www.primeportal.net/hangar/don_busack/j-33-a_t-33a/
• http://www.shanaberger.com/engines/J33.htm
• http://www.answers.com/topic/ge-aircraft-engines
• Flight, Flight International
• Élodie Roux: Turbofan and Turbojet Engines database handbook, 2007
• George Mindling,Robert Bolton: U.S. Air Force Tactical Missiles
• Encyclopedia of US Air Force aircraft and missile systems
• Ohio Warbird Survivors 2003: A Handbook on Where to Find Them

Poslední aktualizace: září 2010