เครื่องยนต์ PW-Allison 578-DX นวัตกรรมเครื่องยนต์พรอพแฟนให้ประสิทธิภาพสูง

PW-Allison 578-DX เป็นเครื่องยนต์อากาศยานรุ่นทดลองที่มีลักษณะเป็นลูกผสมระหว่างเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน (Turbofan) และเครื่องยนต์เทอร์โบพรอพ (Turboprop) ซึ่งเรียกกันว่า พรอพแฟน (Propfan) เครื่องยนต์รุ่นนี้ถูกพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1980 โดยมีเป้าหมายเพื่อนำมาใช้กับเครื่องบินพาณิชย์ขนาดกลางที่เสนอโครงการในขณะนั้น เช่น Boeing 7J7 และรุ่นย่อยของ McDonnell Douglas MD-80 อย่าง MD-91 และ MD-92

จนถึงปี 2019 เครื่องยนต์รุ่นนี้ถือเป็นหนึ่งในเครื่องยนต์พรอพแฟนแบบใบพัดหมุนสวนทางกัน (Contra-rotating propfan) เพียงไม่กี่รุ่นในโลกที่เคยผ่านการทดสอบการบินจริง

การพัฒนาและเป้าหมายทางวิศวกรรม

บริษัท Allison Engine Company ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ General Motors (GM) ได้เปิดตัวเครื่องยนต์ Model 578 ในงาน Paris Air Show ปี 1985 เพื่อให้บริษัทสามารถกลับเข้าสู่ตลาดเครื่องยนต์สำหรับเครื่องบินพาณิชย์อีกครั้ง หลังจากที่ในช่วงปี 1950 และ 1960 เครื่องยนต์เทอร์โบพรอพถูกแทนที่ด้วยเครื่องยนต์เจ็ทในสายการบินพาณิชย์ ทำให้ Allison ต้องเน้นการผลิตเครื่องยนต์สำหรับกองทัพเป็นหลัก

เครื่องยนต์รุ่นนี้ถูกออกแบบมาเพื่อขับเคลื่อนเครื่องบินโดยสารขนาด 100 ถึง 160 ที่นั่ง โดยใช้แกนกลาง (Core) จากเครื่องยนต์เทอร์โบแชฟต์ Allison T701 สำหรับเฮลิคอปเตอร์ยกหนัก ซึ่งเริ่มทำงานครั้งแรกในปี 1975 โดยมีการผลิตสองขนาด ได้แก่:

• รุ่น 10,000 แรงม้า (7,500 กิโลวัตต์): มีอัตราส่วนการอัด 23:1 พร้อมคอมเพรสเซอร์เพิ่มแรงดันสามขั้นตอนและพาวเวอร์เทอร์ไบน์
• รุ่น 16,000 แรงม้า (12,000 กิโลวัตต์): มีอัตราส่วนการอัด 33:1 พร้อมส่วนเพิ่มแรงดันและพาวเวอร์เซกชันสี่ขั้นตอน

การร่วมทุนระหว่าง Pratt & Whitney และ Allison

เมื่อวันที่ 14 มีนาคม 1986 บริษัท Allison และแผนกเครื่องยนต์อากาศยานของ United Technologies ซึ่งก็คือ Pratt & Whitney ได้ประกาศร่วมทุนพัฒนาเครื่องยนต์รุ่นนี้ เนื่องจาก Pratt & Whitney ไม่สามารถพัฒนาเครื่องยนต์พรอพแฟนของตนเองได้ทันกำหนดการรับรองมาตรฐานของเครื่องบิน Boeing 7J7 ในปี 1992 และไม่มีแกนกลางเครื่องยนต์ในขนาดแรงม้าที่ต้องการ

ภายใต้ข้อตกลงนี้ Allison รับหน้าที่พัฒนาเครื่องยนต์และทำการทดสอบภาคพื้นดิน ในขณะที่ Pratt & Whitney รับหน้าที่บูรณาการระบบขับเคลื่อนเข้ากับตัวเครื่องบินและบริหารจัดการโปรแกรมการทดสอบการบิน โดยได้ก่อตั้งบริษัทร่วมทุนชื่อ PW–Allison Engines ในปี 1987

ข้อได้เปรียบที่คาดการณ์

บริษัท PW–Allison Engines ระบุว่าเครื่องยนต์พรอพแฟนมีข้อดีเหนือกว่าเครื่องยนต์เจ็ทพาณิชย์ทั่วไป ดังนี้:

• การประหยัดเชื้อเพลิง: คาดว่าลดการใช้เชื้อเพลิงลงได้ถึง 30%
• ระยะทางวิ่งขึ้น-ลง: ต้องการระยะทางวิ่งขึ้นและลงจอดที่สั้นลง
• ระดับเสียง: มีเสียงรบกวนน้อยกว่า เนื่องจากความเร็วในการหมุนของใบพัดพรอพแฟนต่ำกว่า ซึ่งเป็นผลมาจากระบบเกียร์ของเครื่องยนต์รุ่น 578

ความพยายามในการนำไปใช้กับเครื่องบินรุ่นต่างๆ

โครงการ Boeing 7J7

Boeing และ Allison ตกลงที่จะทดสอบเครื่องยนต์นี้สำหรับใช้ในเครื่องบิน Boeing 7J7 แต่ต่อมาในปี 1987 Boeing ได้ปฏิเสธการใช้เครื่องยนต์ PW-Allison โดยระบุว่าแกนกลางเครื่องยนต์ที่มีอยู่ไม่ทรงพลังเพียงพอสำหรับเครื่องบินขนาด 150 ที่นั่ง แม้ว่าทาง PW-Allison จะโต้แย้งว่าระบบเกียร์สามารถรองรับแรงม้าได้สูงถึง 13,000-16,000 แรงม้า และออกแบบให้รองรับได้สูงสุดถึง 25,000 แรงม้าก็ตาม อย่างไรก็ตาม โครงการ Boeing 7J7 ถูกระงับอย่างไม่มีกำหนดในเดือนธันวาคม 1987

โครงการ McDonnell Douglas MD-91X/MD-92X

ในเดือนมกราคม 1986 Allison ได้ลงนามบันทึกความเข้าใจกับ McDonnell Douglas เพื่อทดสอบเครื่องยนต์ต้นแบบ 578-DX บนเครื่องบินทดสอบ MD-80 ในช่วงปลายปี 1987 เพื่อเตรียมการสำหรับเครื่องบินรุ่น MD-91X ซึ่งเป็นเครื่องบินโดยสารขนาด 114 ที่นั่ง โดยเครื่องยนต์ 578-DX สามารถเปลี่ยนกำลัง 10,400 แรงม้า (7,800 กิโลวัตต์) ให้เป็นแรงผลัก 19,000 ปอนด์ (85 กิโลนิวตัน)