Europrop TP400

Europrop International TP400-D6, Airbus A400M Atlas askeri nakliye uçağına güç verebilmek üzere Europrop International tarafından tasarlanmış, 11,000 shp (8,200 kW) güç sağlayabilen bir motordur. TP400, tek bir pervane seti kullanarak itki sağlayan dünyadaki en güçlü turboprop motordur.

TP400
TP400, 2017 Paris Air Show.
Tür	Turbofan
Ulusal köken	Çokuluslu
Üretici	Europrop International
İlk çalıştırma	2005
Ana kullanıcılar	Airbus A400M

Geliştirme

TP400, ilk olarak Aralık 2000'de Airbus Military tarafından A400M'e güç sağlamak üzere seçildi. Ancak Şubat 2002'de Airbus, motor çekirdeğinin (Snecma M88 turbofan motoruna dayalı) ağırlığının fazla ve çok fazla yakıt tüketmesi nedeniyle motor yarışmasını tekrar açtı. Mayıs 2002'ye gelindiğinde, Pratt & Whitney Canada (P&WC), PW800 motoruna dayalı bir çekirdek üzerinden geliştirilmiş, 12,000 shp (8,900 kW) güç üreten bir turboprop teklifi açıkladı. Bu konsept daha sonra PW180 olarak adlandırılacaktı. 2003'te, 30 Nisan karar tarihine yaklaşılırken, Airbus CEO'su Noel Forgeard gazetecilere, P&WC teklifinin TP400'e göre %20 daha ucuz olduğunu ve kendisinin söz konusu sözleşmeyi P&WC'ye vermek istediğini, ancak hükümet yetkililerinin şirketlere tekliflerini gözden geçirmeleri için bir süre uzatma talep ettiğini belirtti. Son teklifler düzenlenmeden önce, kaynaklar P&WC'nin teklifinin, Avrupa üretim yüzdesi olan %75'e sahip olduğu, TP400'e göre 400 milyon dolar daha düşük olduğunu iddia etti. 6 Mayıs'ta, Avrupalı politikacılar ve iş liderlerinden gelen baskılar arasında, Avrupa korumacılığı suçlamalarına rağmen Airbus, A400M için 900 motor üretmek üzere Europrop'a 3.4 milyar dolarlık bir sözleşme götürdü.

2018 ILA Berlin Air Show'da Airbus A400M Atlas'ın iskele kanadında iki TP400 motor. Görüntü yakınlaştırıldığında, pervane kanatları üzerinde LH veya RH işaretleri görünür hale gelir ve bu da kanatların sırasıyla sol ve sağ pervane için olduğunu gösterir.

Airbus Military ve Avrupa Savunma Satın Alma Ajansı OCCAR arasındaki A400M kontratının imzalanması, 27 Mayıs 2003 tarihinde gerçekleşti ve uçağın planlanan geliştirme programının 77 ay (6 yıl, 5 ay) sürmesini planlandı. 2003 Paris Air Show'da, Europrop'un eski motor konsorsiyumu ortağı Avio ile 300 milyon avroluk bir kontrat imzalandı. Ancak Lockheed Martin'in C-130J Super Hercules güncellemesinde yaşadığı mekanik ve aerodinamik sorunlar nedeniyle Airbus, TP400'ün yeni motor konfigürasyonu ve pervane seçeneğini kendisi belirleme hakkını saklı tuttu.

TP400 geliştirme programının oldukça iddialı kabul edilen geliştirme takvimine göre, motorun çalıştırma testinin kontratın imzalanmasından itibaren 27 ay (2 yıl, 3 ay) içinde veya Ağustos 2005'te yapılması hedefleniyordu.

Temmuz/Ağustos 2003 tarihlerinde Airbus, Ratier-Figeac ile toplam değeri 830 milyon doları bulan bir sözleşme imzaladı. Bu sözleşme kapsamında, A400M uçağı için 5.33 metre çapında ve sekiz adet kompozit kanada sahip pervaneler tedarik edilecekti. Mayıs 2004'e gelindiğinde, Airbus A400M tasarımının "handed" yani "karşıt dönüş" konfigürasyonunda olacağına karar verdi. Bu, her kanattaki çift pervanenin zıt yönlere döneceği anlamına gelir. İki farklı şanzıman kutusu gerekmekte olup, bir tanesi pervanenin dönüş yönünü tersine çevirmek için ek bileşenlere sahiptir. Bu karşı-rotasyonlu pervane tasarımı, TP400 motorunun iki farklı şanzıman kutusu/pervane konfigürasyonu için sertifikalandırılması gerektiği anlamına gelmekteydi.

Airbus, Aralık 2004'te TP400 motorunu Lockheed C-130K Hercules uçağında test etmek üzere Marshall Aerospace'a bir sözleşme verdi. Hedef, 2006'nın ortalarında uçuşları başlatmak ve aynı yılın Nisan ayında ilk uçuşu gerçekleştirmekti. Diğer test platformları arasında ise Ilyushin Il-76 ve favori olarak düşünülen Airbus'a ait A340-300 test uçağı bulunmaktaydı. Çünkü C-130'den farklı olarak, A340, A400M'nin maksimum seyir hızına ulaşabilirdi.

TP400'ün ilk motor çalıştırmasının Ağustos 2005'in sonuna kadar gerçekleşmesi planlanmıştı ve aynı yılın sonuna kadar çalıştırması hedefleniyordu. TP400, kendi özel test uçağı üzerinde 2006 yılının sonuna kadar uçacaktı ve motor, "handed" pervane ile Ekim 2007'nin sonuna kadar sertifikalandırılacaktı. TP400'ün test uçağıyla ilk uçuşu bir sonraki ayın sonuna kadar gerçekleşecek ve motor sertifikasyonu Mart 2008'in sonuna kadar tamamlanacaktı. Son olarak ise, kalifikasyon testi Ocak 2009'un sonuna kadar tamamlanacaktı.

Ancak, planlarda iki aylık bir gecikme yaşandı ve motorun ilk çalıştırması 28 Ekim 2005'te, motor gücünü ölçmek için bir dinamometre kullanılarak gerçekleşti. Ardından yapılan testlerde motor tam güce ulaştı. 28 Şubat 2006'da motor ilk kez pervane takılı olarak test edildi. Europrop, TP400 motorunu ilk test uçuşu için 19 Kasım 2007'de gerçekleştirdi. Haziran 2008'de TP400, C-130K motor test uçağının iç kanat port tarafında ilk kez yer testi yapıldı. 17 Aralık 2008'de tek bir TP400-D6 motorunun ilk uçuşu gerçekleşti. Airbus ve Marshall, C-130K test uçağı üzerinde gerçekleştirdikleri 18 uçuş, 55 uçuş saati ve 61 saat yer testi sonrasında 30 Eylül 2009'da testleri tamamladı. 18 Kasım 2009'da A400M test uçağı, dört TP400 motoruyla ilk kez yer testini tamamladı ve ardından 23 Kasım 2009'da A400M'nin ilk taksi denemesi yapıldı. 11 Aralık 2009'da A400M'nin ilk uçuşu gerçekleşti. Motor, 6 Mayıs 2011'de Avrupa Havacılık Güvenliği Ajansı'ndan (EASA) sivil sertifikasyonu aldı. Nisan 2012'ye kadar EASA, Ratier-Figeac'ın TP400 için FH385/FH386 pervaneleri için sertifikasyon verdi ve 13 Mart 2013'te A400M uçağı için tip sertifikası verdi. Uçak ve motor resmi olarak 30 Eylül 2013'te Fransız Hava Kuvvetleri'nde hizmete girdi.

Motorun sertifikasyon test programını geciktiren bir dizi teknik sorun, A400M uçak programını daha fazla zaman çizelgesi ayarlamalarına itti. Motor gecikmeleri, tam yetkili dijital motor kontrol (FADEC) yazılımını sivil otoritelerin memnuniyetine göre tamamlamakta yaşanan sorunlardan kaynaklandı. Daha spesifik olarak, Europrop, motorun 2008 ortasına doğru çalıştığını ancak FADEC yazılımının hala EASA gereksinimlerini karşılamadığını belirledi. A400M'nin insani yardım misyonları için tasarlanmış olması nedeniyle, uçağın sivil sertifikasyona sahip olması gerekiyordu. Europrop, bu durumun her değişikliğin FADEC yazılımında belgelenmesi gerektiği anlamına geldiğini fark etmedi, bu nedenle EASA yazılımın sivil sertifikasyonunu reddetti. Bu sorun nedeniyle, Eylül 2008'de uçuşa hazır olan ilk A400M test uçağı uçmasına izin verilmedi. Europrop, sorunu çözmek için işgücünün boyutunu üç katına çıkarmak zorunda kaldı, bu da 275.000'den fazla satırdan oluşan bir FADEC sistemine yol açtı ki bu, en büyük sivil jet motoru için FADEC yazılımının dört katı kadar karmaşıktı.

2016 yılında, pervane dişli kutusuyla ilgili başka sorunlar ortaya çıktı. Bu sorun, Alman Hava Kuvvetleri'nin üç A400M uçağının ikisini geçici olarak kapatmasına ve aynı zamanda bir Royal Air Force uçağının uçuş sırasında motor arızası yaşamasına neden oldu. Bu motor sorunu için geçici bir çözüm, Temmuz 2016'da sertifikalandı.

TP400 pervaneli dişli kutusu 2013 Paris Air Show'da sergileniyor.

Tasarım

TP400'ün üç şaftlı bir konfigürasyona sahip olduğu, bu konfigürasyonun iki şaftlı bir gaz jeneratörü ile serbest güç türbini içerdiği belirtilmektedir. Toplamda 26.3 kilogram/saniye (3,480 pound/dakika) kütlesel akışa sahip olan TP400, çeneden hava emişine sahiptir.

Gaz jeneratöründe, Europrop International tarafından "Ara Basınç Kompresörü" olarak adlandırılan düşük basınç kompresörü (IPC), MTU Aero Engines tarafından tasarlanmış olup beş kademeye sahiptir. Bu kompresör, bir IP türbini tarafından tahrik edildiği için ara basınç kompresörü olarak adlandırılır. Yüksek basınçlı kompresör (HPC), Rolls-Royce tarafından tasarlanmış olup altı kademeye sahiptir, bunların ilk ikisi değişken tiptedir. TP400'ün tasarımında önceki motor programlarından edinilen deneyim ve öğrenilen tasarım dersleri bulunmaktadır. Snecma, M88 turbofan motorunun bir versiyonuna dayanan yanma odasını tasarlamıştır. HPC'yi tahrik etmek için Snecma, yüksek basınç türbini (HPT) tasarlamıştır ve bu tasarımda M88 deneyimini kullanmıştır. MTU'nun IPT tasarımı, Turbo-Union RB199 ve Eurojet EJ200 turbofan motoru deneyimini kullanmaktadır. IPC'yi IPT'ye bağlayan şaft, içinden geçtiği HP şaftına karşı ters yönde döner. Genel basınç oranı 25:1'dir. IP kompresörünün basınç oranı 3.5:1'e sahiptir ve HP kompresörün basınç oranı 7:1'dir.

Yüksek açılı Ratier-Figeac pervanelerinin yakın plan görüntüsü.

Teknik Özellikler (TP400-D6)

Veri kaynağı EASA type certificate data sheet for TP400-D6, issue 07, page 6

Genel özellikler

• Tür: 3-spool axial flow turboprop
• Uzunluk: 4,18 m (13 ft 9 in)
• Çap: 1,218 m (4 ft 0 in)
• Propeller diameter: 5.334 m (17.500 ft 0 in)
• Boş ağırlık: 19.381 kg (42.728 lb) for baseline engine (propeller clockwise); 19.651 kg (43.323 lb) for handed engine (propeller anti-clockwise)
• Propeller weight: 683 kg (1.506 lb)

Bileşenler

• Kompresör: MTU 5-stage intermediate pressure compressor, Rolls-Royce 6-stage high pressure compressor with 2 variable stages
• Yanma odaları: Snecma annular combustion chamber with 18 fuel nozzles
• Türbin: Snecma single-stage high pressure turbine; MTU single-stage intermediate pressure turbine; ITP 3-stage low pressure turbine
• Yakıt türü: Jet A, Jet A1, Jet B, JP4, JP5, JP8, and JP8+100

Performans

• Maksimum güç çıkışı: Uprated takeoff: 8.251 kW (11.065 hp); Maximum continuous: 7.971 kW (10.690 hp)
• Toplam basınç oranı: 25
• Hava kütlesi akışı: 263 kg/s (580 lb/s)
• Türbin girişi sıcaklığı: 1.200 °C (2.190 °F)
• Özgül yakıt tüketimi: In cruise: 21.000 g/kWh (035 lb/hp·h)
• Güç-ağırlık oranı: 426 kW/kg (259 hp/lb)