Allison V-1710

Allison V-1710
Vue du moteur
Constructeur	Allison Engine Company
Utilisation	Lockheed P-38 Lightning Bell P-39 Airacobra Curtiss P-40 Warhawk
Caractéristiques
Type	Moteur à pistons en V
Masse	707 kg
Puissance maximale	1 250 ch soit 932 kW
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Le Allison V-1710 est un moteur d'aviation, le seul de conception américaine à posséder, pendant la période de la Seconde Guerre mondiale, une configuration en V et un refroidissement par liquide. Du fait de la préférence des États-Unis d'avant-guerre pour les configurations en étoile et les turbocompresseurs, il ne réussit jamais à atteindre les performances et la fiabilité des moteurs étrangers. L'industrie américaine a finalement recourt à la production sous licence du moteur britannique Rolls-Royce Merlin pour équiper ses avions de chasse pour le combat à haute altitude.

L'Allison équipe néanmoins de très nombreux avions comme le Lockheed P-38 Lightning, le Bell P-39 Airacobra et le Curtiss P-40 Warhawk et connait une production très importante avec 70 033 exemplaires réalisés du 13 août 1931 au 2 juin 1948 à l'usine d' Indianapolis. Après la guerre, il connait aussi une carrière comme moteur de course, en particulier d'hydroptères.

Historique

Fondée par James A. Allison en 1915 pour construire des moteurs et des automobiles à Indianapolis à côté du circuit automobile qu'il avait aussi créé, la compagnie Allison ne tarda pas à se faire connaître dans le domaine aéronautique. À la demande d'Allison, Norman Gilman, entré dans la société en 1917 comme directeur technique, participe en effet, à la demande d'Allison, à la conception du moteur Liberty de 400 chevaux. En 1927 Gilman pose des brevets sur une amélioration du moteur ce qui lui permet de constituer des fonds en vue d'études ultérieures. Après la mort de James Allison en 1928 et le rachat de la compagnie par General Motors en 1929, Norman Gilman est nommé président, fonction qu'il cumule avec celle de directeur technique. Il décide aussi l'étude, sur ses fonds privés, d'un nouveau moteur à refroidissement liquide de 1000 chevaux (750 kW) pour remplir les futurs besoins de l'US Army et de l'US Navy.

L'accent est mis surtout sur la possibilité d'utiliser la base du moteur pour divers usages et la conception, le système de réduction et le compresseur furent pensés pour être facilement échangés. Le prototype V-1710-A de 1,010 lbs effectua un premier essai sur banc en 1931 délivrant 650 chevaux à 2 400 tours par minute. Le compresseur avec une multiplication de 7,3 par rapport à l'arbre à cames fut alors passé à une multiplication de 8,0 et en 1932, le moteur réussit un test de cinquante heures au cours duquel il fournit 750 chevaux, toujours à 2 400 tours par minute.

L'US Navy, bien qu'elle préfère les moteurs radiaux pour ses avions, manifesta alors son intérêt pour le V-1710 dans le but d'équiper ses dirigeables. Elle supervisa la mise au point d'une version dépourvue de compresseur mais équipée de deux carburateurs entre les deux lignes de cylindres. Ce moteur était aussi équipé d'un système d'inversion d'hélice lui permettant de passer de la pleine puissance dans un sens à la même puissance dans le sens opposé en moins de huit secondes. Ce moteur, le V-1710-B, était prévu pour équiper les dirigeables USS Akron et USS Macon. Le programme est cependant annulé suite à la perte des aéronefs. La situation économique, suite à la grande dépression, freine le développement si bien que le premier moteur ne fut testé en vol que le 14 décembre 1936 sur un Consolidated A-11A.

En 1933, Norman Gilman embauche Ronald Hazen qui avait travaillé chez Fairchild à la conception du moteur Ranger. En mars 1936, celui-ci devient directeur technique. Sous son impulsion, le V-1710 est entièrement repensé. Le dessin des chambres et des pistons fut amélioré, ainsi que les soupapes pour améliorer le mélange de l'air et du carburant, le diamètre de la turbine du compresseur augmenté de 8,25 à 9,5 pouces et le rapport d'entraînement de l'hélice est augmenté à 2 au lieu de 0,66, le taux de compression dans les cylindres passe à 6. Le moteur passe le test réglementaire de 150 heures de l'Army. Le 23 avril 1937, au cours de l'essai, il fournit 1000 chevaux, étant le premier moteur à atteindre cette puissance. Par la suite on put atteindre 6,65 et des vitesses de rotation de 3500 tours par minute, sur la base ainsi créée.

Le nouveau moteur est proposé aux divers avionneurs américains et rencontre un grand succès puisqu'il équipe la majorité des avions engagés dans l'US Army Pursuit Contest. Le XP-37, le Lockheed XP-38 et le Bell XP-39 avec des V-1710 turbocompressés et le XP-40 avec un simple compresseur mécanique. L'US Army, à la fin des années trente, a misé fortement sur la suralimentation par turbocompresseur, qu'elle pensait devoir dépasser les solutions par suralimentation mécanique dans un proche avenir. Ce fut un mauvais choix car la pénurie de matériaux comme le tungstène, nécessaires aux alliages résistants à haute température, et les difficultés de mise au point empêchent la fabrication en masse de turbocompresseurs, qui sont alors réservés aux bombardiers, jugés prioritaires. Les avions de chasse doté du V-1710 furent donc dotés de compresseurs mécaniques mais ceux-ci souffrait d'un grand retard par rapport à leur équivalents européens et les performances en altitude en souffrirent. Ce n'est que vers la fin de la guerre que le moteur Allison bénéficia de compresseurs plus sophistiqués à deux étages et plusieurs vitesses mais ceux-ci se révélèrent peu fiables et le V-1710 souffrit toujours de performances défaillantes en altitude.

Par contre, très tôt dans la guerre, Allison autorisa l'utilisation du moteur en régime d'urgence, le moteur fournissant alors 1600 chevaux (1200 kW) au lieu des 1150 (860 kW) prévus. Cependant le moteur devait alors être démonté et inspecté avant toute réutilisation. La durée de vie du moteur augmenta au cours du conflit de 300 à près de 1000 heures et le moteur bénéficia toujours d'une bonne puissance massique avec plus de 1,6 kW par kilogramme.

Le P-39 et le P-40 furent ensuite réalisés à de nombreux exemplaires et absorbèrent alors une grande partie de la production d'Allison. Seul le P-38, produit en plus petites quantités, conserve ses turbocompresseurs, ce qui en fit un chasseur remarquable en altitude. Le V12 équipa aussi les premières série du North American P-51 Mustang et de nombreux prototypes comme les Republic XP-47A, Curtiss XP-55 Ascender, Boeing XB-38, and Douglas XB-42 Mixmaster. Pendant la guerre, le prix de revient du moteur chuta de 25 000 à 8 000 dollars. Après guerre, l'Allison fut choisi pour équiper les 250 P-82E/F/G.

Le V-1710 servit aussi dans beaucoup de courses aériennes, nautiques et automobiles, certains exemplaires optimisés arrivant à fournir près de 4000 chevaux (3000 KW). Les V-1710-G6 furent, entre autres, utilisé sur des hydroptères des compétitions Unlimited hydroplane racing pendant lesquels ils batirent de nombreux records du monde de vitesse sur l'eau. Pendant les années 1990, des V-1710 furent utilisés pour équiper des répliques de chasseurs de la Seconde Guerre mondiale comme les Yak-3UM et des reconstructions.

Description et caractéristiques

L'Allison V-1710 est un moteur V12 à refroidissement liquide de conception très classique. Les deux bancs monoblocs de six cylindres sont boulonnés en V à 60 degrés sur le bloc contenant le vilebrequin. Ce bloc est constitué de parties en aluminium moulé qui se séparent au niveau de l'horizontale. Les deux bancs de six cylindres sont eux aussi en deux parties en aluminium moulé, bloc cylindres et culasse, qui emprisonnent les chemises des cylindres en acier durci. À l'intérieur les pistons forgés en aluminium poussent sur des bielles en acier qui entraînent elles-mêmes le vilebrequin. Celui-ci possède un couplage à chacune de ses extrémités, sur lesquelles viennent se fixer à l'avant un ensemble d'engrenages de réduction entraînant à l'avant l'hélice, et à l'arrière un dispositif dynamique et hydraulique d'atténuation des vibrations ainsi que les accessoires situés sur l'arrière du moteur. Il peut aussi être monté dans les deux sens, ce qui permet d'inverser facilement le sens de rotation du moteur.

Chaque chambre de combustion possède quatre soupapes, deux d'admission à l'intérieur du V et deux d'échappement vers l'extérieur, disposées à 22,5° par rapport à l'axe du cylindre, en alliage nichrome (65 % nickel, 20 % fer et 15 % chrome) traitées en surface avec de la stellite (un acier allié contenant du cobalt, du chrome, du tungstène, et du molybdène) avec une chambre interne contenant du sodium pour améliorer l'évacuation de la chaleur. Les soupapes sont commandées par un arbre à came simple par groupe de cylindre, qui entraîne lui-même des basculeurs agissant directement sur les queues de soupapes. L'alimentation en mélange est assurée par une pompe d'injection Bendix Stromberg SD400B3 qui prend en compte la densité du mélange et la vitesse de rotation du moteur.

Désignation : Allison V-1710-G6

Disposition des cylindres : 12 cylindres en V à 60°, refroidissement liquide.

Alésage : 139.7 mm en réalité 5.5" (pouces)

Course : 152.4 mm en réalité 6.0" (pouces)

Cylindrée totale : 28.02 litres. en fait 1710 cubic inches (pouces carrés) d'ou son appellation.

Rapport volumétrique : 6,65 à 1.

Régime maximum : 3 200 tr/min

Poids : 707 kg

Largeur :

Longueur :

Puissance au décollage : 1 250 ch (932 kW)

Consommation :

Rapport de multiplication de l'hélice :

Carburant :

Versions

Les moteurs Allison donnèrent naissance à de nombreux dérivés, deux systèmes de désignation cohabitent, un d'usine comprenant une lettre désignant la version principale et un chiffre, la sous version, et un autre dit de service créé par l'USAAF ne comprenant qu'un nombre.

• V-1710-A 2 exemplaires.
  • V-1710-A1 ou V-1710-2, 1931, 650 ch à 2400 tr/min, carburant à indice d'octane de 87, diamètre turbine compresseur de 8,25 pouces et rapport d'entraînement 0,66:1 sur l'hélice, ratio compression 5,75.
  • V-1710-A2 ou V-1710-1, prototype pour la navy essence à indice d'octane de 92, ratio compression 5,88.
• V-1710-B 3 exemplaires.
• V-1710-B2R ou V-1710-4, version pour les dirigeables de l'US Navy, pas de compresseur, inverseur de sens d'hélice.
• V-1710-C 2582 exemplaires.
  • V-1710-C6 1936, 1000 ch à 2600 tr/min au niveau de la mer, diamètre turbine compresseur passé à 9,5 pouces et rapport d'entrainement 2:1 sur l'hélice.
  • V-1710-11 XP-37
  • V-1710-19 XP-40
  • V-1710-21 YP-37
  • V-1710-C15 ou V-1710-33, pour le P-40, carburateur Bendix.
• V-1710-D 44 exemplaires.
• V-1710-D2 ou V-1710-9, version destiné au Bell Aircraft XFM-1 Airacuda, boîte de reducteur d'hélice externe et configuration propulsive.
• V-1710-E version équipant les P-39, P-63 et XB-42 avec un ensemble de réduction pour l'hélice externe au moteur, l'arbre étant prolongé de 10 pieds, 18 998 produits.
  • V-1710-E2 ou V-1710-17, version à turbocompresseur destiné au XP-39.
  • V-1710-E? ou V-1710-31, version à compresseur mécanique destiné au YP-39A.
  • V-1710-E4 ou V-1710-35, version à compresseur mécanique destiné au P-39C/D/F/G.
  • V-1710-E? ou V-1710-39, version à compresseur mécanique destiné au XP-39B.
  • V-1710-E? ou V-1710-49, version à compresseur mécanique destiné au XP-39E.
  • V-1710-E? ou V-1710-59, version à compresseur mécanique destiné au P-39J.
  • V-1710-E? ou V-1710-63, version à compresseur mécanique destiné au P-39L et P-39F2.
  • V-1710-E? ou V-1710-83, version à compresseur mécanique destiné au P-39M.
  • V-1710-E? ou V-1710-85, version à compresseur mécanique destiné au P-39N.
  • V-1710-E11 ou V-1710-93, compresseur mécanique à deux étage et deux vitesses, équipant le P-63A
  • V-1710-E22
  • V-1710-E27 ou V-1710-129, turbo-copound, prototype pour le XP-63H.
• V-1710-F version équipant les P-38, P-40 et P-51 avec un ensemble de réduction pour l'hélice intégré au moteur, 47 660 produits.
  • V-1710-F2R/L ou V-1710-27/29, pour le P-38, rotation vers la droite ou la gauche.
  • V-1710-F3R ou V-1710-39, pour les NA-73X, NA-73, NA-83 et NA-91.
  • V-1710-F5R/L ou V-1710-49/53, pour le P-38F, rotation vers la droite ou la gauche.
  • V-1710-F10R/L ou V-1710-51/55, pour le P-38G, rotation vers la droite ou la gauche.
  • V-1710-73 P-40K
  • V-1710-F15R/L ou V-1710-75/77, version à turbocompresseur pour le P-38K, rotation vers la droite ou la gauche, injection eau méthanol ADI, essence à indice d'octane de 115 et 145 avec l'ADI, 2300 ch à 3000 tr/min au niveau de la mer.
  • V-1710-F17R/L ou V-1710-89/91, version à turbocompresseur pour le P-38H, rotation vers la droite ou la gauche, injection eau méthanol ADI, essence à indice d'octane de 115 et 145 avec l'ADI, 2300 ch à 3000 tr/min au niveau de la mer.
  • V-1710-F20Rou V-1710-81 NA-99 (P-51A) et P-40E, 1200 ch au décollage.
  • V-1710-F21Rou V-1710-87 NA-97 (A-36A), 1325 ch à 1 000 m.
  • V-1710-F26Rou V-1710-99 P-40N, compresseur à une vitesse et un étage, 1200 ch au décollage, 1125 ch à 5 274 m.
  • V-1710-F30R/L ou V-1710-111/113, P-38L
  • V-1710-F31Rou V-1710-115 P-40N
  • V-1710-F32R/L ou V-1710-119/?, compresseur mécanique à deux étage et deux vitesses et intercooler.
• V-1710-G nouvel arbre à cames, divers configurations de suralimentation, 763 produits dont 750 G6.
  • V-1710-G6R/L ou V-1710-143/145, rotation vers la droite ou la gauche, injection eau méthanol ADI, essence à indice d'octane de 115 et 145 avec l'ADI, injection Bendix.

Voir aussi

• Liste des moteurs d’avions

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