vignette|upright=1.295|Inspection d'un T58 avant son installation dans un hélicoptère SH-3G Sea King.
Le General Electric T58 est un turbomoteur américain conçu pour équiper les hélicoptères. Démarré pour la première fois en 1955, il est resté en production jusqu'en 1984, date à laquelle quelque avaient été produits. Le , il devient le premier turbomoteur à obtenir la certification de la FAA pour pouvoir être utilisé dans des hélicoptères civils. Il a aussi été construit sous licence et développé par la société britannique De Havilland sous la désignation de Gnome, et aussi fabriqué par Alfa Romeo et la IHI Corporation.
Conception et développement
Contexte Pendant les vingt premières années de leur existence, la majorité des efforts consacrés au développement de turbomoteurs fut consacrée à la production de gros moteurs. Les États-Unis ne dérogeaient pas à la règle, et s'étaient essentiellement focalisés sur les gros turboréacteurs plutôt que sur les turbines à gaz de faible puissance. Afin de combler ce déficit de dotation en « petits » moteurs, les trois armées américaines s'investirent à fond pour encourager leur développement, duquel seront issus deux petits moteurs en particulier, le T53, de Lycoming, et le T58, de General Electric..
En fait, General Electric avait déjà tenté très tôt de produire un turbopropulseur, en l'espèce du TG-100 (XT-31), qui fut construit dès 1945, mais il semble que ce moteur ait surtout réussi à faire chûter de manière importante l'enthousiasme des Américains pour ce type de moteur. En comparaison, le T58 était un moteur bien plus compétitif, et il remporta une compétition organisée par l'US Navy en 1954. Pendant sa conception, les dirigeants et ingénieurs de la compagnie s'étaient fixés eux-mêmes des objectifs à la fois simples et ambitieux : « Pour un succès commercial, nous devons produire un moteur avancé et sophistiqué, avec une performance sur papier qui soit supérieure. Il s'agira d'une unité intelligente, posant sûrement de gros problèmes à ses débuts, mais nous sommes une riche et grande compagnie, et nous y arriverons ! ».
Conception Le développement du T58 commença en 1953 avec une demande de l’US Navy, qui désirait obtenir un turbomoteur d'hélicoptère devant peser moins de tout en développant une puissance d'au-moins () et allant jusqu'à .
Développé en coopération avec le bureau de l'aéronautique de l’US Navy, il répondait idéalement à toute une série de caractéristiques considérées comme idéales pour pouvoir équiper un hélicoptère : En effet, de nombreuses expérimentations effectuées par les hélicoptéristes du moment avaient déterminé qu'un moteur de ce type se devait d'être à la fois léger, avoir une consommation spécifique faible, disposer d'un fort rapport masse/puissance, être fiable dans le temps, et disposer d'un contrôle de vitesse de fonctionnement le plus stable et réactif possible. Ce ne fut toutefois pas avant les dernières étapes de sa conception que les caractéristiques du T58 purent être fixées définitivement. En conséquence, des marges assez importantes furent appliquées aux caractéristiques de performance du moteur, avec des chiffres de puissance, de consommation et de masse volontairement pessimistes, mais il restât toutefois indéniable qu'il faisait déjà preuve d'une excellent réactivité aux commandes, qu'il était simple d'entretien et qu'il faisait preuve d'une très bonne fiabilité. Conçu dans les bureaux de la section turbines à gaz de la compagnie, situés à Lynn, près de Boston (Massachusetts), le premier exemplaire du moteur que proposa General Electric ne pesait que ( avec sa boîte à engrenages) et produisait une puissance au décollage de (), ce qui correspondait plus que largement aux besoins initiaux formulés par la Navy en 1953. Sa puissance en régime continu était de et sa consommation spécifique oscillait entre et .
Premières série de tests Au mois de , le T58 avait accumulé de fonctionnement pour développement et tests opérationnels, dont pour le développement en usine, 700 à l'intérieur d'un hélicoptère et 300 pour d'autres tests divers supplémentaires. Deux constructeurs d'hélicoptères, Sikorsky et Vertol, utilisèrent leurs hélicoptères pour mener les tests en vol, chacun employant deux moteurs T58. Le moteur effectua son premier vol sur celui de Sikorsky, un HSS-1 modifié, en 1957. Ces moteurs de tests avaient été construits selon la configuration qui avait accompli avec succès un test de fonctionnement de en . le premier de ces moteurs fut renvoyé à l'usine pour révision générale après avoir accumulé de fonctionnement, ce qui constitua presque un exploit dans le milieu aéronautique, les moteurs à réaction de cette époque revenant habituellement à l'usine avec seulement quelques heures de fonctionnement au compteur. Comme ce moteur de avait déjà fait ses preuves et remplissait largement ses objectifs de production en matière de puissance, consommation et masse, il restait à travailler sur la durabilité des éléments internes du moteur pour pouvoir atteindre l'objectif (presque fou pour l'époque) de de fonctionnement sans intervention majeure. Des travaux restaient également à accomplir pour améliorer encore un peu la marge de puissance admissible par le système de régulation du moteur.
Après avoir accumulé de tests, utilisant 12 assemblages de compresseurs différents, dont certains avaient tenu plus de sans casser, un problème important fit son apparition au niveau des aubes des derniers étages de compresseurs, situés près de la chambre de combustion. En effet, après ces tests intensifs, les derniers étages de compresseurs de plusieurs moteurs avaient mis à jour une fatigue des queues d'aronde liant les aubes à leur disque de rotor. Sur les trois occasions où des aubes avaient commencer à craquer, une seule avait réellement donné lieu à une séparation complète entre l'aube et son attache. Les résultats du test avaient toutefois montré que le moteur avait tout de même continué à tourner huit heures à pleine puissance après cette défaillance avant que le problème ne soit réellement détecté, et ce ne fut en fait que les analystes qui en constatèrent les effets sur les courbes de puissance affichées, car les mécaniciens présents sur les lieux n'avaient toujours rien remarqué. L'étage en question fut retiré du moteur, sans que ce dernier ne soit lui-même retiré du banc d'essai, puis un nouveau prit sa place et les tests furent relancés dans les , donnant lieu à un autre test de sans anomalie supplémentaire. La cause des problèmes de fatigue fut attribuée à une légère faiblesse des ailettes, qui supportaient mal les contraintes de torsion exercées aux vitesses de compresseur correspondant au régime de fonctionnement continu du moteur.
Difficultés de conception et solutions, évolutions techniques
Compresseur Pour chaque programme de développement nouveau, le personnel impliqué dans la conception des différents éléments doit faire face à de nouveaux défis, car les nouvelles pièces sont généralement radicalement différentes de celles qui équipaient les concepts précédents. Il se peut également que les dimensions et caractéristiques des pièces initialement dessinées par les ingénieurs soient modifiées plus tard dans l'avancement du programme. Ce fut précisément ce qui arriva dans le cas du T58, lorsqu'on se rendit compte que le moteur produisait entre 50 et de plus avec les dernières ailettes fabriquées qu'avec celles du début du programme. Ces améliorations de conception de ces ailettes avaient considérablement changé leurs propriétés de masse et de résonance vibratoire, et lorsqu'elles étaient exposées à des charges oscillatoires leur appliquant des contraintes de torsion importantes, la queue d'aronde pouvait facilement céder car l'ailette atteignait sa fréquence de résonance.
Aux débuts du programme T58, un autre problème fut détecté, concernant la mesure des contraintes subies par les éléments mobiles du moteur. Afin de concevoir un système de mesure adéquat, un premier système utilisant l'adaptation d'un assemblage à base de bagues collectrices circulaires venant d'Allemagne fut testé, mais cet assemblage n'était pas conçu pour supporter la vitesse de rotation du T58, s'établissant à , et les contraintes de vibrations et de lubrification imposées par ce dernier empêchaient à ce système collecter les signaux électriques en micro-volts depuis les capteurs pour les afficher sur les oscilloscopes. Comme aucune ailette n'avait toutefois montré de faiblesse, les tests furent maintenus, pendant que les chercheurs s'attelèrent à concevoir un nouveau système de bagues spécifique pour ce moteur. Par chance, ce système fut rendu disponible au moment précis où les phénomènes de fatigue commencèrent à apparaître.
Une caractéristique intéressante du compresseur fut notée pendant son utilisation sur le terrain. Il était généralement courant de revoir rééquilibrer à haute vitesse un disque de compresseur lorsque plusieurs ailettes de ce dernier avaient été remplacées, ce qui posait des problèmes aux équipes d'entretien militaires, car elles désiraient absolument pouvoir effectuer ce genre de réparations sur le terrain, donc avec un matériel et un temps disponible relativement réduits. Au cours des expérimentations, il fut découvert qu'il était possible de changer jusqu'à trois disques de compresseurs sans toutefois affecter les performances ou modifier les phénomènes vibratoires du moteur. Les ailettes du premier et du dernier étages avaient pu être remplacées directement sur l'hélicoptère, sans avoir à retirer le moteur de son emplacement, ce qui constituait un gain de temps évident pour une utilisation intensive au combat, chose qui n'était pas toujours réalisable avec d'autres moteurs.
Chambre de combustion Entre les tests à 50 et les tests à , la chambre de combustion reçut de nombreuses améliorations, visant en particulier à améliorer sa durée de vie. En effet, les premiers revêtements l'ayant équipée avaient démontré une inégalité dans la distribution des flux et températures à l'intérieur de cette dernière, qui avaient mené progressivement à sa dégradation, les revêtements ayant tendance à se détacher, créant des points chauds ou des cloques à l'intérieur de la chambre. À la suite de développements ultérieurs et de l'expérience gagnée en développant d'autres moteurs, et grâce aux températures de combustion très conservatrices présentes dans le T58, de nouveaux revêtements furent conçus, avec pour simple objectif de tenir aussi longtemps dans le temps que le temps de fonctionnement programmé du moteur entre deux révisions (en anglais MTBO : Mean Time Between Overhauls).