Дженерал Электрик F414
| F414 | |
|---|---|
| |
| Тип | ТРДД |
| Национальное происхождение | Соединенные Штаты |
| Производитель | GE Аэроспейс |
| Первый запуск | 20 мая 1993 г. [1] |
| Основные приложения | Боинг F/A-18E/F Супер Хорнет ХАЛ Теджас Мк2 КАЙ KF-21 Борамае Сааб JAS 39E/F Грипен |
| Количество построенных | 1,600+ [2] |
| Разработано на основе | Дженерал Электрик F404 |
General Electric F414 — американский турбовентиляторный двигатель с форсажным двигателем с тягой 22 000 фунтов (98 кН ), производимый GE Aerospace (ранее GE Aviation). F414 произошел от широко используемого турбовентиляторного двигателя F404 компании GE , увеличенного и улучшенного для использования в Boeing F/A-18E/F Super Hornet . Двигатель был разработан на основе турбовентиляторного двигателя без дожигания F412, запланированного для A-12 Avenger II до его отмены.
Проектирование и разработка
[ редактировать ]Происхождение
[ редактировать ]Компания GE превратила F404 в турбовентиляторный двигатель без дожигания F412-GE-400 для McDonnell Douglas A-12 Avenger II . После отмены А-12 исследования были направлены на разработку двигателя для F/A-18E/F Super Hornet . GE успешно представила F414 как производную от F404 с низким уровнем риска, а не как более рискованный новый двигатель. Первоначально предполагалось, что двигатель F414 не использует никаких материалов или процессов, не используемых в F404, и был спроектирован так, чтобы занимать ту же площадь, что и F404. [3]
В F414 используется ядро и полное цифровое управление двигателем (FADEC) от F412, а также система низкого давления от двигателя YF120, разработанная для соревнований Advanced Tactical Fighter . Одним из основных различий между F404 и F414 является секция вентилятора. Вентилятор F414 больше, чем у F404 , но меньше, чем у F412. [4] Вентилятор большего размера увеличивает поток воздуха в двигателе на 16%, он на 5 дюймов (13 см) длиннее, а диаметр увеличен с 28 дюймов (71 см) до 31 дюйма (79 см). Чтобы сохранить F414 в том же корпусе или пространстве, занимаемом в планере, что и F404, секция форсажной камеры была укорочена на 4 дюйма (10 см), а камера сгорания - на 1 дюйм (2,5 см). По сравнению с F404 также изменилась конструкция первых трех ступеней компрессора высокого давления, которые представляют собой блиски, а не отдельные диски и совмещенные лопатки, что позволяет сэкономить 50 фунтов (23 кг) веса. [3] В F414 используется « топливная система» для управления площадью сужающегося-расширяющегося сопла в секции форсажной камеры. Приводы форсунок используют моторное топливо, тогда как F404 использует гидравлическую систему двигателя. Приводы «Fueldraulic» для форсажных форсунок используются с 1960-х годов на Pratt & Whitney J58. [5] и Rolls-Royce Turbomeca Adour , [6] например. Они также используются для поворота сопла вертикального взлета и посадки в системе Rolls-Royce LiftSystem . [7]
Дальнейшее развитие
[ редактировать ]F414 продолжает совершенствоваться как за счет внутренних усилий GE, так и за счет программ развития, финансируемых из федерального бюджета. К 2006 году GE протестировала Enhanced Durability Engine (EDE) с усовершенствованным ядром. Двигатель EDE обеспечивал увеличение тяги на 15% или более длительный срок службы без увеличения тяги. Он оснащен шестиступенчатым компрессором высокого давления (по сравнению с семью ступенями в стандартном F414) и усовершенствованной турбиной высокого давления. [8] Новый компрессор должен быть примерно на 3% эффективнее. В новой турбине высокого давления используются новые материалы и новый способ подачи охлаждающего воздуха на лопатки. Эти изменения должны увеличить температурные возможности турбины примерно на 150 °F (83 °C). [9] EDE спроектирован таким образом, чтобы обеспечить лучшую устойчивость к повреждениям посторонними предметами и снизить скорость сгорания топлива. [10] [11]
Программа EDE продолжилась испытаниями усовершенствованного двухступенчатого вентилятора с лопастным диском или « блиска ». Первый усовершенствованный вентилятор был изготовлен традиционными методами, но будущие вентиляторы-блиски будут изготавливаться с использованием поступательной сварки трением с целью снижения производственных затрат. [9] GE заявляет, что этот последний вариант обеспечивает либо увеличение тяги на 20%, либо трехкратное увеличение долговечности горячей секции по сравнению с нынешним F414. [8] Эта версия называется Enhanced Performance Engine (EPE) и частично финансировалась в рамках федеральной программы Integrated High Performance Turbine Engine Technology (или IHPTET). [10] [12]
Другие возможные улучшения F414 включают усилия по снижению шума двигателя за счет использования механических или гидравлических шевронов , а также усилия по сокращению выбросов с помощью новой вихревой камеры сгорания с ловушкой. [9] Шевроны уменьшат шум двигателя, вызывая смешивание более холодного и медленного байпасного воздуха с более горячим и быстрым выхлопным воздухом активной зоны. Механические шевроны будут иметь форму треугольных вырезов (или расширений) на конце сопла, образуя узор «акульих зубов». Гидравлические шевроны будут работать за счет нагнетания дифференциальных потоков воздуха вокруг выхлопной системы для достижения тех же целей, что и механическая разновидность. Новая камера сгорания, вероятно, будет нацелена на сокращение выбросов за счет сжигания большего процента кислорода , тем самым уменьшая количество кислорода, доступного для связи с азотом, образуя загрязняющий выброс NO x .
По состоянию на 2009 год F414-EDE разрабатывался и испытывался в рамках контракта ВМС США на демонстрационный двигатель с пониженным удельным расходом топлива (SFC). [13] [14] Кроме того, компания General Electric провела испытания двигателей F414, оснащенных второй ступенью турбины низкого давления, изготовленной из композитов с керамической матрицей (КМК). F414 представляет собой первое успешное использование CMC во вращающейся части двигателя. Испытания доказали, что CMC достаточно прочны, чтобы выдерживать тепло и вращательное напряжение внутри турбины. Преимуществом CMC является вес, в три раза превышающий вес металлического сплава, а также возможность работать без охлаждающего воздуха, что делает двигатель более аэродинамически эффективным и экономичным. Однако новая турбина еще не готова для серийного самолета, поскольку необходимы дальнейшие изменения в конструкции, чтобы сделать ее более надежной. [15]
По состоянию на 2023 год поставлено более 1600 двигателей F414. [2]
Варианты
[ редактировать ]
- F414-GE-400
- Версия, используемая для Boeing F/A-18E/F Super Hornet . Также предложен для строящегося военно-морского варианта F-117N F-117 Nighthawk . [16]
- F414-ПИСЬМО
- «Двигатель повышенной долговечности» или «EDE» включает улучшенную турбину высокого давления (HPT) и компрессор высокого давления (HPC). HPT переработан, чтобы выдерживать несколько более высокие температуры, и включает аэродинамические изменения. HPC был перепроектирован до 6 ступеней вместо 7. Эти изменения были направлены на снижение SFC на 2% и повышение долговечности компонентов в три раза. [17]
- F414-ЭПЕ
- «Enhanced Performance Engine» или «EPE» включает в себя новое ядро, а также модернизированный вентилятор и компрессор. Обеспечивает увеличение тяги до 20 процентов, увеличивая ее до 26 400 фунтов силы (117 кН ), обеспечивая соотношение тяги к массе почти 11:1. [18]
- Ф414М
- Используется EADS Mako/HEAT . Тяга снижена до 12 500 фунтов силы (55,6 кН) в сухом состоянии и до 16 850 фунтов силы (75 кН) в мокром состоянии. [19] Предлагается для международных версий корейской серии учебно-тренировочных самолетов и истребителей Т-50 , но позже заменен новым предложением со стандартным F414. [8] [20]
- F414-Г
- Произведено для демонстратора Saab JAS 39 Gripen . Слегка модифицирован для использования в одномоторном самолете Gripen вместо двухмоторного самолета, такого как F/A-18. С ним «Грипен Демонстратор» достиг скорости 1,2 Маха в суперкрейсерском режиме (без форсажа). [21]
- F414BJ
- Предлагаемая версия для Dassault Falcon SSBJ. Создавал тягу около 12 000 фунтов силы (53 кН) без использования форсажной камеры. [22] [23]
- F414-GE-INS6
- Индии Агентство авиационного развития (ADA) выбрало F414-GE-INS6 для установки на HAL Tejas Mark 2 ВВС Индии (IAF). В октябре 2010 года Индия заказала 99 двигателей. Он производит большую тягу, чем предыдущие версии, и оснащен системой полного управления цифровой электроникой (FADEC). [24] Двигатели должны быть поставлены к 2013 году. [25] К 2023 году будет поставлено 8 единиц F414 в рамках контракта на 99 двигателей. [26] [27] 18 ноября 2023 года д-р Самир В. Камат из Организации оборонных исследований и разработок объявил, что Соединенные Штаты предоставили необходимые разрешения, открыв двери для GE Aerospace и Hindustan Aeronautics Limited для совместного производства двигателя General Electric F414 в Индии для HAL. Теджас Марк 2 и HAL AMCA . [28]
- F414-GE-400K
- Вариант F414-GE-400, разработанный совместно General Electric и Hanwha Aerospace для южнокорейского KAI KF-21 Boramae , который будет производиться совместно и собираться на месте в Южной Корее компанией Hanwha Aerospace. [32] [33]
- F414-GE-100
- Версия, специально созданная для управления X-plane НАСА X-59 Quiet SuperSonic Technology . Модификации, производные от F414-GE-39E, включают другое программное обеспечение управления, топливные трубопроводы и отсутствие монтажных направляющих. Было изготовлено две единицы. [34]
Приложения
[ редактировать ]- Боинг EA-18G Гроулер
- Боинг F/A-18E/F Супер Хорнет
- EADS Мако/HEAT
- ХАЛ Теджас Мк2
- ТЭДБФ ВЕЩИ
- дядя Хэл
- КАЙ KF-21 Борамае
- Локхид Мартин X-59 QueSST
- Сааб JAS 39E/F Грипен
Технические характеристики
[ редактировать ]F414-GE-400
[ редактировать ]Данные GE Aviation, [35] Deagal.com, [36] и MTU Aero Engines [37]
Общие характеристики
- Тип: с дожиганием ТРДДД
- Длина: 154 дюйма (391 см)
- Диаметр: общий 35 дюймов (89 см), входной 31 дюйм (79 см).
- Сухой вес: максимальный вес 2445 фунтов (1110 кг).
Компоненты
- Компрессор: осевой компрессор с 3 ступенями низкого давления и 7 ступенями высокого давления.
- Камеры сгорания : кольцевые
- Турбина : 1 ступень низкого давления и 1 ступень высокого давления.
Производительность
- Максимальная тяга :
- 13000 фунтов силы (57,8 кН ) Военная тяга
- 22000 фунтов силы (97,9 кН) с форсажной камерой
- Общий коэффициент давления : 30:1
- Коэффициент байпаса : 0,25:1
- Массовый расход воздуха: 170 фунтов/с (77,1 кг/с)
- Удельный расход топлива : 14 700 фунтов при 0,840 фунтов/час/фунт-ст (без форсажной камеры); 22 000 фунтов (форсажная камера) при 1850 фунтов/час/фунт-ст. [ нужна ссылка ]
- Тяговооруженность : 9
См. также
[ редактировать ]Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «GE отмечает прогресс F414; испытания на выносливость приближаются» (1993). Неделя авиации и космических технологий . Том. 139, № 1; п. 31
- ^ Перейти обратно: а б Уолдрон, Грег (23 июня 2023 г.). «HAL будет производить двигатели F414 в Индии после соглашения с GE Aerospace» . Flightglobal.com . Проверено 23 июня 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Уверенная GE отправится на F414 CDR в следующем месяце» (1994). Аэрокосмическая газета . Том 169, № 34; п. 270.
- ^ «GE выигрывает исследование F-18E/F» (1991). Рейс Интернешнл . 4 сентября 1991 года.
- ^ «SR-71 Online — Руководство по летной эксплуатации SR-71: Раздел 1, стр. 1-12» .
- ^ Jane's All The World's Aircraft 1975-1976, под редакцией Джона WRTaylor, ISBN 0 531 03250 7 , стр.707
- ^ Кандебо, Стэнли (1992). «Программа испытаний компонентов GE для снижения риска при разработке двигателя F414». Неделя авиации и космических технологий . Том. 136, № 26; п. 64.
- ^ Перейти обратно: а б с «Истребительные двигатели GE F110 и F404/F414 расширяют возможности и глобальное присутствие». Архивировано 2 февраля 2009 г. в Wayback Machine . GE Aviation, 17 июля 2006 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Кандебо, Стэнли В. «Улучшенная готовность F414 к испытаниям» (2004). Неделя авиации и космических технологий . Том. 160, № 1; п. 58.
- ^ Перейти обратно: а б Норрис, Гай. «GE рассматривает более мощный двигатель для супершершней и гроулеров» [ постоянная мертвая ссылка ] . Неделя авиации , 14 мая 2009 г.
- ^ Тримбл, Стивен. «Boeing Super Hornet стремится к экспортной продаже, чтобы увеличить тягу на 20%» . Flight International , 12 мая 2009 г.
- ^ «Демонстрационный двигатель роста F414 завершает испытания» (пресс-релиз). ГЭ. 12 декабря 2006 года . Проверено 13 августа 2009 г.
- ^ «Новые заказы, технические добавления отмечают увеличение присутствия истребительных двигателей GE». Архивировано 9 сентября 2009 г. в Wayback Machine . Пресс-релиз GE. 15 июня 2009 г. Проверено 13 августа 2009 г.
- ^ «Восстановление: демонстрация снижения удельного расхода топлива» . Федеральные возможности для бизнеса. 2009. Номер запроса: N00019-09-G-0009 . Проверено 13 августа 2009 г.
- ^ Норрис, Гай. «Продвижение CMC», Неделя авиации и космических технологий, 2–15 февраля 2015 г., стр. 28.
- ^ Марокко, Джон (1994). «Lockheed возвращается в состав ВМФ с новым дизайном F-117N» . Неделя авиации и космических технологий . Том. 140, № 10; п. 26.
- ^ «GE подает заявку на увеличение финансирования F414 EDE к 2003 году» . Рейс Интернешнл . 8–14 мая 2001 г., с. 26.
- ^ Свитман, Билл. «GE приносит хорошие вещи в Hornet, Gripen». Архивировано 17 апреля 2012 г. в Wayback Machine . Блог Aviation Week Ares, 21 апреля 2011 г.
- ^ «Военная подготовка: Фаза III». Рейс Интернешнл . 15 июля 2003 г. с. 40.
- ^ «Lockheed обдумывает модернизацию Т-50 для программы TX» . Полет глобальный . 24 мая 2011 г.
- ^ Хойл, Крейг (22 января 2009 г.). «Saab празднует успех испытаний Gripen Demo в суперкруизном режиме» . Полет глобальный . Рейс Интернешнл . .
- ^ «Официальные лица Dassault говорят, что трехмоторный SST будет иметь дальность полета 4 000 миль» (1998). Еженедельник деловой авиации . Том. 66, № 22; п. 239.
- ^ Уорвик, Грэм (8 сентября 1998 г.). «Большой реактивный бизнес» . Полет глобальный . Рейс Интернешнл.
- ^ Хойл, Крейг (1 октября 2010 г.). «Индия выбирает F414 компании GE для истребителя Tejas MkII» . Рейс Интернешнл. Архивировано из оригинала 4 октября 2010 г.
- ^ «Техас, легкий боевой самолет Индии, история» . tejas.gov.in. Архивировано из оригинала 25 сентября 2014 г.
- ^ Корреспондент, округ Колумбия (22 июня 2023 г.). «GE Aerospace будет совместно производить в Индии двигатели F414 для истребителей Tejas Mk2» . Деканская хроника . Проверено 8 апреля 2024 г.
- ^ Роблин, Себастьян (12 августа 2017 г.). «Индия на грани создания суперреактивного истребителя?» . Национальный интерес . Проверено 8 апреля 2024 г.
- ^ «Все разрешения США получены: HAL, GE на производство реактивных двигателей для истребителей LCA Mark2, AMCA в Индии» . Экономические времена . 18 ноября 2023 г. ISSN 0013-0389 . Проверено 18 ноября 2023 г.
- ^ «Военные двигатели. Двигатель F414» . GE авиация.
- ^ «GKN Aerospace выбрана FMV для поддержки авиационного двигателя Gripen E RM16» (пресс-релиз). 25 февраля 2020 г. Архивировано из оригинала 9 октября 2021 г.
- ^ Двигатель RM12: поддержка Gripen более 300 000 часов налета
- ^ «Hanwha Techwin подписывает соглашение с GE о местном производстве двигателей F414 для самолетов KF-X [так в оригинале]» . Ханва . 12 июля 2016 г. Архивировано из оригинала 26 января 2018 г. Проверено 26 января 2018 г.
- ^ Юнг, Мин Хи (24 июля 2016 г.). «Hanwha Techwin и GE объединяются для разработки деталей двигателя KF-X» . Деловая Корея . Сеул, Южная Корея. Архивировано из оригинала 26 января 2018 года . Проверено 26 января 2018 г.
- ^ Банке, Джим (20 августа 2020 г.). «НАСА приняло поставку реактивного двигателя GE для X-59» . НАСА.gov . Проверено 30 августа 2020 г.
- ^ «Турбовентиляторные двигатели F414-GE-400» (PDF) . ДжиЭвиэйшн.
- ^ «Двигатели истребительной авиации F414 GE 400» . Дегель.
- ^ «Ф414» . MTU Aero Engines (mtu.de) . Проверено 24 июля 2019 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]