Пратт и Уитни J57
J57/JT3C | |
---|---|
![]() | |
Демонстратор YJ57-P-3 в разрезе в музее ВВС США | |
Тип | Турбореактивный двигатель |
Национальное происхождение | Соединенные Штаты |
Производитель | Пратт и Уитни |
Первый запуск | 1950 |
Основные приложения | Боинг 707 Боинг Б-52 Стратофортресс Стратотанкер Boeing KC-135 Дуглас F4D Скайрей Дуглас DC-8 Макдоннелл F-101 Вуду Североамериканский F-100 Супер Сабля Воут F-8 Крестоносец |
Количество построенных | 21 170 построено |
Разработано на основе | Пратт и Уитни XT45 |
Варианты | Пратт и Уитни JT3D/TF33 |
Развитый в | Пратт и Уитни J52 Пратт и Уитни J75/JT4A Пратт и Уитни XT57/PT5 |
Pratt & Whitney J57 (обозначение компании: JT3C ) — двигатель с осевым потоком, турбореактивный разработанный компанией Pratt & Whitney в начале 1950-х годов. J57 (первый запуск в январе 1950 г.) [ 1 ] ) был первым двигателем с тягой 10 000 фунтов силы (45 кН) в США. Это однокатушечный двигатель
J57/JT3C был развит в турбореактивный двигатель J52 , турбореактивный двигатель J75/JT4A , двигатель JT3D/TF33 турбовентиляторный и турбовинтовой двигатель XT57 (из которых был построен только один). [ 2 ] J57 и JT3C широко использовались на истребителях , авиалайнерах и бомбардировщиках на протяжении многих десятилетий.
Проектирование и разработка
[ редактировать ]![]() | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( июнь 2020 г. ) |
J57 был развитием двигателя Pratt & Whitney XT45 (PT4) турбовинтового , который изначально предназначался для Boeing XB-52 . По мере роста требований к мощности B-52 его конструкция превратилась в турбореактивный двигатель JT3.
Pratt & Whitney разработала J57 так, чтобы он имел относительно высокую общую степень сжатия, чтобы помочь улучшить как расход топлива, так и удельную тягу , но было известно, что дросселирование одного компрессора с высокой степенью давления может вызвать проблемы со стабильностью. Как объясняет сэр Стэнли Хукер в своей автобиографии: [ 3 ] Площадь выпуска компрессора значительно меньше площади его входа, что нормально при работе с расчетной степенью давления, но во время запуска и при низких настройках дроссельной заслонки степень давления компрессора низкая, поэтому в идеале площадь выхода должна быть намного больше, чем его проектная стоимость. Грубо говоря, воздух, всасываемый спереди, не может выйти сзади, что приводит к остановке и вибрации лопаток в передней части компрессора. Компрессор испытывает помпаж, что обычно означает, что поток воздуха меняет направление, что приводит к резкому падению тяги.
К концу 1940-х годов были определены три потенциальных решения проблемы стабильности:
1) стравить излишки сжатого воздуха на частичной скорости за борт через межступенчатые продувочные клапаны.
2) включение изменяемой геометрии в первые несколько ступеней компрессора.
3) разделение компрессора на два блока, один из которых наддувает другой, при этом оба блока установлены на отдельных валах и приводятся в действие собственной турбиной.
GE приняла второй вариант в своем General Electric J79 , а Pratt & Whitney применила двухзолотниковую схему в своем J57.
В компании P&W поняли, что если бы они могли разработать осевой компрессор с умеренной степенью сжатия (< 4,5:1), способный адекватно работать при любых настройках дроссельной заслонки, включая запуск и ускорение, они могли бы поставить два таких компрессора последовательно, чтобы добиться более высокой общей степени сжатия.
В конструкции с двумя золотниками первый компрессор, обычно называемый компрессором низкого давления (LPC), приводится в движение турбиной низкого давления (LPT) и нагнетает другой агрегат, известный как компрессор высокого давления (HPC), который сам приводится в движение турбиной высокого давления. Турбина (ТВД). Во время запуска золотник высокого давления начинает вращаться первым, а золотник низкого давления остается неподвижным. Когда золотник ВД ускоряется и топливовоздушная смесь в камере сгорания загорается, в какой-то момент в потоке турбинного газа появляется достаточно энергии, чтобы начать вращать золотник НД, который ускоряется, хотя и более медленно. В конце концов, при полном газе обе катушки будут вращаться с расчетной скоростью. Поскольку температура на выходе HPC явно выше, чем у LPC, одинаковое число Маха кончика лопатки для обоих агрегатов достигается за счет того, что расчетная скорость вала ВД значительно выше, чем у вала НД. Любое уменьшение диаметра компрессора в направлении камеры сгорания преувеличивает разницу.
В то же время, что и J57, подразделение двигателей Bristol Airplane Company в Великобритании также внедрило двухкатушечную схему в свою серию турбореактивных двигателей Olympus , которые впоследствии использовались на бомбардировщике Avro Vulcan , а затем и на Concorde . В течение нескольких месяцев и P&W, и Bristol провели первые испытания своих прототипов. Оба продемонстрировали превосходную управляемость. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Сегодня большинство гражданских и военных ТРДД имеют двухкатушечную конфигурацию, заметным исключением является серия ТРДД Rolls-Royce Trent , которая имеет три катушки.
Между прочим, в большинстве современных гражданских турбовентиляторных двигателей используются все три вышеперечисленных варианта, чтобы справиться с чрезвычайно высокими коэффициентами общего давления, используемыми сегодня (обычно 50:1).
В 1950-е годы J57 был чрезвычайно популярным двигателем, имевшим многочисленные военные применения. Объемы производства исчислялись тысячами, что привело к созданию очень надежного двигателя. Следовательно, для Boeing было вполне естественно выбрать гражданский вариант J57, JT3C, для своего лайнера 707. Дуглас сделал то же самое со своим DC-8. Стремление снизить шум реактивной струи и удельный расход топлива позже привело к тому, что P&W использовала инновационную модификацию для преобразования турбореактивного двигателя JT3C в двухкатушечный турбовентиляторный двигатель JT3D , первоначально для гражданских целей, но также и для военного применения, например, для Boeing B-52H . Престижная награда Collier Trophy за 1952 год была вручена Леонарду С. Хоббсу , главному инженеру Объединенной авиастроительной корпорации , за «разработку и производство турбореактивного двигателя P&W J57». Двигатель производился с 1951 по 1965 год, всего было построено 21 170 экземпляров.
Многие модели J57, поставляемые с 1954 года, содержали 7–15% титана по сухому весу. Во впускном корпусе и корпусе компрессора низкого давления использовался технически чистый титан, тогда как узел ротора низкого давления состоял из лопаток из титанового сплава 6Al-4V, дисков и прокладок дисков. [ 7 ]
Титановые сплавы, использовавшиеся в J57 в середине 50-х годов, подвергались водородному охрупчиванию. [ 8 ] : 412 пока проблема не была понята.
25 мая 1953 года YF-100A превысил скорость 1 Маха с двигателем J57 в своем первом полете .
Варианты
[ редактировать ]Данные из: Авиационные двигатели мира 1964/65, [ 9 ] Авиационные двигатели мира 1957 г. [ 10 ]
- J57-P-1W
- Усилие 11 400 фунтов силы (51 кН) с впрыском воды ( B-52A )
- J57-P-1WA
- Как P-1W
- J57-P-1WB
- Как P-1W
- J57-П-2
- YJ57-P-3
- Тяга 8700 фунтов силы (39 кН), используется в Convair YB-60.
- J57-P-4A
- Тяга 16000 фунтов силы (71,17 кН)
- J57-P-5
- J57-P-6
- Тяга 10 500 фунтов силы (46,71 кН)
- J57-P-6B
- Тяга 10 500 фунтов силы (46,71 кН)
- J57-P-7
- Тяга 14 800 фунтов силы (65,83 кН)
- J57-P-8
- J57-P-8A
- Тяга 10 400 фунтов силы (46,26 кН)
- J57-P-8B
- Тяга 16000 фунтов силы (71,17 кН)
- J57-P-9
- J57-P-9W
- Тяга 14 800 фунтов силы (65,83 кН)
- J57-P-10
- Тяга 10 500 фунтов силы (46,71 кН)
- J57-P-11
- Тяга 9700 фунтов силы (43,15 кН), тяга 14 800 фунтов силы (65,83 кН)
- J57-P-12
- J57-P-13
- Тяга 14 880 фунтов силы (66,19 кН)
- J57-P-15
- J57-P-16
- Тяга 16900 фунтов силы (75,17 кН)
- J57-P-19W
- Тяга 12 100 фунтов силы (53,82 кН) с впрыском воды
- J57-P-20
- Тяга 18000 фунтов силы (80,07 кН) [ 11 ]
- J57-P-20A
- Тяга 18000 фунтов силы (80,07 кН)
- J57-P-21
- Тяга 17000 фунтов силы (75,62 кН)
- J57-P-23
- Тяга 17000 фунтов силы (75,62 кН)
- J57-P-25
- Тяга 15000 фунтов силы (66,72 кН)
- J57-P-27
- J57-P-29W
- Тяга 12 100 фунтов силы (53,82 кН) с впрыском воды
- J57-P-31
- J57-P-37A
- J57-P-39
- J57-P-41
- J57-P-43W
- Тяга 13750 фунтов силы (61,16 кН)
- J57-P-43WA
- Тяга 13750 фунтов силы (61,16 кН)
- J57-P-43WB
- Тяга 13750 фунтов силы (61,16 кН) [ 11 ]
- J57-P-59W
- Тяга 13750 фунтов силы (61,16 кН)
- J57-F-13
- Производство Форд
- J57-F-19W
- Производство Форд
- J57-F-21
- Производство Форд
- J57-F-23
- Производство Форд
- J57-F-29W
- Производство Форд
- J57-F-31W
- Производство Форд
- J57-F-35
- Производство Форд
- J57-F-43
- Производство Форд
- J57-F-43W
- Производство Форд
- J57-P-53
- J57-P-55
- J57-F-59W
- Производство Форд
- Х-176
- Обозначение проекта прототипа цилиндрического типа JT3-8 (имеется в виду корпус компрессора низкого/высокого давления постоянного диаметра), впервые запущенного в эксплуатацию 28 июня 1949 года. [ 12 ]
- Х-184
- Проектное обозначение прототипа JT3-10A ствольной конструкции, впервые запущенного в эксплуатацию 28 февраля 1950 года. [ 12 ]
- ДЖТ3-8
- Тире 8 означает соотношение давления 8:1. Один из оригинальных бочкообразных прототипов, он же Х-176. [ 12 ]
- ДЖТ3-10А
- Тире 10 означает соотношение давления 10:1. Один из оригинальных бочкообразных прототипов, он же Х-184. [ 12 ]
- ДЖТ3-10Б
- Прототип модернизированного JT3 с осиной талией (что означает уменьшение диаметра корпуса LP и постоянный диаметр HP) JT3, впервые запущенный 21 января 1950 года и переименованный в JT3A. [ 13 ]
- JT3A
- Раннее производство/прототип переименован из прототипа JT3-10B с осиной талией. [ 13 ]
- JT3P
- Прототипы двигателей для Боинга 367-80 . [ 14 ]
- JT3C-2
- Гражданская версия J57-P-43WB, тяга 13 750 фунтов силы (61,16 кН) [ 11 ]
- JT3C-4
- JT3C-5
- JT3C-6
- Тяга 13500 фунтов силы (60,05 кН) [ 11 ]
- JT3C-7
- Тяга 12000 фунтов силы (53,38 кН) [ 11 ]
- JT3C-12
- Тяга 13000 фунтов силы (57,83 кН) [ 11 ]
- JT3C-26
- Гражданская версия J57-P-20, тяга 18 000 фунтов силы (80,07 кН) [ 11 ]
Производные
[ редактировать ]- JT3D/TF33 : турбовентиляторный вариант J57. [ 11 ]
- XT57/PT5 : диаметр 20 футов (6,1 м), [ 15 ] мощностью 15 000 л.с. (11 185 кВт) Турбовинтовой двигатель предназначен для Douglas C-132. [ 16 ]
Приложения
[ редактировать ]

- J57 (Военный)
- Боинг B-52 Stratofortress (AG)
- Стратолифтер Boeing C-135 и стратотанкер KC-135
- Convair F-102 Дельта Кинжал
- Конвэйр YB-60
- Дуглас А-3 Скайвоин
- Дуглас F4D Скайрей
- Дуглас F5D Скайлансер
- Локхид У-2
- Мартин Б-57 Канберра
- Макдоннелл F-101 Вуду
- Североамериканский F-100 Супер Сабля
- Нортроп СМ-62 Снарк
- Воут F-8 Крестоносец
- JT3P
- JT3C (гражданский)
Двигатели на выставке
[ редактировать ]- J57 выставлен в Техасском музее авиации - Стинсон-Чепп , Сан-Антонио , Техас.
- J57 в разрезе выставлен в Музее авиации Новой Англии , международный аэропорт Брэдли , Виндзор-Локс, Коннектикут. [ 17 ]
- J57 в разрезе выставлен на всеобщее обозрение в Аэрокосмическом музее Калифорнии . В программе XB-52 используется серийный номер 35. [ нужна ссылка ]
- J57 выставлен в музее авиабазы Лоринг, бывшей авиабазы Лоринг в Лаймстоуне, штат Мэн. [ нужна ссылка ]
Технические характеристики (J57-P-23)
[ редактировать ]
Данные из [ нужна ссылка ]
Общие характеристики
- Тип: форсажный турбореактивный двигатель
- Длина: 244 дюйма (6197,6 мм)
- Диаметр: 39 дюймов (990,6 мм)
- Сухой вес: 5175 фунтов (2347 кг)
Компоненты
- Компрессор: всеосевой, 9-ступенчатый компрессор низкого давления, 7-ступенчатый компрессор высокого давления.
- Камеры сгорания : трубчатые, 8 жаровых труб.
- Турбина : цельноосевая, одноступенчатая турбина ВД, двухступенчатая турбина низкого давления.
Производительность
- Максимальная тяга : 11700 фунтов силы (52,0 кН) в сухом состоянии, 17200 фунтов силы (76,5 кН) с форсажной камерой.
- Общий коэффициент давления : 11,5:1
- Массовый расход воздуха: 165 фунтов/с (75 кг/с) при максимальной мощности
- Температура на входе в турбину: 1600 ° F (870 ° C).
- Удельный расход топлива : 2,10 фунта/(фунт-сила-ч) (59 г/(кН⋅с)) с форсажной камерой
- Тяговооруженность : 2,26 на сухом газе/3,32 на форсаже.
Технические характеристики (JT3C-7)
[ редактировать ]Данные полета [ 18 ]
Общие характеристики
- Тип: гражданский турбореактивный двигатель
- Длина: 155 дюймов (3937 мм)
- Диаметр: 39 дюймов (990,6 мм)
- Сухой вес: 4200 фунтов (1905 кг)
Компоненты
- Компрессор: всеосевой, 9-ступенчатый компрессор низкого давления, 7-ступенчатый компрессор высокого давления.
- Камеры сгорания : трубчатые, 8 жаровых труб.
- Турбина : цельноосевая, одноступенчатая турбина ВД, двухступенчатая турбина низкого давления.
Производительность
- Максимальная тяга : 12 030 фунтов силы (53,5 кН) при взлете, SLS, ISA
- Общий коэффициент давления : 12,5:1
- Массовый расход воздуха: 180 фунтов/с (81,65 кг/с)
- Удельный расход топлива : 0,785 фунта/(фунт-сила⋅ч) (22,2 г/(кН⋅с)) при взлете, SLS, ISA; и 0,909 фунта/(фунт-сила-ч) (25,7 г/(кН⋅с)) при максимальном крейсерском режиме 3550 фунтов-силы (15,8 кН), M0,85, 35 000 футов (11 000 м), ISA
- Тяговооруженность : 2,86
См. также
[ редактировать ]Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Ссылки
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Двигатели Пратта и Уитни: техническая история» Джек Коннорс, AIAA Inc. 2010, ISBN 978-1-60086-711-8 , с. 225
- ^ Ганстон, стр.167
- ^ «Не такой уж инженер: автобиография» сэр Стэнли Хукер, Airlife Publishing Ltd., 1984, ISBN 0 906393 35 3 , стр.103
- ^ «Не такой уж инженер: автобиография» сэр Стэнли Хукер, Airlife Publishing Ltd., 1984, ISBN 0 906393 35 3 , стр.142
- ^ «Опыт American Airlines с турбореактивными/турбовентиляторными двигателями» К. Ф. Уотли, Американское общество инженеров-механиков. 1962, ASME 62-GTP-16, стр.5.
- ^ «Кольер Трофи» . www.aerofiles.com . Архивировано из оригинала 14 января 2001 года . Проверено 16 апреля 2018 г.
- ^ «Титан в аэрокосмическом применении» Р.И.Джаффи, У.Х. Шарп и Р.С. Никум, Информационное общество оборонных металлов. 24 октября 1961 г., Меморандум DMIC 133, стр. 44.
- ^ «Ирокез». Архивировано 7 ноября 2017 г. в Wayback Machine, 1957 года. о полете статья
- ^ Уилкинсон, Пол Х. (1964). Авиационные двигатели мира 1964/65 (19-е изд.). Лондон: Sir Isaac Pitman & Sons Ltd.
- ^ Уилкинсон, Пол Х. (1957). Авиационные двигатели мира 1957 (15-е изд.). Лондон: Sir Isaac Pitman & Sons Ltd., стр. 82–83.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Тейлор, Джон WR FRHistS. АРАеС. (1962). Jane's All the World's Aircraft 1962-63 . Лондон: Sampson, Low, Marston & Co Ltd.
- ^ Перейти обратно: а б с д Ганстон, Билл (2006). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей (5-е изд.). Страуд: издательство Sutton Publishing. п. 166. ИСБН 978-0-7509-4479-3 .
- ^ Перейти обратно: а б Кей, Энтони Л. (2007). Турбореактивный двигатель: История и развитие 1930-1960: Том 2: СССР, США, Япония, Франция, Канада, Швеция, Швейцария, Италия, Чехословакия и Венгрия . Мальборо, Уилтшир: Crowood Press. п. 154. ИСБН 978-1-86126-939-3 .
- ^ Двигатели Пратта и Уитни: техническая история, Джек Коннорс, 2010, ISBN 978 1 60086 711 8 , стр.246
- ^ Джейн «Все самолеты мира», 1958 год . Сэмпсон Лоу, Марстон и компания. 1957. с. 444. OCLC 852161925 . Архивировано из оригинала 10 июня 2022 г. Проверено 20 мая 2020 г.
- ^ «Первые подробности о Дугласе C-132» . Авиационная неделя . Том. 65, нет. 17. 22 октября 1956. с. 35. ISSN 0005-2175 .
- ^ http://neam.org/index.php?option=com_content&view=article&layout=edit&id=1059. Архивировано 27 октября 2020 г. в Wayback Machine "Pratt & Whitney J57 (JTC3) Cutaway"
- ↑ Архив Flightglobal — Flight International , 27 ноября 1953 г. Архивировано 12 ноября 2017 г. на Wayback Machine. Проверено: 4 марта 2017 г.
Библиография
[ редактировать ]- Тейлор, Джон WR FRHistS. АРАеС. (1962). Jane's All the World's Aircraft 1962-63 . Лондон: Sampson, Low, Marston & Co Ltd.
- Коннорс, Джек (2010). Двигатели Пратта и Уитни: техническая история . Рестон. Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики . ISBN 978-1-60086-711-8 .
- Франсильон, Рене Дж. МакДоннелл Дуглас Самолеты с 1920 года . Лондон: Патнэм, 1979. ISBN 0-370-00050-1 .
- Ганстон, Билл (2006). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей, 5-е издание . Phoenix Mill, Глостершир, Англия, Великобритания: Sutton Publishing Limited. ISBN 0-7509-4479-Х .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Страница истории Pratt & Whitney на J57 / JT3
- Pratt & Whitney J57 Turbojet - Национальный музей ВВС США
- Билл Ганстон (27 ноября 1953 г.). «Двухзолотниковая Турбо-Оса» . Журнал «Полет» . стр. 697–699. ISSN 0015-3710 .
- Пратт, Whitney Aircraft (15 апреля 1957 г.). «Мощь самолета – в какой бы форме она ни была» . Авиационная неделя . Том. 66, нет. 15. С. 60–61. ISSN 0005-2175 .