Jump to content

Пратт и Уитни F119

(Перенаправлено с F119 )
F119
Двигатель F119 на испытаниях
Тип ТРДД
Национальное происхождение Соединенные Штаты
Производитель Пратт и Уитни
Основные приложения Локхид Мартин F-22 Раптор
Количество построенных 507
Развитый в Пратт и Уитни F135

Pratt & Whitney F119 , обозначение компании PW5000 , представляет собой форсажный турбовентиляторный двигатель, разработанный Pratt & Whitney для программы Advanced Tactical Fighter (ATF), в результате которой был создан Lockheed Martin F-22 Raptor . Двигатель обеспечивает тягу класса 35 000 фунтов силы (156 кН) и был разработан для продолжительного сверхзвукового полета без форсажных камер или суперкрейсерского режима . Обладая почти на 22% большей тягой и на 40% меньшим количеством деталей, чем его предшественник F100 , F119 позволяет F-22 достигать сверхкрейсерской скорости до 1,8 Маха. [ 1 ] [ 2 ] Сопла F119 имеют систему управления вектором тяги , которая позволяет им направлять тягу двигателя на ±20° по оси тангажа , что обеспечивает повышенную маневренность F-22.

F119 также является основой Joint Strike Fighter силовой установки (JSF), варианты которой используются как на демонстраторах концептов Boeing X-32 , так и на Lockheed Martin X-35 . X-35 выиграл конкурс JSF, а серийный Lockheed Martin F-35 Lightning II оснащен модификацией F119, Pratt & Whitney F135 , которая развивает тягу до 43 000 фунтов силы (191 кН). [ 3 ]

ВВС F119 стал результатом программы Joint Advanced Fighter Engine (JAFE) в начале 1980-х годов, направленной на поставку силовой установки для усовершенствованного тактического истребителя (ATF). Детальное проектирование заявки Pratt & Whitney, обозначенной внутри компании как PW5000, началось, когда в мае 1983 года был опубликован запрос предложений (RFP) для JAFE, позже переименованный в программу ATF Engine (ATFE). [ 4 ] Достижения в области технологий двигателей, такие как программы усовершенствованного газогенератора турбинных двигателей (ATEGG) и программы демонстрации совместных технологий (JTDE), позволили конструкции выполнять больше работы с меньшим количеством ступеней, при этом компрессор PW5000 имел только 6 ступеней по сравнению с компрессором PW5000. 10 ступеней компрессора F100 . высокого и низкого давления Турбины были одноступенчатыми и вращались в противоположных направлениях, что уменьшало гироскопические силы на двигателе; Была надежда, что встречное вращение устранит ряд статоров турбины для безлопастного интерфейса турбины высокого и низкого давления, что сэкономит вес и уменьшит количество деталей, но в конечном итоге это не увенчалось успехом, и статоры были сохранены. [ 5 ] [ 6 ] В ступенях вентилятора и компрессора должны были использоваться роторы со встроенными лопатками (IBR), также известные как блиски, для снижения веса и стоимости, а также повышения производительности. Из-за жестких требований ATF к суперкрейсерскому режиму конструкция PW5000 имеет низкую степень двухконтурности, высокие температуры на входе в активную зону и турбину, а также полностью регулируемое сужающееся-расширяющееся сопло для достижения высокой удельной тяги на промежуточной мощности или мощности без форсажа. В камере сгорания, получившей внутреннее название Floatwall, исключены сварные швы, чтобы уменьшить рост трещин из-за термоциклирования. Первоначальный запрос предложений предусматривал максимальную тягу в классе 30 000 фунтов силы (133 кН) при полной массе самолета 50 000 фунтов (22 700 кг). [ 7 ]

Pratt & Whitney и General Electric были выбраны для изготовления прототипов двигателей, получивших обозначение YF119 и YF120 соответственно, для демонстрации и проверки (Dem/Val). Оба производителя двигателей будут поставлять двигатели как для Lockheed/Boeing/General Dynamics YF-22 , так и для технологии Northrop/McDonnell Douglas YF-23 ATF, а также для летных демонстраторов. Увеличивающийся вес ATF во время разработки потребовал большей тяги для удовлетворения требований к производительности; Поскольку полная масса выросла до 60 000 фунтов (27 200 кг), требуемая максимальная тяга была увеличена на 20% до класса 35 000 фунтов силы (156 кН). Конструкция Pratt & Whitney была изменена: в нее был включен вентилятор на 15% большего размера, что увеличило степень двухконтурности с 0,25 до 0,30. Однако, в отличие от General Electric, Pratt & Whitney не устанавливала свой больший вентилятор на годные к полетам YF119 для летных демонстраторов ATF, чтобы избежать потенциальных проблем с надежностью, которые могут возникнуть. Вместо этого обновленный вентилятор прошел обширные наземные испытания на базе ВВС Райт-Паттерсон. В результате и YF-22, и YF-23 имели более низкую производительность с YF119, чем с YF120. [ 8 ]

3 августа 1991 года Pratt & Whitney получила контракт EMD на двигатель ATF, а команда Lockheed/Boeing/General Dynamics выиграла контракт на планер ATF. Хотя YF119 имел более традиционную конструкцию по сравнению с YF120 с переменным циклом General Electric, Pratt & Whitney потратила гораздо больше часов на испытания и подчеркнула надежность и меньший риск. Наземные испытания F119-PW-100 впервые были проведены в феврале 1993 года. Серийные двигатели были установлены на серийный F-22 и впервые совершили первый полет F-22 7 сентября 1997 года. [ 8 ] [ 9 ] Всего было выпущено 507 двигателей. [ 10 ] В 2013 году Pratt & Whitney оказала помощь Центру тяжелого технического обслуживания F119 (HMC) на базе ВВС Тинкер, Оклахома, в первом капитальном ремонте депо F119. [ 11 ]

Развитие турбинных двигателей от ATEGG и JTDE продолжилось в рамках программы Integrated High Performance Turbine Engine Technology (IHPTET) с применением в пакетах усовершенствований F119 и их производных. Варианты прототипа YF119 использовались на концептуальных самолетах-демонстраторах Boeing X-32 и Lockheed Martin X-35 Joint Strike Fighter (JSF), а последующая полномасштабная разработка производной модели F119 привела к созданию F135 семейства двигателей , которые устанавливаются на Lockheed Martin F-35 Lightning. II . [ 12 ]

F119 представляет собой двухконтурный осевой турбовентиляторный двигатель с малым байпасом. Он имеет трехступенчатый вентилятор, приводимый в движение одноступенчатой ​​турбиной низкого давления, и шестиступенчатый компрессор высокого давления, приводимый в движение одноступенчатой ​​турбиной высокого давления. Вентилятор без кожуха имеет полые титановые лопасти с широкой хордой и малым удлинением, которые приварены к дискам методом линейного трения , образуя цельные роторы с цельнолопастными лопастями (IBR) или блиски. Статоры вентилятора и компрессора, а также сопло вектора тяги изготовлены из устойчивого к горению титанового сплава под названием Alloy C, а первый ряд лопаток регулируется для увеличения запаса по помпажу. Кольцевая камера сгорания Floatwall облицована материалом с высоким содержанием кобальта, обеспечивающим устойчивость к окислению и долговечность камеры сгорания, а также обеспечивает чистое сгорание топлива и снижение образования NOx . Лопатки турбины высокого давления в выхлопном корпусе турбины изготовлены из монокристаллических жаропрочных сплавов и охлаждаются ударным способом воздухом из компрессора высокого давления. Золотники высокого и низкого давления вращаются в противоположных направлениях. Требование к ATF работать на суперкрейсерском режиме или летать на сверхзвуке без форсажных камер приводит к очень низкой степени двухконтурности 0,30 для F119-PW-100 для достижения высоких показателей. конкретная тяга . F119 имеет двойное резервирование полного цифрового управления двигателем ( FADEC ), также называемого внутри компании цифровым электронным управлением двигателем (DEEC), поставляемого Hamilton Standard и полностью интегрированного в систему управления транспортным средством F-22, что делает двигатель очень надежным. устойчив к остановке и прощает быстрое нажатие дроссельной заслонки. [ 13 ]

Отличительное прямоугольное сопло вектора тяги F119 на F-22.

Трехзонная (уменьшенная с четырех у прототипа) форсажная камера или усилитель способствует малозаметности самолета за счет того, что топливные форсунки интегрированы в толстые изогнутые лопатки, покрытые керамическими радиопоглощающими материалами (RAM). Эти лопатки заменяют традиционные топливные распылители и держатели пламени и блокируют прямую видимость турбин. Сужающееся-расширяющееся сопло может иметь вектор ±20 ° по оси тангажа, что значительно улучшает угол тангажа самолета за счет увеличения момента тангажа хвоста за счет тяги двигателя; это позволяет F-22 сохранять управляемость при полете с углом наклона альфа более 60 °. Вектор тяги полностью интегрирован в систему управления полетом F-22, что облегчает управление. Прямоугольное сопло состоит из двух клиновидных створок, обеспечивающих скрытность, а также способствующих снижению инфракрасной заметности за счет сглаживания выхлопного шлейфа и облегчения его смешивания с окружающим воздухом посредством вихрей. [ 14 ]

В F119 большое внимание уделяется интеграции человеческих систем ; К функциям, облегчающим техническое обслуживание и ремонт двигателя, относятся модульная конструкция, такая как корпус с осевым разъемом, кабели и жгуты с цветовой маркировкой, а также сокращение количества ручных инструментов, необходимых для обслуживания, до пяти. Большинство компонентов имеют одну глубину, и обслуживание можно проводить в защитной одежде. [ 15 ] Расчетный срок службы двигателя составляет 8650 суммарных циклов с проверкой и капитальным ремонтом горячей секции примерно каждые 2000 часов, а холодной секции - каждые 4000 часов. [ 16 ] [ 17 ]

Варианты прототипа

[ редактировать ]

В то время как серийный F119 на F-22 включает в себя прямоугольные сопла с регулируемым вектором тяги, варианты прототипов на других самолетах имели другие решения сопел, адаптированные к планеру.

YF-23 с двигателями YF119 взлетает на форсажных камерах, виден выхлопной желоб на кормовой палубе.

YF119 на YF-23 имел сопло рампы одинарного расширения (SERN), состоящее из регулируемого клинового закрылка вверху и фиксированной рампы внизу, которая затем переходит в траншею наверху хвостовой части фюзеляжа. Хотя у SERN не было возможности изменения вектора тяги, это позволяло дополнительно охлаждать выхлоп в траншеях, что значительно уменьшало инфракрасную сигнатуру, если смотреть снизу самолета; траншеи на кормовой палубе были выложены плиткой, которая «охлаждалась транспирацией» за счет отбираемого из двигателя воздуха, чтобы противостоять теплу выхлопных газов. [ 14 ]

Специализированные варианты YF119 на X-32 и X-35 имели возможности для операций укороченного взлета и вертикальной посадки (STOVL). YF119-PW-614 на X-32 имел сопло для изменения вектора тяги по оси тангажа, а клапаны могли перенаправлять выхлопные газы двигателя и отбирать воздух для обеспечения прямой подъемной силы, аналогично двигателю Pegasus на Harrier . Напротив, YF119-PW-611 на X-35 имел круглое осесимметричное сопло, которое могло поворачиваться вниз, в то время как золотник низкого давления приводит в движение подъемный вентилятор, который включается через муфту; Обходной воздух двигателя также направляется на стойки крена для дополнительной подъемной силы и устойчивости. X-35 выиграл конкурс JSF, а его система подъемного вентилятора с приводом от вала, получившая название LiftSystem , была полностью разработана компаниями Rolls-Royce и Pratt & Whitney для F135-PW-600. [ 18 ]

Варианты

[ редактировать ]
  • YF119-PW-100L : прототип двигателя для YF-22 ; номинальный класс тяги 30 000 фунтов силы.
  • YF119-PW-100N : прототип двигателя для YF-23 ; номинальный класс тяги 30 000 фунтов силы.
  • F119-PW-100 : серийный двигатель для F-22A с увеличенным вентилятором и увеличенной степенью двухконтурности (BPR), рассчитанный на класс тяги 35 000 фунтов силы.
  • YF119-PW-611 : прототип двигателя для X-35 .
  • YF119-PW-614 : прототип двигателя для X-32 .

Приложения

[ редактировать ]

Технические характеристики (F119-PW-100)

[ редактировать ]
Вентилятор YF119
Сопло регулировки вектора тяги YF119-PW-100L, разработанное для YF-22.

Данные Pratt & Whitney, [ 19 ] РЭНД, [ 9 ] Авиационная неделя, [ 20 ] ВВС США. [ 21 ] [ 22 ]

Общие характеристики

Компоненты

Производительность

См. также

[ редактировать ]

Связанные разработки

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ 203 дюйма (515,6 см) для прототипа YF119-PW-100L с более длинной конструкцией сопла. [ 23 ]
  2. ^ Прибл. 3900 фунтов (1769 кг) для прототипа YF119-PW-100L без расширяющейся секции сопла, которые считались оборудованием, поставляемым подрядчиком планера. [ 24 ]
  3. ^ Фактическая тяга находится в диапазоне 37 000–39 000 фунтов силы (164,6–173,5 кН).
  1. ^ Данные летных испытаний F-22, заархивированные 18 июня 2006 г. в Wayback Machine . по состоянию на 8 августа 2007 г.
  2. ^ Последний в своем роде. Флайтглобал.
  3. ^ «Статистика медиа-кита F-35 Joint Strike Fighter (ZIP, 98,2 КБ)» . jsf.mil . Архивировано из оригинала 26 июня 2019 года . Проверено 16 апреля 2018 г.
  4. ^ «Обозначения военных авиационных двигателей США» . www.designation-systems.net . Проверено 16 апреля 2018 г.
  5. ^ Аронштейн и Хиршберг 1998, с. 227
  6. ^ «Новая турбина F119 получила более глубокие кривые лопаток, изменено количество статоров» . Авиационная неделя . 31 июля 1995 г.
  7. ^ Аронштейн, стр. 211–215.
  8. ^ Перейти обратно: а б Аронштейн стр. 221–222.
  9. ^ Перейти обратно: а б Обейд Юносси; Марк В. Арена; Ричард М. Мур; Марк Лорелл; Джоанна Мейсон; Джон К. Грейзер (2002). Приобретение военных реактивных двигателей (PDF) (Отчет). РЭНД. п. 117.
  10. ^ Маджумдар, Дэйв (17 января 2013 г.). «Pratt & Whitney поставит последний двигатель F-22 Raptor» .
  11. ^ PRNewswire. «Пратт и Уитни, ВВС США завершили первый капитальный ремонт двигателя F119» . www.provencejournal.com . Архивировано из оригинала 27 августа 2019 года . Проверено 16 апреля 2018 г.
  12. ^ Аронштейн, стр. 227.
  13. ^ «Пратт и Уитни F119» . Прогноз Интернешнл .
  14. ^ Перейти обратно: а б Кац, Дэн (7 июля 2017 г.). Физика и техника инфракрасной скрытности . Авиационная неделя . Проверено 12 апреля 2019 г.
  15. ^ 2-й лейтенант Кевин К. Лю, морская пехота США, Рикардо Валериди, Донна Х. Роудс, полковник Ларри Кимм, ВВС США, и подполковник Алвис Хеден, ВВС США (апрель 2010 г.). Двигатель F119: история успеха интеграции человеческих систем при сборе данных (PDF) (отчет). Университет оборонных закупок (DAU) . Проверено 2 апреля 2024 г. {{cite report}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  16. ^ «F119 компании Pratt & Whitney демонстрирует полную работоспособность» . Пратт и Уитни . 10 сентября 2010 г. Проверено 12 мая 2019 г.
  17. ^ Дрю, Джеймс (24 сентября 2015 г.). «P&W ожидает притока капитальных ремонтов F119, поскольку Raptor обнажает когти» . Полет Глобал .
  18. ^ Бевилаква, Пол М; Шумперт, Пол К. Силовая установка для самолета с вертикальным и коротким взлетом и посадкой (патент), США: Патент гения, 5209428, заархивировано из оригинала 25 февраля 2012 г. , получено 9 января 2010 г.
  19. ^ «Двигатель Ф119» . Пратт и Уитни . Архивировано из оригинала 31 августа 2014 г. Проверено 28 ноября 2012 г.
  20. Билл Свитман (3 ноября 2014 г.). «Конструкция истребителя-невидимки J-20 сочетает в себе скорость и маневренность». Неделя авиации и космических технологий. Проверено 8 ноября 2014 г.
  21. ^ Информационный бюллетень F-22 Raptor . ВВС США, март 2009 г.
  22. ^ Технический заказ ТО-00-85-20 Изменение 22, Инструкция по транспортировке двигателя (PDF) . ВВС США (Технический отчет). 15 июня 2000 г.
  23. ^ «Информационные бюллетени: турбовентиляторный двигатель с турбонаддувом Pratt & Whitney YF119-PW-100L» . Национальный музей ВВС США . 14 декабря 2014 г. Архивировано из оригинала г. 14 декабря 2014 Проверено 16 апреля 2018 г.
  24. ^ Аронштейн и Хиршберг 1998, с. 218
  25. ^ AIR International, июль 2015 г., стр. 63

Библиография

[ редактировать ]
  • Аронштейн, Дэвид К.; Хиршберг, Майкл Дж. (1998). От усовершенствованного тактического истребителя до F-22 Raptor: истоки истребителя господства в воздухе 21 века . Арлингтон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN  978-1-56347-282-4 .
  • Мец, Альфред «Пол». Легенды ВВС, номер 220. Northrop YF-23 ATF . Форрест-Лейк, Миннесота: Specialty Press, 2017. ISBN   0989258378
  • Миллер, Джей. Lockheed Martin F/A-22 Raptor, истребитель-невидимка . Хинкли, Великобритания: Midland Publishing, 2005. ISBN   1-85780-158-X .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 163d5a16f5dac66965b7bd80c462bcf3__1719366480
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/16/f3/163d5a16f5dac66965b7bd80c462bcf3.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Pratt & Whitney F119 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)