Исикавадзима-Харима F3
| F3 | |
|---|---|
| |
| IHI F3 Turbofan Engine | |
| Тип | ТРДД |
| Национальное происхождение | Япония |
| Производитель | Корпорация IHI |
| Первый запуск | 1981 |
| Основные приложения | Кавасаки Т-4 |
| Количество построенных | ~550 [1] |
Ishikawajima -Harima Heavy Industries (IHI) F3 — двигатель с малым двухконтурным ходом, турбовентиляторный разработанный в Японии компанией Ishikawajima-Harima Heavy Industries для Kawasaki T-4 реактивного учебно-тренировочного самолета . Первый прототип двигателя XF3 был изготовлен в 1981 году и впервые поднялся в воздух на XT-4 в июле 1985 года. Всего было построено около 550 двигателей. [1]
Проектирование и разработка
[ редактировать ]Исикаваджима-Харима начал разработку небольшого турбовентиляторного двигателя в конце 1970-х годов в качестве конкурента нового реактивного учебно-тренировочного самолета, разрабатываемого Kawasaki Heavy Industries . Экспериментальный двигатель получил название XF3 и был выбран вместо SNECMA Turbomeca Larzac в 1982 году для установки на учебно-тренировочный самолет XT-4 . Ранние модели двигателя создавали тягу 2600 фунтов силы (12 кН) , но более поздние модели (включая модель, выбранную для XT-4) создавали тягу 3600 фунтов силы (16 кН). [2]
Серийный двигатель получил обозначение F3-30 (альтернативный вариант - F3-IHI-30), и он впервые поднялся в воздух на самолете XT-4 в 1985 году. Производство сертифицированного двигателя также началось в 1985 году. [3]
После того, как двигатель и самолет были запущены в производство, произошло несколько инцидентов, когда одна или две лопатки турбины высокого давления вышли из строя, что вынудило самолет совершить аварийную посадку. [4] Расследование показало, что в секции турбины возникла проблема вибрационного резонанса , которая привела к поломке лопаток турбины. Лопасти были усилены и модифицированы для гашения вибраций. Двигатель и самолет вернулись в строй в 1990 году. [5]
Начиная с 1999 года компания IHI начала модернизацию эксплуатируемых двигателей новой турбиной высокого давления для увеличения срока их службы. Этот вариант двигателя был известен как F3-IHI-30B . [1]
В 2003 году IHI начала модернизацию двигателя, установив на него более совершенную систему полного цифрового управления двигателем (FADEC). Этот обновленный двигатель получил обозначение F3-IHI-30C . [1]
XF3-400
[ редактировать ]Вскоре после того, как IHI начала работу над XF-3, они приступили к разработке более мощного варианта двигателя как демонстратора технологий для теоретического сверхзвукового истребителя . Этот двигатель получил обозначение XF3-400. Он был разработан как более производительная с форсажной камерой версия XF-3 и тягой около 7600 фунтов силы (34 кН). Отличительным качеством этого двигателя было то, что он должен был иметь соотношение тяги к весу 7:1, что было выше, чем у любого двигателя аналогичного размера. [6]
Серьезная работа над этим двигателем началась в 1986 году, а демонстрационный двигатель был построен и испытан в 1987 году. IHI получила официальный контракт на двигатель в 1992 году, после того как предыдущие годы она потратила на разработку и испытания двигателя внутри компании. [6]
Основное различие между XF3-400 и стандартным F3-30 заключается в наличии форсажной камеры . Добавление форсажной камеры является основной причиной того, что максимальная тяга у -400 намного выше, чем у -30. Другие изменения включали компрессора аэродинамическую оптимизацию лопаток и турбины с использованием методов трехмерной вычислительной гидродинамики , а также улучшение температурных характеристик турбины высокого давления. [6]
Отчет 1998 года показал, что система управления вектором тяги также была интегрирована в XF3-400. [7]
Дизайн
[ редактировать ]F3 представляет собой двухвальный (или двухкатушечный) турбовентиляторный двигатель с малым байпасом . Он оснащен двухступенчатым вентилятором (компрессор низкого давления) на валу низкого давления, за которым следует пятиступенчатый компрессор высокого давления на валу высокого давления. В двигателе используется кольцевая камера сгорания , которая питает одноступенчатую турбину высокого давления, за которой следует одноступенчатую турбину низкого давления. Вариант XF3-400 включает форсажную камеру после турбины низкого давления, серийный F3 — нет. [6]
В двухступенчатом вентиляторе используются лопасти с широкой хордой, и в серийном F3, и в усовершенствованном XF3-400 используется один и тот же вентилятор. [3] [6] В отличие от вентилятора, пятиступенчатый компрессор F3 и XF3-400 отличается: усовершенствованный XF3-400 использует усовершенствования трехмерной вычислительной гидродинамики (CFD). [6]
Лопатки турбины высокого давления представляют собой монокристаллические лопатки и охлаждаются тонкой пленкой воздуха изнутри лопаток. Лопатки турбины низкого давления, как и компрессор высокого давления, были улучшены между F3 и XF3-400 с помощью 3D CFD. [6]
И F3, и XF3-400 используют FADEC для управления двигателем. [6]
Варианты
[ редактировать ]- XF3
- Раннее обозначение разработки того, что стало F3-IHI-30. На этом этапе программы рассматривалось несколько различных конфигураций.
- Ф3-ИХИ-30
- Вариант производства двигателя. Используется на Kawasaki T-4 .
- Ф3-ИХИ-30Б
- Серийный вариант двигателя с модернизированной турбиной высокого давления.
- F3-ИХИ-30С
- Серийная версия двигателя с улучшенным FADEC.
- ИХИ-17
- XF3-400
- Демонстрационный вариант сверхзвукового двигателя. Гораздо более высокая тяга, чем у серийного F3. Включает форсажную камеру и несколько аэродинамических улучшений.
Приложения
[ редактировать ]Технические характеристики (Ф3-ИХИ-30)
[ редактировать ]Данные из [8]
Общие характеристики
- Тип: двухзолотниковый турбовентиляторный.
- Длина: 79 дюймов (200 см)
- Диаметр: 25 дюймов (63 см)
- Сухой вес: 750 фунтов (340 кг)
Компоненты
- Компрессор: осевой , 2-ступенчатый компрессор низкого давления, 5-ступенчатый компрессор высокого давления.
- Камеры сгорания : кольцевые
- Турбина : одноступенчатая турбина высокого давления, двухступенчатая турбина низкого давления.
Производительность
- Максимальная тяга : 3680 фунтов силы (16,4 кН)
- Общее соотношение давлений : 11:1
- Коэффициент байпасса : 0,9:1 [6]
- Удельный расход топлива : 0,7 фунта/(фунт-сила-час)
- Тяговооруженность : 4,9
См. также
[ редактировать ]Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Jump up to: а б с д ИХИ F3. Авиационные двигатели Джейн . ( страница подписки [ постоянная мертвая ссылка ] ) Отредактировано 13 января 2009 г. По состоянию на 9 февраля 2010 г.
- ^ Выбран японский учебно-тренировочный двигатель . (1982, 11 декабря). Flight International, 1677. По состоянию на 4 февраля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б Хамада Т., Акаги М., Тода Д., Симадзаки Х. и Омомо М. (1989). Результаты летных испытаний на совместимость воздухозаборника и двигателя Т-4. Представлено на 25-й совместной конференции AIAA/ASME/SAE/ASEE , Монтерей, Калифорния: Американский институт аэронавтики и астронавтики.
- ^ Япония решает проблемы с двигателем F3 . (1989, 29 ноября). Flight International, 16. По состоянию на 4 февраля 2010 г.
- ^ Япония нашла решение для тренера Т-4 . (1990, 17 января). Flight International, 27. По состоянию на 4 февраля 2010 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Касикава И. и Акаги М. (1995). Исследование малогабаритного турбовентиляторного двигателя с высокой тяговооруженностью. Представлено на 31-й совместной конференции и выставке AlAA/ASME/SAE/ASEE в Сан-Диего, Калифорния: Американский институт аэронавтики и астронавтики.
- ^ Япония останавливает демонстрацию будущего истребителя . (1998, 21 октября). Рейс Интернешнл. Проверено 4 февраля 2010 г.
- ^ "ИХИ F3" . Справочник по аэрокосмической отрасли, 2010 г. Неделя авиации и космических технологий. ( страница подписки ). По состоянию на 2 февраля 2010 г.