Rolls-Royce Liftsystem
| Система подъема | |
|---|---|
| |
| Rolls-Royce Liftsystem в сочетании с турбовентом F135 на авиасалоне в Париже в 2007 году | |
| Тип | STOVL Lift System |
| Производитель | Rolls-Royce plc |
| Основные приложения | F-35 Lightning II |
Лифтсистема Rolls -Royce вместе с двигателем F135 , представляет собой двигатель самолета предназначенная для использования в варианте Stovl of F-35 Lightning II . Полная система, известная как интегрированная система движения вентилятора лифта (ILFP), была награждена The Collier Trophy в 2001 году. [ 1 ]
Требование
[ редактировать ]Вариант F-35B STOVL Самолета SICKTING Strike Fighter (JSF) предназначался для замены McDonnell Douglas AV-8B Harrier II и McDonnell Douglas F/A-18 Hornet, используемых Корпусом морской пехоты Соединенных Штатов . Это также заменит британский аэрокосмический Harrier II и Британский аэрокосмический море Harrier, используемый Королевскими ВВС и Королевским флотом . [ 2 ] Самолет должен был иметь сверхзвуковую способность, и подходящая вертикальная система подъемника , которая не поставила бы под угрозу эту возможность для варианта Stovl. Это требование было удовлетворено подъемной лифтисткой Rolls-Royce , разработанной через контракт на разработку и демонстрацию системы (SDD) в размере 1,3 миллиарда долларов США от Pratt & Whitney . [ 3 ] Это требование было выполнено 20 июля 2001 года. [ 4 ] [ 5 ]
Дизайн и разработка
[ редактировать ]
Вместо использования отдельных подъемных двигателей, таких как Yakovlev YAK-38 , или вращающиеся сопла для оборудования двигателя, как и Harrier, «подъемник» имеет подъемник, управляемый валом, разработанный Lockheed Martin и разработанный Rolls-Royce,, [ 3 ] и упорная насадка для выхлопа двигателя, которое обеспечивает подъемник и также может выдержать температуру после выстрела в обычном полете для достижения сверхзвуковых скоростей. [ 4 ] Система подъема/движения с его тремя сопло -поворотами подшипника (3BSD), наиболее близко напоминает планы для модельного истребителя Convair Model 200 1973 года, чем предыдущее поколение конструкций Stovl, к которым принадлежит Harrier. [ 6 ]
Команда, ответственная за разработку двигательной системы, включала Локхид Мартин, Нортроп Грумман , BAE Systems , Pratt & Whitney и Rolls-Royce, под руководством Соединенных Штатов Министерства обороны Управления программы Объединенного истребителя . Пол Бевилакуа , [ 7 ] Главный инженер Lockheed Martin Advanced Development Development Projects ( Skunk Works ), изобрел сильную систему вентилятора лифта. [ 8 ] Концепция подъемного палата, управляемого валом, восходит к середине 1950-х годов. [ 9 ] Поклонник лифта был продемонстрирован компанией Allison Engine в 1995–97 годах. [ 10 ]
Министерство обороны США (DOD) заключило General Electric и Rolls-Royce контракт на 2,1 миллиарда долларов на совместную разработку двигателя F136 в качестве альтернативы F135. Лифтистема была разработана для использования с любым двигателем. [ 3 ] После прекращения государственного финансирования GE и Rolls-Royce прекратили дальнейшее развитие двигателя в 2011 году. [ 11 ]
Rolls-Royce управлял общей программой разработки и интеграции в Бристоле , Великобритания , а также был ответственен за турбомашину Liftfan, 3BSM и Roll Post Designs. Rolls-Royce в Индианаполисе предоставили коробку передач, сцепление, картина и сопло и провели тестирование на сборку и проверку подъема.
Операция
[ редактировать ]
Лифтистема Rolls-Royce состоит из четырех основных компонентов: [ 3 ]
- Лифтфан
- Двигатель для вентилятора [ 12 ]
- Трехдорный поворотный модуль (3BSM)
- Руловые сообщения (два)
Трехсодержащий поворотный модуль (3BSM) представляет собой насадку с вектором в задней части самолета, которое направляет выхлопные выхлопки для прохождения либо прямо через способность разогреть для переднего полета, либо быть отклоненным вниз, чтобы обеспечить подъем. [ 13 ]
Для вертикального полета 29 000 л.с. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] передается удлинительным валом на вентиляторе двигателя с помощью сцепления [ 17 ] и Bevel-Gearbox до подъема против подъемного палата, расположенного вперед двигателя. Воздушный поток вентилятора (низкоскоростный воздух без накопленного воздуха) листья через лопасти с переносными веществами на нижней стороне самолета и уравновешивает лифт от задней форсунки. Для боковой стабильности и контроля рулона обход воздуха из двигателя используется в сопло рулона в каждом крыле. [ 18 ] Для управления тоном , области выхлопной форсунки и входа в подъемник варьируются, сохраняя при этом постоянную постоянную подъему. Контроль рыскания достигается путем рыскания 3BSM. [ 16 ] Вперед, а также назад движение контролируется наклонением 3BSM и лопастей в сопло с переменной площади LiftFan. [ 5 ]
Ниже приведены значения компонента системы в режиме подъема: [ 3 ]
| Компонент | Толкать |
|---|---|
| 3BSM, сухость | 18 000 фунтов (80 кН) |
| Поднять вентилятор | 20 000 фунтов (89 кН) |
| Руловые сообщения, вместе | 3900 фунтов (17 кН) |
| Общий | 41 900 фунтов (186 кН) |
Для сравнения, максимальная тяга Rolls -Royce Pegasus 11-61/F402-RR-408, самой мощной версии, которая используется в AV-8B , составляет 23 800 фунтов стерлингов (106 кН). [ 19 ] Вес AV-8B составляет около 46% от веса F-35B .
Как и подъемные двигатели, добавленные компоненты лифтистемы имеют мертвый вес во время полета, но преимущество использования лифтистемы состоит в том, что ее большая тяга повышает полезную нагрузку на еще большую сумму. [ Цитация необходима ]
Инженерные проблемы
[ редактировать ]При разработке лифтистемы необходимо преодолеть много инженерных трудностей, а новые технологии эксплуатировались. [ 20 ]
с полым лезвием В Liftfan используются титановые брушки (лезвидный диск или «Blisk», достигнутый сверхпластинкой лезвий и линейной сварки трения к концентратору Blisk). [ 21 ] Композиты органической матрицы используются для межгосударственных лопастей. Лифтфан очищен [ 22 ] Для полета до 250 узлов (130 м/с) это условие появляется в виде бокового ветра к горизонтальному потреблению и возникает, когда самолет переходит между передним полетом и наведением. [ 23 ]
Механизм сцепления использует технологию углеродного углерода в сухой пластине, первоначально полученной из авиационных тормозов. Трение используется только для включения вентилятора лифта на низких скоростях двигателя. Механическая блокировка задействована, прежде чем увеличить до полной мощности. [ 24 ]
Коробка передач должна иметь возможность работать с перерывами в подачу масла до минуты, перенося полную мощность на 90 градусов в лифт. [ Цитация необходима ]
Трехносный поворотный модуль должен поддержать как окончательное сопло, векторирующее, и передавать его нагрузки обратно на крепления двигателя. «Топливные» приводы для 3BSM Используют топливо, давление на 3500 фунтов стерлингов на квадратный дюйм (24 000 кПа; 250 кг/см. 2 ), а не гидравлическая жидкость, для снижения веса и сложности. Один привод путешествует с поворотным сопло, перемещаясь по 95 градусам, в зависимости от интенсивного тепла и вибрации. [ Цитация необходима ]
Тестирование
[ редактировать ]Во время определения концепции совместного удара истребителя были проверены два планера Lockheed: Lockheed X-35A (который позже был преобразован в X-35B), а также более широкий X-35C, [ 25 ] с вариантом Stovl, включающим модуль Rolls-Royce Liftfan.
Летные испытания на лифтистем начались в июне 2001 года, и 20 июля того же года X-35B стал первым самолетом в истории, который выполнил короткий взлет, сверхзвуковую черту и вертикальную посадку в одном полете. К тому времени, когда тестирование было завершено в августе, самолет достиг 17 вертикальных взлетов, 14 коротких взлетов, 27 вертикальных посадков и пять сверхзвуковых рейсов. [ 4 ] Во время последних квалифицированных совместных бортовых истребителей летных испытаний X-35B вылетел менее чем на 500 футов (150 м), перешел к сверхзвуковому полету, а затем приземлился вертикально. [ 26 ]
Наземные испытания комбинации F136/Liftsystem были проведены на General Electric Facility в Пиблз, штат Огайо, в июле 2008 года. 18 марта 2010 года, оборудованный STOVL F-35B провели вертикальное наклонение и демонстрацию посадки на военно-воздушной станции Patuxent River в Лексингтоне и посадки на Патуксентской реке в Лексингтоне. Парк, Md. [ 27 ]
Collier Trophy Award
[ редактировать ]В 2001 году двигатель подъемника была награждена трофеем Коллиер , [ 28 ] В знак признания «величайшего достижения в области аэронавтики или астронавтики в Америке», в частности, для «повышения производительности, эффективности и безопасности воздушных или космических транспортных средств, ценность которых была тщательно продемонстрирована фактическим использованием в течение предыдущего года». [ 4 ]
Технические характеристики (лифтистема)
[ редактировать ]- Главный двигатель
- Pratt & Whitney F135
- Сухость 17 600 фунтов стерлингов (78 кН)
Компоненты : [ 3 ]
- Лифтфан
- Двухступенчатый вентилятор с двойным вентилятором Blisk диаметром 50 дюймов (1,3 м). Самый верхний вентилятор, оснащенный переменным входом, направляющими лопастями. Способен генерировать более чем 20 000 фунтов стерлингов (89 кН) холодную тягу [ 21 ]
- Трехносный поворотный модуль
- Способен вращаться через 95 градусов за 2,5 секунды и вектор 18 000 фунтов стерлингов (80 кН) сухой тягу в режиме подъема, с возможностью разогрева в нормальном горизонтальном отношении
- Руловые сообщения
- Два: гидравлически приводится в действие
Галерея
[ редактировать ]-
X-35/Liftsystem Light Demonage о переходе в конфигурацию VTOL, прокачан, снимайте в конфигурации STOVL, в полете, повторное питание, вертикальное прокат и посадка.
-
Демонстрация вертикальной посадки, показывающая работу 3BSM.
-
Ассамблея турбины и подъема вентилятора выставлена в Национальном музее воздуха и космоса Стивен Ф. Удвар-Хейзин
Смотрите также
[ редактировать ]- Связанные списки
Ссылки
[ редактировать ]- ^ http://naa.aero/userfiles/files/documents/press%20Releases/collier%202001%20pr.pdf [ только URL PDF ]
- ^ https://archive.org/details/dtic_ada395506/page/n5/mode/2up?q=joint+strike+fighter , p.4
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Сайт Riftsystem Rolls-Royce. Получено: июль 2017 года
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Система двигателя в Lockheed Martin совместно забастовка выигрывает трофей Collier Archived 25 мая 2011 года на машине Wayback . Пресс -релиз Lockheed Martin, 28 февраля 2003 года. Получено: 3 ноября 2008 г.
- ^ Jump up to: а беременный От Supersonic до наказания: как F-35 летает Крис Кьелгаард старший редактор: 21 декабря 2007 г.
- ^ «F-35B Lightning II Трехносовая поворотная насадка | Код One Magazine» .
- ^ Untated Lockheed Martin Video. [ Постоянная мертвая ссылка ] Получено в декабре 2009 года
- ^ «Система двигателя для вертикального и короткого взлета и посадочного самолета» , Патент США 5209428
- ^ Rolls-Royce Liftsystem (Соединенные Штаты), аэро-инжинины- аээро-инжинины Liftfan Jane. Получено: 4 ноября 2008 г. [ мертвая ссылка ]
- ^ " -Allison начинает тесты JSF Lift -Fan " Flight International , 21 мая 1997 года. Получено: 19 сентября 2010 года. Архивировано 2 ноября 2012 года.
- ^ Норрис, парень. «GE, Rolls сдается на альтернативный двигатель F136 JSF». Авиационная неделя , 2 декабря 2011 года.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - Архивировал вафт вала 13 апреля 2014 года в The Wayback Machine » Авиационная неделя и космическая технология , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - Архивировано 13 апреля 2014 года в The Wayback Machine » , Авиационная неделя и космическая технология , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - STOVL Challenge Archived 13 апреля 2014 года на The Wayback Machine » Aviation Week & Space Technology , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - Fan Fan Archived 13 апреля 2014 года на The Wayback Machine » Aviation Week & Space Technology , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Jump up to: а беременный Система двигателя Lockheed Archived 20 июня 2010 года на машине Wayback Vtol.org . Получено: 19 сентября 2010 года.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - Архивировал сцепление 13 апреля 2014 года на The Wayback Machine » Aviation Week & Space Technology , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - Roll Posts Archived 13 апреля 2014 года в The Wayback Machine » Aviation Week & Space Technology , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Pedigree Stovl дает Rolls-Royce Key Technology Edge. Архивировано 15 ноября 2008 года на Wayback Machine Rolls-Royce: Defense Aerospace. Получено: 5 ноября 2008 г.
- ^ Вертикальное-разработка короткой взлетной, вертикальной системы посадки. Архивировано 20 июля 2015 года в The Wayback Machine Ingenia Online (PDF) август 2004 г. Получено: декабрь 2009 г. Текст: http://www.ingenia.org.uk/ingenia/articles.aspx?index=271 Архивировано 2 августа 2012 Archive.today
- ^ Jump up to: а беременный «Лифтсистема Rolls-Royce для совместного борца» Элли Зольфхарифард, инженер 28 марта 2011 г.
- ^ Уорик, Грэм. « F -35B - Двери 1 Архивировано 13 апреля 2014 года в The Wayback Machine Doors 2 Архивировано 13 апреля 2014 года на The Wayback Machine » . Авиационная неделя и космическая технология , 9 декабря 2011 года. Доступ: 10 апреля 2014 года.
- ^ Zolfagharifard, Элли. « Лифтистема Rolls-Royce для совместного забастовки » Инженер (Великобритания) , 28 марта 2011 года. Архивировано 19 декабря 2013 года]
- ^ «Система движения фанатов, управляемого валом для совместного борца, П. Бевилакуа, представленная на 53 -м ежегодном форуме Американского вертолетного общества, Вирджиния -Бич, Вирджиния, 29 апреля - 1 мая 1997 г.
- ^ Официальный сайт совместного забастого истребителя - страница истории
- ^ PBS: Nova Transcript "X-Planes"
- ^ Lockheed Martin Пресс -релиз архив 22 марта 2010 года в получении Wayback Matche : 18 марта 2010 г.
- ^ Collier 2000–2007 победители архивировали 31 мая 2011 года в Национальной ассоциации аэронавтики Wayback Machine . Получено: 10 ноября 2008 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Pratt & Whitney F135 - проектные вехи
- Rolls -Royce - Liftsystem
- Govexec: двигатель, который мог бы
- Человек с поклонником
- Пол М. Бевилакуа: Система движения вентиляционного вентилятора, управляемого валом, для совместного удара истребителя DTIC.MIL Word Document, 5,5 МБ. Дата: 1997.
- Два подхода к достижению короткого взлета и инженера по проектированию посадочной площадки - Aerospace, 21 февраля 2013 г.
- F-35B Lightning II Трехносовая код поворотных сопла Один журнал, 12 августа 2014 г.