General Electric YF120 - General Electric YF120

YF120
ТипПеременный цикл Турбовентиляторный
национальное происхождениеСоединенные Штаты
ПроизводительGeneral Electric
Первый забег1980-е
Основные приложенияЛокхид YF-22
Нортроп YF-23
Разработан вGeneral Electric / Rolls-Royce F136

В General Electric YF120, внутренне обозначенный как GE37, был переменный цикл турбовентилятор двигатель разработан Авиационные двигатели General Electric в конце 1980-х - начале 1990-х годов для ВВС США с Продвинутый тактический истребитель (ATF) проект. Опытные образцы двигателей были установлены на двух конкурирующих самолетах-демонстраторах технологий: Локхид YF-22 и Нортроп YF-23. Конкуренция Пратта и Уитни F119 был выбран вместо YF120 для питания ATF, который стал F-22 Raptor.

История

Разработка

General Electric (GE) начала разработку F120 для программы Joint Advanced Fighter Engine (JAFE) в начале 1980-х годов с целью поставки силовой установки для ВВС Продвинутый тактический истребитель (ATF). Основная технология, использованная в конструкции F120, была разработана в ходе двух отраслевых государственных программ, программ Advanced Technology Engine Gas Generator (ATEGG) и Joint Technology Demonstration Engine (JTDE). Эти и другие программы впоследствии были объединены в Интегрированная технология высокопроизводительного турбинного двигателя (IHPTET) программа.[1][2] Основой XF120 и последующего YF120 стал GE37.[3] В отличие от конкурента Пратт и Уитни, GE отказалась от разработки обычного двухконтурного ТРДД и вместо этого решила разработать двигатель переменного цикла. Это решение было принято в результате непростого требования ATF суперкруиз. Это означало, что двигатель должен был создавать большую сухую тягу (без форсажной камеры) и, следовательно, иметь высокую неконструктивную эффективность («дизайн» - это стандартные крейсерские условия).[4] Первоначальный запрос предложения предусматривал максимальную тягу в классе 30 000 фунтов силы (133 кН).[5]

Из-за увеличения веса ATF требования к тяговому усилию были увеличены на 20% до класса 35 000 фунтов силы (156 кН), чтобы соответствовать требованиям к рабочим характеристикам. В конструкцию GE внесен вентилятор, увеличенный на 12% для увеличения воздушного потока, а также охлаждающего воздуха, особенно для форсунок. Для летной демонстрации YF120 были оснащены вентилятором большего размера, в отличие от YF119, в котором использовался оригинальный маленький вентилятор. В результате оба демонстрационных самолета показали более высокие характеристики с YF120, чем с YF119.[6] YF120 приводил в действие YF-22 и YF-23, обеспечивая сверхкрейсерскую скорость 1,58 Маха и 1,6+ Маха соответственно.[7][8] Хотя двигатель YF120 так и не пошел в производство, он был установлен на YF-22 для демонстрации большого угла атаки.

Конфигурация инженерных и производственных разработок (EMD) F120 была испытана в декабре 1990 года. Улучшения в компонентах позволили ему достичь уровня тяги YF120 при более низких температурах.[9] В конечном итоге ВВС США выбрали предложение Pratt & Whitney F119 для полномасштабной разработки и производства. Более амбициозный дизайн F120 был признан более рискованным, и General Electric также провела меньше часов испытаний, чем Pratt & Whitney.[10]

Дальнейшие разработки

YF120 также был предложен в качестве основы для более экзотического двигателя, турбированного двигателя с комбинированным циклом (TBCC), который должен был использоваться в демонстрационных самолетах, таких как X-43B и будущий гиперзвуковой самолет. В частности, YF120 должен был стать основой революционного турбинного ускорителя (RTA-1). Технология переменного цикла, используемая в YF120, будет расширена, чтобы не только превратить двигатель в турбореактивный но и в прямоточный воздушно-реактивный двигатель. В этом режиме весь воздушный поток будет обходить активную зону и перенаправляться в подобную дожигателю «гипербормер», где он сгорает, как ПВРД. Этот предложенный двигатель должен был разгоняться от 0 до 4,1 Маха (на высоте 56 000 футов) за восемь минут.[11][12]

Дизайн

Переменный цикл

Система переменного цикла YF120 работала, изменяя степень двухконтурности двигателя для различных режимов полета, позволяя двигателю действовать как турбовентилятор с малым байпасом или почти как турбовентиляторный двигатель. турбореактивный.[4] В качестве ТРДД с низким байпасом (как у конкурента F119 ) двигатель работал аналогично аналогичным двигателям. Однако при необходимости двигатель мог направлять больший поток воздуха через горячую сердцевину двигателя (например, турбореактивный двигатель), увеличивая удельная тяга двигателя. Это сделало двигатель более эффективным на большой высоте и с большой тягой, чем традиционный ТРДД с низким байпасом. Согласование давления между вентилятором и активной зоной производилось с помощью байпасного инжектора с переменной площадью сечения (VABI).[13][14]

Ожидаемый недостаток этой системы переменного цикла - повышенная сложность и вес. GE утверждает, что боролась с этим, используя простые клапаны с приводом от давления, а не сложные клапаны с механическим приводом, чтобы отвести воздушный поток. GE заявила, что эта система привела к тому, что система с переменным циклом добавила к двигателю только 10 фунтов.[4] Вдобавок ожидалось, что серийный двигатель F120 будет иметь на 40% меньше деталей, чем F110 двигатель.[1]

Вектор тяги

Двигатель YF120 для YF-22 отличался двухмерным вектор тяги сопло. Сопло позволяло осуществлять наведение по тангажу. Эта возможность дала самолету серьезное преимущество в маневренности по тангажу за счет значительного увеличения момента тангажа носовой части, доступного для самолета. Момент тангажа традиционно создается горизонтальным стабилизатором (и / или уткой, если применимо), но с помощью сопла с вектором тяги этот момент может быть увеличен за счет тяги двигателя. Во время демонстрации YF-22 с высокой AoA, самолет с двигателем YF120 летел с усеченным AoA 60 градусов на скорости 82 узла. В таком положении самолет смог продемонстрировать управляемость. Более поздний анализ показал, что самолет мог поддерживать управляемый, сбалансированный полет при угле атаки до 70 градусов.[15]

Приложения

Технические характеристики (YF120)

Данные из Аронштейн,[16] Шаг[8]

Общие характеристики

  • Тип: Twin-Spool, осевой поток, регулируемый цикл, увеличенный Турбовентиляторный
  • Длина: 166,8 дюйма (4237 мм)
  • Диаметр: 42 дюйма (1067 мм)
  • Сухой вес: 4100 фунтов (1860 кг)

Составные части

Спектакль

Смотрите также

Связанная разработка

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Рекомендации

  1. ^ а б c Норрис, Гай (1990). Борьба за власть. Международный рейс. 1-7 августа 1990 г., стр. 22–23
  2. ^ Аронштейн, стр. 233
  3. ^ Аронштейн, стр. 211
  4. ^ а б c Моксон, Джулиан (1989). Соперники ATF готовы к соревнованиям двигателей. Международный рейс. 15-21 ноября 1989 г., стр. 22-23.
  5. ^ Аронштейн стр. 211–215
  6. ^ Аронштейн стр. 221–223.
  7. ^ «YF-22 PAV-1 бьет рекорд скорости суперкруиза». Defense Daily. 19 ноября 1990 г. Архивировано с оригинал 24 сентября 2015 г.. Получено 10 августа 2015 - через Исследование HighBeam.
  8. ^ а б Темп, стр. 232
  9. ^ Аронштейн, стр. 223
  10. ^ Аронштейн, стр. 227
  11. ^ Норрис, Гай (2003). GE представляет конструкцию ПВРД для челнока. Международный рейс. 23 сентября 2003 г., стр. 26.
  12. ^ Двигатель Mach 7 будет турбинным (2004 г.). Международный рейс. 23 декабря 2003 г. - 5 января 2004 г., стр. 13.
  13. ^ Аронштейн, стр. 212
  14. ^ В силовой установке GE F120 используется байпасная дверь вентилятора для регулирования переменного цикла (1990 г.). Неделя авиации и космической техники. 30 июля 1990 г. Т. 133, № 5; стр. 21 год
  15. ^ Бархэм, Роберт (1994). УПРАВЛЯЕМОЕ ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОТОТИПА УЛУЧШЕННОГО ТАКТИЧЕСКОГО БОЙЦА YF-22. AIAA-94-2105-CP.
  16. ^ Аронштейн стр.224
  17. ^ Каузер, Фазель (1994). Обзор технологии движения газовой турбины. 30-я Конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME / SAE / ASEE. 27-29 июня 1994 года, Индианаполис, Индиана. ААА 94-2828.
  • GE представляет конструкцию ПВРД для шаттла Новости технологий Flight International 23/09/03.
  • Аронштейн, Дэвид С .; Хиршберг, Майкл Дж. (1998). Усовершенствованный тактический истребитель F-22 Raptor: Истоки истребителя с господством в воздухе 21-го века. Арлингтон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астрономии. ISBN  978-1-56347-282-4.
  • Пейс, Стив (2016). Большая книга X-бомбардировщиков и X-истребителей: экспериментальные самолеты ВВС США с реактивным двигателем и их двигательные системы. Voyageur Press. ISBN  9780760351420.

внешняя ссылка

Аэро-заглушка img.svgЭтот авиационный двигатель статья отсутствует частично (или полностью) технические характеристики. Если у вас есть источник, вы можете помочь Википедии, добавляя их.