Pratt & Whitney J57 - Википедия - Pratt & Whitney J57

"J57" перенаправляется сюда. Для музыкального исполнителя см. J57 (рэпер).
J57 / JT3C
ПРАТТ И УИТНИ J57.jpg
Вырезка демонстратора YJ57-P-3 на Музей ВВС США
ТипТурбореактивный
национальное происхождениеСоединенные Штаты
ПроизводительПратт и Уитни
Первый забег1950
Основные приложенияБоинг 707
Боинг B-52 Стратофортресс
Boeing KC-135 Stratotanker
Дуглас DC-8
McDonnell F-101 Вуду
Североамериканский F-100 Super Sabre
Воут F-8 Крестоносец
Количество построенных21,170 построено
Разработано изPratt & Whitney XT45
ВариантыJT3D / TF33
Разработан вPratt & Whitney J52 / JT8A
Pratt & Whitney J75 / JT4A
Pratt & Whitney XT57 / PT5

В Пратт и Уитни J57 (наименование компании: JT3C) является осевой поток турбореактивный двигатель разработан Пратт и Уитни в начале 1950-х гг. J57 (первый запуск в январе 1950 г.[1]) был первым 10000 фунт-сила (45 кН) двигатель тягового класса в США. J57 / JT3C был разработан в J75 / JT4A турбореактивный, JT3D / TF33 турбовентилятор, и PT5 / T57 турбовинтовой (из которых построен только один).[2] J57 и JT3C широко использовались на истребители, лайнеры, и бомбардировщики на многие десятилетия.

Дизайн и развитие

J57 был развитием Pratt & Whitney XT45 (PT4) турбовинтовой двигатель, который изначально предназначался для Боинг XB-52. По мере роста требований к мощности B-52 конструкция превратилась в турбореактивный, JT3.

Компания Pratt & Whitney разработала J57, чтобы иметь относительно высокий общий коэффициент давления, чтобы помочь улучшить оба Удельный расход топлива на тягу и удельная тяга, но было известно, что дросселирование одного компрессора с высокой степенью давления может вызвать проблемы со стабильностью. Как сэр Стэнли Хукер объясняет в своей автобиографии,[3] выходная площадь компрессора значительно меньше, чем входная, что нормально при работе с расчетной степенью давления, но во время запуска и при низких настройках дроссельной заслонки степень сжатия компрессора низкая, поэтому в идеале выходная площадь должна быть намного больше, чем его расчетное значение. Грубо говоря, воздух, всасываемый спереди, не может выйти сзади, в результате чего лопасти на передней части компрессора останавливаются и вибрируют. Скачки компрессора, что обычно означает, что воздушный поток меняет направление, вызывая резкое падение тяги.

К концу 1940-х годов были определены три возможных решения проблемы стабильности:

1) удаление излишка сжатого воздуха на частичной скорости за борт через межступенчатые продувочные клапаны

2) включение переменной геометрии в первые несколько ступеней компрессора

3) разделение компрессора на два агрегата, один из которых нагнетает другой, причем оба агрегата установлены на разных валах и приводятся в действие собственной турбиной.

GE приняла второй вариант с их General Electric J79, в то время как Pratt & Whitney применили расположение двух катушек с их J57.

Компания P&W поняла, что если они могут разработать осевой компрессор с умеренным соотношением давлений (<4,5: 1) для адекватной работы при любой настройке дроссельной заслонки, включая запуск и ускорение, почему бы не поставить два таких компрессора последовательно для достижения более высокого общего перепада давления?

В двухзолотной конструкции первый компрессор, обычно называемый компрессором низкого давления (LPC), приводится в действие турбиной низкого давления (LPT) и нагнетает наддув другой блок, известный как компрессор высокого давления (HPC), который приводится в движение турбиной высокого давления. (HPT). При запуске сначала начинает вращаться катушка высокого давления, а катушка низкого давления неподвижна. Когда золотник высокого давления ускоряется и загорается топливно-воздушная смесь в камере сгорания, в какой-то момент в потоке газа турбины появляется достаточно энергии, чтобы начать вращать золотник низкого давления, который ускоряется, хотя и более медленно. В конце концов, при полном открытии дроссельной заслонки обе золотники будут вращаться с расчетной скоростью. Поскольку температура на выходе из HPC, очевидно, выше, чем из LPC, аналогичное число Маха вершины лопасти для обоих агрегатов достигается за счет того, что расчетная скорость вала высокого давления значительно выше, чем скорость вала низкого давления. Любое уменьшение диаметра компрессора по направлению к камере сгорания преувеличивает разницу.

В том же таймфрейме, что и J57, Bristol Airplane Company Подразделение двигателей в Великобритании также приняло расположение двух золотников в свои Роллс-Ройс Олимп серии турбореактивных двигателей, которые стали двигателем Авро Вулкан бомбардировщик и позже Конкорд. В течение нескольких месяцев и P&W, и Bristol провели первый запуск своих прототипов. Оба продемонстрировали отличную управляемость.[4][5][6]

Сегодня большинство гражданских и военных турбовентиляторных двигателей имеют конфигурацию с двумя золотниками, за исключением Роллс-Ройс Трент ТРДД с тремя золотниками.

Между прочим, в большинстве современных турбовентиляторных двигателей гражданского назначения используются все три из вышеперечисленных вариантов, чтобы справиться с чрезвычайно высокими общими отношениями давления, используемыми сегодня (обычно 50: 1).

Как показано в разделе «Приложения» ниже, в 1950-х годах J57 был чрезвычайно популярным двигателем, который находил множество применений в военных целях. Показатели производства исчислялись тысячами, что позволило создать очень надежный двигатель. Следовательно, для Boeing было вполне естественно выбрать гражданский вариант J57, JT3C, для своего лайнера 707. Дуглас сделал то же самое со своим DC8. Давление для снижения шума струи и удельного расхода топлива позже привело к тому, что компания P&W использовала инновационную модификацию для преобразования JT3C турбореактивный двигатель в JT3D двухкатушечный ТРДД, первоначально предназначенный для гражданских целей, но также и для военных целей, таких как Боинг Б-52 H. Престижный Кольер Трофи за 1952 г. был награжден Леонард С. Хоббс, Главный инженер Объединенная авиастроительная корпорация 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. Коммерчески чистый титан использовался во впускном корпусе и корпусе компрессора низкого давления, тогда как узел ротора низкого давления состоял из лопастей, дисков и дисковых прокладок из титанового сплава 6Al-4V.[7]

Титановые сплавы использовался в J57 в середине 50-х гг. хрупкость водорода[8]:412 пока проблема не была разобрана.

25 мая 1953 г. YF-100A превышен Мах 1 в свой первый полет.

Варианты

Данные из:Авиационные двигатели мира 1964/65,[9] Авиационные двигатели мира 1957 г.[10]

Производные

Приложения

J57s на Б-52Д
Установлены JT3C на Боинг 707-123
Pratt & Whitney JT3 (масштаб 1/4)
J57 (Военный)
JT3C (гражданский)

Двигатели на дисплее

Технические характеристики (J57-P-23)

Турбореактивный двигатель Pratt & Whitney J57

Данные из[нужна цитата ]

Общие характеристики

  • Тип: Дожигание турбореактивный
  • Длина: 244 дюйма (6197,6 мм)
  • Диаметр: 39 дюймов (990,6 мм)
  • Сухой вес: 5,175 фунтов (2347 кг)

Составные части

  • Компрессор: полностью осевой, 9-ступенчатый компрессор низкого давления, 7-ступенчатый компрессор высокого давления
  • Камеры сгорания: канюля, 8 жаровых труб
  • Турбина: полностью осевая одноступенчатая турбина высокого давления, двухступенчатая турбина низкого давления

Спектакль

Технические характеристики (JT3C-7)

Данные из Полет [17]

Общие характеристики

  • Тип: гражданский турбореактивный
  • Длина: 155 дюймов (3937 мм)
  • Диаметр: 39 дюймов (990,6 мм)
  • Сухой вес: 4200 фунтов (1905 кг)

Составные части

  • Компрессор: полностью осевой, 9-ступенчатый компрессор низкого давления, 7-ступенчатый компрессор высокого давления
  • Камеры сгорания: канюля, 8 жаровых труб
  • Турбина: полностью осевая одноступенчатая турбина высокого давления, двухступенчатая турбина низкого давления

Спектакль

Смотрите также

Связанная разработка

Сопоставимые двигатели

Связанные списки

Рекомендации

Примечания

  1. ^ Двигатели Pratt & Whitney: техническая история "Джек Коннорс, AIAA Inc. 2010, ISBN  978-1-60086-711-8, п. 225
  2. ^ Ганстон, стр.167
  3. ^ «Немногое про инженера: автобиография» сэр Стэнли Хукер, «Эйрлайф Паблишинг Лтд.», 1984 г., ISBN  0 906393 35 3, стр.103
  4. ^ «Немногое про инженера: автобиография» сэр Стэнли Хукер, «Эйрлайф Паблишинг Лтд.», 1984 г., ISBN  0 906393 35 3, стр.142
  5. ^ «Опыт американских авиалиний с турбореактивными / турбовентиляторными двигателями» К. Ф. Уотли, Американское общество инженеров-механиков. 1962 г., ASME 62-GTP-16, стр. 5
  6. ^ "Кольер Трофи". www.aerofiles.com. Получено 16 апреля 2018.
  7. ^ «Титан в аэрокосмических приложениях» Р. И. Джеффи, У. Х. Шарп и Р. С. Найкум, Информационное общество оборонных металлов. 24 октября 1961 г., Меморандум DMIC 133, стр.44.
  8. ^ "Ирокез" 1957 г. Полет статья
  9. ^ Уилкинсон, Пол Х. (1964). Авиационные двигатели мира 1964/65 г. (19-е изд.). Лондон: Sir Isaac Pitman & Sons Ltd.
  10. ^ Уилкинсон, Пол Х. (1957). Авиационные двигатели мира 1957 г. (15-е изд.). Лондон: сэр Исаак Питман и сыновья, Ltd., стр. 82–83.
  11. ^ а б c d е ж грамм час Тейлор, Джон W.R. FRHistS. ARAeS (1962). Самолеты всего мира Джейн 1962-63. Лондон: Sampson, Low, Marston & Co Ltd.
  12. ^ а б c d Ганстон, Билл (2006). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей (5-е изд.). Страуд: Саттон Паблишинг. п. 166. ISBN  978-0-7509-4479-3.
  13. ^ 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. ISBN  978-1-86126-939-3.
  14. ^ Самолеты всего мира Джейн 1958. Sampson Low, Marston & Company. п. 444. OCLC  852161925.
  15. ^ "Первый Дуглас C-132 Подробности". Авиационная неделя. Vol. 65 нет. 17. 22 октября 1956 г. с. 35. ISSN  0005-2175.
  16. ^ http://neam.org/index.php?option=com_content&view=article&layout=edit&id=1059 "Pratt & Whitney J57 (JTC3) Cutaway"
  17. ^ Flightglobal архив - Международный рейс, 27 ноября 1953 г. Дата обращения: 4 марта 2017 г.

Библиография

  • Тейлор, Джон W.R. FRHistS. ARAeS (1962). Самолеты всего мира Джейн 1962-63. Лондон: Sampson, Low, Marston & Co Ltd.
  • Коннорс, Джек (2010). Двигатели Pratt & Whitney: техническая история. Отдыхай. Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики. ISBN  978-1-60086-711-8.
  • Франсильон, Рене Дж. McDonnell Douglas Aircraft с 1920 года. Лондон: Патнэм, 1979. ISBN  0-370-00050-1.
  • Ганстон, Билл (2006). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей, 5-е издание. Феникс Милл, Глостершир, Англия, Великобритания: Sutton Publishing Limited. ISBN  0-7509-4479-X.

внешняя ссылка