General Electric YF120 - General Electric YF120
YF120 | |
---|---|
Typ | Variabilní cyklus Turbofan |
národní původ | Spojené státy |
Výrobce | General Electric |
První běh | 1980 |
Hlavní aplikace | Lockheed YF-22 Northrop YF-23 |
Vyvinuto do | General Electric / Rolls-Royce F136 |
The General Electric YF120, interně označen jako GE37, byl proměnný cyklus turbofan motor navržený Obecné elektrické letecké motory na konci 80. let / začátkem 90. let pro United States Air Force je Advanced Tactical Fighter (ATF). Prototypové motory byly instalovány ve dvou konkurenčních technologických demonstračních letadlech, v Lockheed YF-22 a Northrop YF-23. Soutěž Pratt & Whitney F119 byl vybrán přes YF120 k napájení ATF, který se stal F-22 Raptor.
Dějiny
Rozvoj
Společnost General Electric (GE) začala na počátku 80. let vyvíjet F120 pro program Joint Advanced Fighter Engine (JAFE) zaměřený na dodávku pohonné jednotky pro letectvo Advanced Tactical Fighter (ATF). Hlavní technologie použitá v designu F120 byla vyvinuta během dvou průmyslových vládních programů, Advanced Technology Engine Gas Generator (ATEGG) a Joint Technology Demonstration Engine (JTDE). Tyto a další programy byly následně sloučeny do Integrovaná technologie vysoce výkonných turbínových motorů (IHPTET).[1][2] Základem modelu XF120 a následného modelu YF120 byl model GE37.[3] Na rozdíl od konkurence Pratt & Whitney GE zvolila proti vývoji konvenčního turbodmychadla s nízkým bypassem a místo toho se rozhodla navrhnout a motor s proměnným cyklem. Toto rozhodnutí bylo učiněno v důsledku náročného požadavku ATF z supercruise. To znamenalo, že motor musel vyprodukovat velké množství suchého tahu (bez přídavného spalování), a proto měl vysokou off-designovou účinnost („design“ jsou standardní cestovní podmínky).[4] Původní RFP požadoval maximální tah ve třídě 30 000 lbf (133 kN).[5]
Kvůli rostoucí hmotnosti ATF byl požadavek na tah zvýšen o 20% do třídy 35 000 lbf (156 kN), aby byly splněny výkonnostní požadavky. Konstrukce společnosti GE se změnila tak, aby zahrnovala o 12% větší ventilátor, aby se zvýšilo proudění vzduchu i chladicí vzduch, zejména u trysek. Pro letovou ukázku byly YF120 vybaveny větším ventilátorem, na rozdíl od YF119, který používal svůj původní malý ventilátor. Výsledkem bylo, že oba demonstrační letouny měly vyšší výkon s YF120s než s YF119s.[6] YF120 poháněl YF-22 a YF-23, aby dosáhl superrychlých rychlostí 1,5 Mach, respektive 1,6 Mach.[7][8] I když se motor YF120 nikdy nedostal do výroby, byl instalován do YF-22 pro demonstraci vysokého úhlu útoku.
Konfigurace Engineering & Manufacturing Development (EMD) modelu F120 byla testována v prosinci 1990. Vylepšení komponent umožnila dosáhnout úrovní tahu YF120 při nižších teplotách.[9] USAF nakonec zvolilo návrh Pratt & Whitney F119 pro vývoj a výrobu v plném rozsahu. Ambicióznější design F120 byl posouzen jako riskantnější a General Electric také získal méně testovacích hodin než Pratt & Whitney.[10]
Další vývoj
YF120 byl také navržen jako základ pro exotičtější motor, motor na bázi turbíny s kombinovaným cyklem (TBCC), který měl být použit v demonstračních letadlech, jako je X-43B a budoucí nadzvukové letadlo. Konkrétně měl být YF120 základem pro Revolutionary Turbine Accelerator (RTA-1). Technologie variabilního cyklu použitá v modelu YF120 by byla rozšířena nejen na to, aby se z motoru stal motor proudový ale také do ramjet. V tomto režimu by veškerý proud vzduchu obcházel jádro a byl by odváděn do „hyperpaliva“ podobného přídavnému spalování, kde by byl spalován jako nárazový proud. Tento navrhovaný motor měl zrychlit z 0 na Mach 4,1 (na 56 000 stop) za osm minut.[11][12]
Design
Proměnlivý cyklus
Systém variabilního cyklu YF120 pracoval změnou obtokového poměru motoru pro různé letové režimy, což umožnilo motoru fungovat buď jako nízkoobtokový turboventilátor, nebo téměř jako proudový.[4] Jako nízkoobtokový turbofan (jako konkurence F119 ), motor fungoval podobně jako srovnatelné motory. V případě potřeby však mohl motor nasměrovat více proudění vzduchu horkým jádrem motoru (jako proudový), čímž zvýšil specifický tah motoru. Díky tomu byl motor efektivnější ve vysokých nadmořských výškách a vysokých úrovních tahu než tradiční turbodmychadlo s nízkým obtokem. Přizpůsobení tlaku mezi ventilátory bylo provedeno obtokovým injektorem s variabilní oblastí (VABI).[13][14]
Očekávanou nevýhodou tohoto systému s proměnným cyklem by byla zvýšená složitost a hmotnost. Společnost GE tvrdí, že proti tomu bojovala tím, že k odvádění proudu vzduchu používá spíše jednoduché ventily poháněné tlakem než složité mechanicky ovládané ventily. GE uvedla, že tento systém vedl k tomu, že systém s proměnným cyklem přidal k motoru pouze 10 lb.[4] Kromě toho se u sériového motoru F120 očekávalo o 40% méně dílů než u motoru F120 F110 motor.[1]
Vektorování tahu
Motor YF120 pro YF-22 představoval dvojrozměrný vektorování tahu tryska. Tryska umožňovala vektorování ve směru výšky tónu. Tato schopnost poskytla letadlu, které bylo instalováno, vážnou výhodu v hbitosti stoupání tím, že výrazně zvýšila množství momentu stoupání nosu dostupného letadlu. Moment náběhu je tradičně generován horizontálním stabilizátorem (a / nebo kachnou, je-li k dispozici), ale pomocí trysky pro vektorování tahu může být tento moment zvýšen tahem motoru. Během vysokých demonstrací AoA na YF-22 letěl letoun s pohonem YF120 při oříznuté AoA 60 stupňů při 82 uzlech. Při tomto postoji bylo letadlo schopno prokázat ovladatelnost. Pozdější analýza ukázala, že letadlo mohlo udržovat řízený, upravený let až do úhlu náběhu 70 stupňů.[15]
Aplikace
Specifikace (YF120)
Data z Aronstein,[16] Tempo[8]
Obecná charakteristika
- Typ: Twin-Spool, axiální průtok, variabilní cyklus, rozšířený Turbofan
- Délka: 1623 mm (4237 mm)
- Průměr: 42 v (1067 mm)
- Suchá hmotnost: 4 100 lb (1 860 kg)
Součásti
- Kompresor: Dvoustupňový ventilátor, pětistupňový vysokotlaký kompresor (odhad[1])
- Poměr bypassu: 0.32:1
- Spalovače: Prstencový spalovač
- Turbína: Jednostupňový HPT, jednostupňový LPT s protiběžnými otáčkami [17]
- Tryska: Dvourozměrné vektorování Konvergentní / divergentní
- Typ paliva: JP-4 nebo JP-8
Výkon
- Maximum tah:
- > 23 500 lbf (105 kN) (suchý)
- 35 000 lbf (156 kN) - třída (rozšířená)
- Poměr tahu k hmotnosti: > 8,54: 1 (rozšířené)
Viz také
Související vývoj
Srovnatelné motory
Související seznamy
Reference
- ^ A b C Norris, Guy (1990). Boj o moc. Flight International. 1. - 7. srpna 1990, str. 22-23
- ^ Aronstein, str. 233
- ^ Aronstein, str. 211
- ^ A b C Moxon, Julian (1989). ATF soupeři připraveni na motorovou soutěž. Flight International. 15. - 21. listopadu 1989, str. 22-23.
- ^ Aronstein str. 211–215
- ^ Aronstein str. 221–223
- ^ „YF-22 PAV-1 překonává supercruise rychlostní rekord“. Obrana denně. 19. listopadu 1990. Archivovány od originál dne 24. září 2015. Citováno 10. srpna 2015 - přes HighBeam Research.
- ^ A b Pace, str. 232
- ^ Aronstein, str. 223
- ^ Aronstein, str. 227
- ^ Norris, Guy (2003). GE představuje design ramjet pro raketoplán. Flight International. 23. září 2003, str. 26.
- ^ Motor Mach 7 bude založen na turbínách (2004). Flight International. 23. prosince 2003 - 5. ledna 2004, str. 13.
- ^ Aronstein, str. 212
- ^ Pohonná jednotka GE F120 používá k regulaci proměnného cyklu obtokové dveře ventilátoru (1990). Týden letectví a vesmírné technologie. 30. července 1990. Sv. 133, č. 5; str. 21
- ^ Barham, Robert (1994). TLAKOVÝ VEKTOR PODPOROVAL VÝROBU POKROČILÉHO TAKTICKÉHO PROTOTYPU YF-22. AIAA-94-2105-CP.
- ^ Aronstein str. 224
- ^ Kauser, Fazel (1994). Přehled technologie pohonu plynových turbín. 30. konference o společném pohonu AIAA / ASME / SAE / ASEE. 27. - 29. června 1994, Indianapolis, IN. AlAA 94-2828.
- GE představuje design ramjet pro raketoplán Technology News Flight International 23/09/03.
- Aronstein, David C .; Hirschberg, Michael J. (1998). Advanced Tactical Fighter to F-22 Raptor: Origins of the 21st Century Air Dominance Fighter. Arlington, Virginie: Americký institut pro letectví a astronomii. ISBN 978-1-56347-282-4.
- Pace, Steve (2016). The Big Book of X-Bombers & X-Fighters: USAF Jet-Powered Experimental Aircraft and their Propulsive Systems. Voyageur Press. ISBN 9780760351420.
externí odkazy
- Tým GE / Allison / Rolls-Royce vyvíjí stíhací motor YF120 pro kandidáty na letadla JSF. Tisková zpráva GE Aviation (2. září 1996).
- Stránka Národního muzea letectva USA na YF120
- Stránka nadšenců Northrop YF-23
![]() | Tento letecký motor článku chybí některé (nebo všechny) jeho Specifikace. Pokud máte zdroj, můžete Wikipedii pomoci přidávat je. |