Ishikawajima-Harima F3 - Ishikawajima-Harima F3

F3
XF3 KASM001.jpg
Motor IHI F3 Turbofan
TypTurbofan
národní původJaponsko
VýrobceIHI Corporation
První běh1981
Hlavní aplikaceKawasaki T-4
Počet postaven~550[1]

The Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI) F3 je nízký bypass turbofan motor vyvinutý v Japonsko podle Ishikawajima-Harima Heavy Industries pro Kawasaki T-4 cvičné letadlo. První prototyp motor, XF3, byl vyroben v roce 1981 a poprvé vzlétl v XT-4 v červenci 1985. Bylo jich vyrobeno asi 550.[1]

Návrh a vývoj

Společnost Ishikawajima-Harima začala vyvíjet malý proudový motor na konci 70. let jako konkurent pro nový cvičný proudový letoun vyvíjený společností Kawasaki Heavy Industries. Vývojový motor byl pojmenován XF3 a byl vybrán přes SNECMA Turbomeca Larzac v roce 1982 k napájení XT-4 trenér. Rané vývojové modely motoru vyprodukovaly 2 600 liber (12 kN) síly tah, ale novější modely (včetně modelu vybraného pro XT-4) vyprodukovaly tah 3600 lbf (16 kN).[2]

Produkční motor byl označen F3-30 (alternativně F3-IHI-30) a poprvé vzlétl v letadle XT-4 v roce 1985. Výroba kvalifikovaného motoru byla zahájena také v roce 1985.[3]

Poté, co byl motor a letadlo ve výrobě, došlo k několika událostem, při nichž byla jedna nebo dvě z vysokého tlaku lopatky turbíny selhalo a přinutilo letadlo nouzově přistát.[4] Vyšetřování odhalilo, že část turbíny trpí vibracemi rezonance problém vedoucí k poruchám lopatek turbíny. Čepele byly zesíleny a upraveny tak, aby tlumily vibrace. Motor a letadlo se vrátily do služby v roce 1990.[5]

Počínaje rokem 1999 zahájila společnost IHI modernizaci nasazených motorů novou vysokotlakou turbínou, aby se prodloužila jejich životnost. Tato varianta motoru byla známá jako F3-IHI-30B.[1]

V roce 2003 začala společnost IHI aktualizovat motor o pokročilejší Digitální ovládání motoru s plným oprávněním (FADEC). Tento aktualizovaný motor byl označen jako F3-IHI-30C.[1]

XF3-400

Brzy poté, co IHI začal pracovat na XF-3, začali vyvíjet silnější variantu motoru jako technologický demonstrátor pro teoretickou nadzvukový bojovník. Tento motor byl označen jako XF3-400. Byl navržen tak, aby poskytoval vyšší výkon, dodatečné spalování verze XF-3, produkující přibližně 7600 lbf (34 kN) tahu. Jednou z charakteristických vlastností tohoto motoru bylo to, že měl mít poměr tahu k hmotnosti 7: 1, vyšší než jakýkoli motor podobné velikosti.[6]

Práce na tomto motoru začaly vážně v roce 1986 a demonstrační motor byl vyroben a testován v roce 1987. IHI byla formálně zadána zakázka na tento motor v roce 1992 poté, co strávil předchozí roky vývojem a interním testováním motoru.[6]

Primárním rozdílem mezi XF3-400 a standardem F3-30 je zahrnutí přídavné spalování. Přidání přídavného spalování je hlavním důvodem, proč je maximální tah -400 mnohem vyšší než -30. Zahrnuty i další změny kompresor a lopatky turbíny, které byly aerodynamicky optimalizovány pomocí 3D výpočetní dynamika tekutin techniky a zlepšený teplotní výkon ve vysokotlaké turbíně.[6]

Zpráva z roku 1998 to odhalila vektorování tahu byl také integrován do XF3-400.[7]

Design

F3 je dvouhřídelový (nebo dvě cívky) s nízkým obtokem turbofan. Je vybaven dvoustupňovým ventilátorem (nízkotlakým kompresorem) na nízkotlakém hřídeli, následovaným pětistupňovým vysokotlakým kompresorem na vysokotlakém hřídeli. Motor používá prstencová spalovací komora, která napájí jednostupňovou vysokotlakou turbínu a následně jednostupňovou nízkotlakou turbínu. Varianta XF3-400 zahrnuje přídavné spalování po nízkotlaké turbíně, sériový F3 nikoli.[6]

Dvoustupňový ventilátor používá lopatky širokého akordu a jak produkční F3, tak pokročilá XF3-400 používají stejný ventilátor.[3][6] Na rozdíl od ventilátoru se pětistupňový kompresor liší mezi F3 a XF3-400, přičemž pokročilý XF3-400 těží z 3D výpočetní dynamika tekutin (CFD) vylepšení.[6]

Vysokotlaké lopatky turbíny jsou monokrystal lopatky a jsou chlazeny tenkým vzduchovým filmem z vnitřku lopatek. Nízkotlaké lopatky turbíny, stejně jako vysokotlaký kompresor, byly vylepšeny mezi F3 a XF3-400 pomocí 3D CFD.[6]

F3 i XF3-400 používají pro řízení motoru FADEC.[6]

Varianty

XF3
Časné vývojové označení toho, co se stalo F3-IHI-30. V této fázi programu bylo zvažováno několik různých konfigurací.
F3-IHI-30
Produkční varianta motoru. Používá Kawasaki T-4.
F3-IHI-30B
Sériová verze motoru s modernizovanou vysokotlakou turbínou.
F3-IHI-30C
Produkční verze motoru s vylepšeným FADEC.
IHI-17
XF3-400
Varianta motoru s nadzvukovou technologií. Mnohem vyšší tah než u produkční F3. Zahrnuje přídavné spalování a několik aerodynamických vylepšení.

Aplikace

Specifikace (F3-IHI-30)

Data z [8]

Obecná charakteristika

  • Typ: dvojitá cívka turbofan
  • Délka: 200 palců
  • Průměr: 25 palců (63 cm)
  • Suchá hmotnost: 340 lb (750 lb)

Součásti

  • Kompresor: axiální, 2stupňový nízkotlaký kompresor, 5stupňový vysokotlaký kompresor
  • Spalovače: prstencový
  • Turbína: jednostupňová vysokotlaká turbína, dvoustupňová nízkotlaká turbína

Výkon

Viz také

Související vývoj

Srovnatelné motory

Související seznamy

Reference

  1. ^ A b C d IHI F3. Jane's Aero Engines. (stránka předplatného[trvalý mrtvý odkaz ]) Upraveno 13. ledna 2009. Zpřístupněno 9. února 2010.
  2. ^ Vybrán japonský motor trenéra. (1982, 11. prosince). Flight International, 1677. Zpřístupněno 4. února 2010.
  3. ^ A b Hamada, T., Akagi, M., Toda, D., Shimazaki, H., & Ohmomo, M. (1989). Výsledky letového testu kompatibility vstupu / motoru T-4. Prezentováno na 25. společná konference o pohonu AIAA / ASME / SAE / ASEE, Monterey, CA: Americký letecký a astronautický institut.
  4. ^ Japan řeší problémy s motorem F3. (1989, 29. listopadu). Flight International, 16. Zpřístupněno 4. února 2010.
  5. ^ Japonsko najde opravu pro trenéra T-4. (1990, 17. ledna). Flight International, 27. Zpřístupněno 4. února 2010.
  6. ^ A b C d E F G h i Kashikawa, I., a Akagi, M. (1995). Výzkum malého turbodmychadla s vysokým poměrem tahu k hmotnosti. Prezentováno na 31. společné konferenci a výstavě společného pohonu AlAA / ASME / SAE / ASEE, San Diego, CA: Americký institut pro letectví a astronautiku.
  7. ^ Japonsko zastaví budoucího stíhacího demonstrátora. (1998, 21. října). Flight International. Citováno 4. února 2010.
  8. ^ „IHI F3“. 2010 Aerospace Sourcebook. Týden letectví a vesmírné technologie. (stránka předplatného ). Přístupné 2. února 2010.