Pratt & Whitney J57 - Pratt & Whitney J57 - Wikipedia
| J57 / JT3C | |
|---|---|
 | |
| Demonstrant YJ57-P-3 v USAF Museum | |
| Typ | Proudový |
| národní původ | Spojené státy |
| Výrobce | Pratt & Whitney |
| První běh | 1950 |
| Hlavní aplikace | Boeing 707 Boeing B-52 Stratofortress Boeing KC-135 Stratotanker Douglas DC-8 McDonnell F-101 Voodoo Severoamerický F-100 Super Sabre Vought F-8 Crusader |
| Počet postaven | 21 170 postaveno |
| Vyvinuto z | Pratt & Whitney XT45 |
| Varianty | JT3D / TF33 |
| Vyvinuto do | Pratt & Whitney J52 / JT8A Pratt & Whitney J75 / JT4A Pratt & Whitney XT57 / PT5 |
The Pratt & Whitney J57 (označení společnosti: JT3C) je axiální tok proudový motor vyvinutý společností Pratt & Whitney na počátku 50. let. J57 (první spuštění v lednu 1950[1]) bylo prvních 10 000 lbf (45 kN) motor třídy tahu ve Spojených státech. Model J57 / JT3C byl vyvinut do J75 / JT4A proudový, JT3D / TF33 turbofan, a PT5 / T57 turbovrtulový (z nichž byl postaven pouze jeden).[2] J57 a JT3C viděl rozsáhlé použití na stíhačky, jetliners, a bombardéry po mnoho desetiletí.
Návrh a vývoj
![[ikona]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Tato sekce potřebuje expanzi. Můžete pomoci přidávat k tomu. (Červen 2020) |
J57 byl vývojem Pratt & Whitney XT45 (PT4) turbovrtulový motor, který byl původně určen pro Boeing XB-52. Jak rostly požadavky na výkon B-52, design se vyvinul do proudový, JT3.
Společnost Pratt & Whitney navrhla model J57 tak, aby měl relativně vysoký celkový tlakový poměr, který pomáhá zlepšit oba Spotřeba paliva specifická pro tah a specifický tah, ale bylo známo, že škrcení jediného kompresoru s vysokým tlakovým poměrem by způsobilo problémy se stabilitou. Jako pane Stanley Hooker vysvětluje ve své autobiografii,[3] výstupní plocha kompresoru je podstatně menší než plocha jeho vstupu, což je v pořádku, když pracuje při konstrukčním tlakovém poměru, ale během spouštění a při nízkém nastavení škrticí klapky je poměr tlaku kompresoru nízký, takže v ideálním případě by měla být výstupní plocha mnohem větší než jeho návrhová hodnota. Surově řečeno, vzduch nasávaný zepředu se nemůže dostat ven zezadu, což způsobí, že se lopatky v přední části kompresoru zastaví a vibrují. Kompresor rázy, což obvykle znamená, že proudění vzduchu obrací směr, což způsobuje prudký pokles tahu.
Na konci 40. let byla identifikována tři možná řešení problému stability:
1) odvzdušnění přebytečného stlačeného vzduchu při rychlosti dílu přes palubu mezistupňovými odfukovacími ventily
2) začlenění variabilní geometrie do prvních několika fází kompresoru
3) rozdělení kompresoru na dvě jednotky, z nichž jedna přeplňuje druhou, přičemž obě jednotky jsou namontovány na samostatných hřídelích a poháněny vlastní turbínou
GE přijala druhou možnost s jejich General Electric J79, zatímco Pratt & Whitney přijal uspořádání dvou cívek s jejich J57.
Společnost P&W si uvědomila, že pokud by mohli vyvinout skromný tlakový poměr (<4,5: 1), axiální kompresor, který by adekvátně zvládl jakékoli nastavení škrticí klapky, včetně spouštění a zrychlení, proč neposlat dva takové kompresory do série, aby se dosáhlo vyššího celkového tlakového poměru?
V uspořádání se dvěma cívkami je první kompresor, obvykle nazývaný nízkotlaký kompresor (LPC), poháněn nízkotlakou turbínou (LPT) a přeplňuje další jednotku známou jako samotný vysokotlaký kompresor (HPC) poháněný vysokotlakou turbínou (HPT). Během spuštění se cívka HP začne otáčet jako první, zatímco cívka LP stojí. Když se cívka HP zrychluje a směs paliva a vzduchu ve spalovací komoře se rozsvítí, v určitém okamžiku je v proudu plynu turbíny dostatek energie, aby začala otáčet cívkou LP, která zrychluje, i když pomaleji. Nakonec se na plný plyn obě cívky budou otáčet konstrukční rychlostí. Vzhledem k tomu, že výstupní teplota z HPC je zjevně vyšší než u LPC, je dosaženo podobného Machova čísla špičky lopatky pro obě jednotky tím, že je konstrukční rychlost hřídele HP výrazně vyšší než u LP hřídele. Jakákoli zmenšení průměru kompresoru směřující ke spalovací komoře tento rozdíl přehání.
Ve stejném časovém rámci jako J57, Bristol Airplane Company Motorová divize ve Velké Británii také přijala uspořádání dvou cívek do svých Rolls-Royce Olympus série proudových motorů, které pokračovaly v pohonu Avro Vulcan bombardér a později Concorde. Během několika měsíců oba P&W a Bristol měli první běh svých prototypů. Oba předvedli vynikající ovladatelnost.[4][5][6]
Dnes má většina civilních a vojenských turboventilátorů konfiguraci dvou cívek, přičemž významnou výjimkou je Rolls-Royce Trent série turbofan, která má tři cívky.
Mimochodem, většina moderních civilních turbodmychadel využívá všechny tři výše uvedené možnosti ke zvládnutí extrémně vysokých celkových dnes používaných tlakových poměrů (obvykle 50: 1).
Jak naznačuje níže uvedená část Aplikace, během padesátých let byl J57 velmi oblíbeným motorem s mnoha vojenskými aplikacemi. Údaje o výrobě se pohybovaly v tisících, což vedlo k velmi spolehlivému motoru. V důsledku toho bylo pro Boeing přirozené, že si pro své tryskové letadlo 707 zvolil civilní variantu J57, JT3C. Douglas to udělal také se svým DC8. Tlak na snížení hluku tryskového motoru a specifické spotřeby paliva později vyústil v P&W s použitím inovativní úpravy pro převod JT3C proudový do JT3D dvouválcový turboventilátor, původně pro civilní účely, ale také pro vojenské aplikace, jako je Boeing B-52 H. Prestižní Collier Trophy za rok 1952 byla udělena Leonard S. Hobbs, Hlavní inženýr společnosti United Aircraft Corporation, za „konstrukci a výrobu proudového motoru P&W J57“. Motor byl vyroben v letech 1951 až 1965 a bylo vyrobeno celkem 21 170.
Mnoho modelů J57 dodávaných od roku 1954 obsahovalo 7-15% titanu, vztaženo na suchou hmotnost. Ve vstupním pouzdru a nízkotlakém kompresorovém pouzdru byl použit komerčně čistý titan, zatímco sestava nízkotlakého rotoru byla vyrobena z čepelí, disků a distančních vložek z titanové slitiny 6Al-4V.[7]
Slitiny titanu použitý v J57 v polovině 50. let utrpěl vodíková křehkost[8]:412 dokud nebyl problém pochopen.
25. května 1953, J57-poháněl YF-100A překročena Mach 1 na svém prvním letu.
Varianty
Data z:Letadlové motory světa 1964/65,[9] Letecké motory světa 1957[10]
|
|
Deriváty
- JT3D / TF33: Derivát turbo-ventilátoru J57.[11]
- XT57 / PT5: Průměr 20 stop (6,1 m),[14] 15 000 hp (11 185 kW) turbovrtulový určené pro Douglas C-132[15]
Aplikace
- J57 (vojenské)
- Boeing B-52 Stratofortress
- Boeing C-135 Stratolifter a Stratotanker KC-135
- Dýka Convair F-102 Delta
- Convair YB-60
- Douglas A3D Skywarrior
- Douglas F4D Skyray
- Douglas F5D Skylancer
- Lockheed U-2
- Martin B-57 Canberra
- McDonnell F-101 Voodoo
- Severoamerický F-100 Super Sabre
- Northrop SM-62 Snark
- Vought F-8 Crusader
- JT3C (civilní)
Vystavené motory
- Výřez J57 je vystaven na New England Air Museum, Mezinárodní letiště Bradley, Windsor Locks, CT.[16]
- Výřez J57 je veřejně vystaven u Aerospace Museum of California. Jedná se o s / n 35 používaný v programu XB-52.
Specifikace (J57-P-23)
Data z[Citace je zapotřebí ]
Obecná charakteristika
- Typ: Dohoření proudový
- Délka: 244 palců (6197,6 mm)
- Průměr: 990,6 mm (39 palců)
- Suchá hmotnost: 5,175 lb (2,347 kg)
Součásti
- Kompresor: víceosý, 9stupňový LP kompresor, 7stupňový HP kompresor
- Spalovače: kanylovitá, 8 plamencových trubic
- Turbína: víceosá, jednostupňová turbína HP, dvoustupňová LP turbína
Výkon
- Maximum tah: 5200 kN (11 700 lbf) suchý, 76,5 kN (76,5 kN) s přídavné spalování
- Celkový tlakový poměr: 11.5:1
- Hmotnostní tok vzduchu: 165 lb / s (75 kg / s) při maximálním výkonu
- Vstupní teplota turbíny: 1600 ° F (870 ° C)
- Specifická spotřeba paliva: 2,10 lb / (lbf⋅h) (59 g / (kN⋅s)) s přídavným spalováním
- Poměr tahu k hmotnosti: 3.32
Specifikace (JT3C-7)
Data z Let [17]
Obecná charakteristika
- Typ: civilní proudový
- Délka: 3937 mm (155 palců)
- Průměr: 990,6 mm (39 palců)
- Suchá hmotnost: 4200 lb (1905 kg)
Součásti
- Kompresor: víceosý, 9stupňový LP kompresor, 7stupňový HP kompresor
- Spalovače: kanylovitá, 8 plamencových trubic
- Turbína: víceosá, jednostupňová turbína HP, dvoustupňová LP turbína
Výkon
- Maximum tah: 53,5 kN (12030 lbf) při vzletu, SLS, ISA
- Celkový tlakový poměr: 12.5:1
- Hmotnostní tok vzduchu: 180 lb / s (81,65 kg / s)
- Specifická spotřeba paliva: 0,785 lb / (lbf⋅h) (22,2 g / (kN⋅s)) při vzletu, SLS, ISA; a 0,909 lb / (lbf⋅h) (25,7 g / (kN⋅s)) při maximální rychlosti 1550 kN (1550 kN), M0,85, 11 000 m, ISA
- Poměr tahu k hmotnosti: 3.44
Viz také
Související vývoj
- Pratt & Whitney JT8A / J52
- Pratt & Whitney JT4A / J75
- Pratt & Whitney JT3D / TF33
- Pratt & Whitney XT57 / PT5
Srovnatelné motory
Související seznamy
Reference
Poznámky
- ^ Motory společnosti Pratt & Whitney: Technická historie "Jack Connors, AIAA Inc. 2010, ISBN 978-1-60086-711-8, str. 225
- ^ Gunston, s. 167
- ^ „Není moc inženýra: autobiografie“ Sir Stanley Hooker, Airlife Publishing Ltd. 1984, ISBN 0 906393 35 3, s. 103
- ^ „Není moc inženýra: autobiografie“ Sir Stanley Hooker, Airlife Publishing Ltd. 1984, ISBN 0 906393 35 3, str.142
- ^ „Zkušenosti společnosti American Airlines s motory s proudovým / turboventilátorem“ K. F. Whatley, Americká společnost strojních inženýrů. 1962, ASME 62-GTP-16, s. 5
- ^ "Collier Trophy". www.aerofiles.com. Citováno 16. dubna 2018.
- ^ „Titan v leteckých aplikacích“ RI.Jaffee, W.H Sharp a RS Nycum, Informační společnost pro obranné kovy. 24. října 1961, DMIC Memorandum 133, s. 44
- ^ "Iroquois" 1957 Let článek
- ^ Wilkinson, Paul H. (1964). Letecké motory světa 1964/65 (19. vydání). Londýn: Sir Isaac Pitman & Sons Ltd.
- ^ Wilkinson, Paul H. (1957). Letecké motory světa 1957 (15. vydání). Londýn: Sir Isaac Pitman & Sons Ltd. str. 82–83.
- ^ A b C d E F G h Taylor, John W.R. FRHistS. ARAeS (1962). Jane's All the World's Aircraft 1962-63. Londýn: Sampson, Low, Marston & Co Ltd.
- ^ A b C d Gunston, Bill (2006). Světová encyklopedie leteckých motorů (5. vydání). Stroud: Sutton Publishing. p. 166. ISBN 978-0-7509-4479-3.
- ^ A b Kay, Anthony L. (2007). Turbojet: Historie a vývoj 1930-1960: Svazek 2: SSSR, USA, Japonsko, Francie, Kanada, Švédsko, Švýcarsko, Itálie, Československo a Maďarsko. Marlborough, Wiltshire: Crowood Press. p. 154. ISBN 978-1-86126-939-3.
- ^ Jane's All the World's Aircraft 1958. Sampson Low, Marston & Company. p. 444. OCLC 852161925.
- ^ „První podrobnosti Douglas C-132“. Letecký týden. Sv. 65 č. 17. 22. října 1956. str. 35. ISSN 0005-2175.
- ^ http://neam.org/index.php?option=com_content&view=article&layout=edit&id=1059 „Výřez Pratt & Whitney J57 (JTC3)“
- ^ Archiv Flightglobal - Flight International, 27. listopadu 1953 Citováno: 4. března 2017
Bibliografie
- Taylor, John W.R. FRHistS. ARAeS (1962). Jane's All the World's Aircraft 1962-63. Londýn: Sampson, Low, Marston & Co Ltd.
- Connors, Jack (2010). Motory Pratt & Whitney: Technická historie. Spočívat. Virginie: Americký institut pro letectví a astronautiku. ISBN 978-1-60086-711-8.
- Francillon, René J. McDonnell Douglas Aircraft od roku 1920. London: Putnam, 1979. ISBN 0-370-00050-1.
- Gunston, Bill (2006). World Encyclopedia of Aero Engines, 5. vydání. Phoenix Mill, Gloucestershire, Anglie, Velká Británie: Sutton Publishing Limited. ISBN 0-7509-4479-X.
externí odkazy
- Stránka Pratt & Whitney History na J57 / JT3
- Pratt & Whitney J57 Turbojet – Národní muzeum letectva Spojených států
- Bill Gunston (27. listopadu 1953). „Turboosa se dvěma cívkami“. Letový časopis. 697–699. ISSN 0015-3710.
- Pratt & Whitney Aircraft (15. dubna 1957). „Síla letadla - v jakékoli formě“. Letecký týden. Sv. 66 č. 15. s. 60–61. ISSN 0005-2175.