General Electric F414 - General Electric F414
F414 | |
---|---|
Typ | Turbofan |
národní původ | Spojené státy |
Výrobce | General Electric |
První běh | 20. května 1993 |
Hlavní aplikace |
Boeing F/A-18E/F Super Hornet HAL Tejas Mk2 KAI KF-21 Boramae Saab JAS 39E/F Gripen |
Vyvinuto z | General Electric F404 |
General Electric F414 je americký dodatečné spalování dvouproudový motor do 22,000- libra (98 kN ) spalovací třídy vyrobené GE Aviation . F414 pochází z široce používaného turbodmychadla F404 společnosti GE , rozšířeného a vylepšeného pro použití v Boeing F/A-18E/F Super Hornet . Motor byl vyvinut z turbodmychadla F412 bez přídavného spalování plánovaného pro A-12 Avenger II , než byl zrušen.
Návrh a vývoj
Původy
Společnost GE vyvinula F404 na turbodmychadlo F412-GE-400 bez spalování pro McDonnell Douglas A-12 Avenger II . Po zrušení A-12 byl výzkum zaměřen na motor pro F/A-18E/F Super Hornet . Společnost GE úspěšně uvedla F414 jako derivát F404 s nízkým rizikem, nikoli jako rizikovější nový motor. Motor F414 byl původně představen tak, že nepoužívá žádné materiály nebo procesy, které nebyly použity v modelu F404, a byl navržen tak, aby odpovídal stejné stopě jako F404.
F414 využívá základní a plně autorizované digitální řízení motoru (FADEC) z F412 a nízkotlaký systém z motoru YF120 vyvinutý pro soutěž Advanced Tactical Fighter . Jedním z hlavních rozdílů mezi F404 a F414 je sekce ventilátoru. Ventilátor F414 je větší než ventilátor F404 , ale menší než ventilátor F412. Větší ventilátor zvyšuje průtok vzduchu motorem o 16% a je o 5 palců (13 cm) delší. Aby byl F414 zachován ve stejné obálce nebo prostoru obsazeném v draku letadla, jako F404, byla část přídavného spalování zkrácena o 10 cm a spalovací komora o 2,5 cm. Také změněn z F404 je výstavba prvních tří fází vysokotlakého kompresoru, které jsou lopatkových spíše než samostatné kotouče a přizpůsobit čepele, uložení 50 liber (23 kg) na váhu. F414 používá systém „ fueldraulic “ k ovládání oblasti konvergentně-divergentní trysky v sekci přídavného spalování. Pohony trysek používají motorové palivo, zatímco F404 používá hydraulický systém motoru. Pohony „Fueldraulic“ pro trysky pro přídavné spalování se používají například od 60. let na Pratt & Whitney J58 a Rolls-Royce Turbomeca Adour . Používají se také k otáčení trysky VTOL pro Rolls-Royce LiftSystem .
Další vývoj
F414 je nadále vylepšován, a to jak prostřednictvím interního úsilí společnosti GE, tak prostřednictvím federálně financovaných vývojových programů. Do roku 2006 společnost GE testovala Enhanced Durability Engine (EDE) s pokročilým jádrem. Motor EDE poskytoval zvýšení tahu o 15% nebo delší životnost bez zvýšení tahu. Má šestistupňový vysokotlaký kompresor (oproti 7 stupňům ve standardním F414) a vyspělou vysokotlakou turbínu. Nový kompresor by měl být asi o 3% účinnější. Nová vysokotlaká turbína využívá nové materiály a nový způsob dodávání chladicího vzduchu do lopatek. Tyto změny by měly zvýšit schopnost teploty turbíny přibližně o 83 ° C. EDE je navržen tak, aby měl lepší odolnost proti poškození cizími předměty a sníženou rychlost hoření paliva.
Program EDE pokračoval testováním pokročilého dvoustupňového ventilátoru typu blade-disk nebo „ blisk “. První pokročilý ventilátor byl vyroben tradičními metodami, ale budoucí ventilátory budou vyrobeny translačním třecím svařováním s cílem snížit výrobní náklady. Společnost GE uvádí, že tato nejnovější varianta přináší oproti současnému F414 buď 20% zvýšení tahu, nebo trojnásobné zvýšení odolnosti za tepla. Tato verze se nazývá Enhanced Performance Engine (EPE) a byla částečně financována prostřednictvím federálního programu Integrated High Performance Turbine Engine Technology (nebo IHPTET).
Mezi další možná vylepšení F414 patří snaha snížit hluk motoru pomocí mechanických nebo fluidních krokví a snaha o snížení emisí pomocí nového zachyceného vortexového spalovače. Chevrony by snížily hluk motoru navozením míchání mezi chladnějším, pomalejším obtokovým vzduchem a teplejším, rychlejším jádrovým odpadním vzduchem. Mechanické krokve by přicházely ve formě trojúhelníkových výřezů (nebo prodloužení) na konci trysky, což mělo za následek „ostrý zub“. Fluidní krokve by fungovaly vstřikováním diferenciálních proudů vzduchu kolem výfuku, aby se dosáhlo stejných konců jako u mechanické rozmanitosti. Nový spalovací komora by pravděpodobně směřovala ke snížení emisí spalováním vyššího procenta kyslíku , čímž by se snížilo množství kyslíku dostupného pro vazbu s dusíkem tvořícím znečišťující látku NO x .
V roce 2009 byl F414-EDE vyvíjen a testován na základě smlouvy amerického námořnictva na demonstrační motor se sníženou specifickou spotřebou paliva (SFC). Společnost General Electric navíc testovala motory F414 vybavené druhým nízkotlakým turbínovým stupněm vyrobeným z kompozitů s keramickou matricí (CMC). F414 představuje první úspěšné použití CMC v rotující části motoru. Testy prokázaly, že CMC jsou dostatečně silné, aby vydržely tepelné a rotační napětí uvnitř turbíny. Výhodou, kterou CMC nabízí, je třetinová hmotnost slitiny kovů a schopnost pracovat bez chladicího vzduchu, díky čemuž je motor aerodynamicky účinnější a úspornější. Nová turbína však ještě není připravena pro sériová letadla, protože jsou zapotřebí další konstrukční změny, aby byla robustnější.
Bylo dodáno více než 1 000 motorů F414 a řada motorů měla do roku 2010 celkem 1 milion letových hodin.
Varianty
- F414-GE-400
- Mouchy v Boeing F/A-18E/F Super Hornet . Rovněž navrženo pro nezastavěnou námořní variantu F-117N letounu F-117 Nighthawk .
- F414-EDE
- „Enhanced Durability Engine“ nebo „EDE“ zahrnuje vylepšenou vysokotlakou turbínu (HPT) a vysokotlaký kompresor (HPC). HPT je přepracován tak, aby vydržel mírně vyšší teploty a zahrnuje aerodynamické změny. HPC byl přepracován na 6 stupňů, oproti 7. Tyto změny měly za cíl snížit SFC o 2% a trvanlivost součástí třikrát vyšší.
- F414-EPE
- „Enhanced Performance Engine“ nebo „EPE“ obsahuje nové jádro a přepracovaný ventilátor a kompresor. Nabízí až 20procentní zvýšení tahu, čímž se zvyšuje na 26 400 liber (120 kN), což dává poměr tah/hmotnost téměř 11: 1.
- F414M
- Používá ho EADS Mako/HEAT . Snížen tah na 12 500 lbf (55,6 kN) za sucha a 16 850 lbf (75 kN) za mokra. Navrženo pro mezinárodní verze korejských řad trenérů a stíhacích letounů T-50 , ale později nahrazeno novou nabídkou se standardním F414.
- F414G
- Vyrobeno pro demonstrátor Saab JAS 39 Gripen . Mírně upravený pro použití v jednomotorových Gripenech místo dvoumotorových letadel jako F/A-18. S ním Gripen Demonstrator dosáhl Mach 1,2 v supercruise (bez přídavného spalování).
- F414BJ
- Navrženo pro Dassault Falcon SSBJ. Bez použití přídavného spalování by vyrobil tah přibližně 53 000 kN.
- F414-GE-INS6
- Indie Aeronautical Development Agency (ADA) zvolili F414-GE-INS6 k napájecímu HAL Tejas Mark 2 z indického letectva (IAF). Indie objednala 99 motorů v říjnu 2010. Produkuje větší tah než předchozí verze a je vybaven systémem Full Authority Digital Electronics Control (FADEC). Motory mají být dodány do roku 2013.
- F414-GE-39E (GE RM16)
- Nová verze F414G pro Saab JAS-39E/F Gripen.
- F414-KI
- Varianta modelu F414-GE-400 vyvinutého společností General Electric a Hanwha Aerospace pro jihokorejský KAI KF-X , který bude společně vyrábět a montovat v Jižní Koreji společností Hanwha Aerospace.
- F414-GE-100
- Verze vyrobená na míru pro řízení letounu X-59 Quiet SuperSonic Technology NASA . Odvozené z úprav F414-GE-39E zahrnují odlišný řídicí software, palivové potrubí a nedostatek montážních lišt. Byly vyrobeny dvě jednotky.
Aplikace
- Boeing F/A-18E/F Super Hornet
- EADS Mako/TEPLO
- HAL Tejas Mk2
- HAL TEDBF
- HAL AMCA
- KAI KF-21 Boramae
- Lockheed Martin X-59 QueSST
- Saab JAS 39E/F Gripen
Specifikace (F414-400)
Data z GE Aviation, Deagal.com a MTU Aero Engines
Obecná charakteristika
- Typ: Spalovací turbofan
- Délka: 154 palců (391 cm)
- Průměr: 35 palců (89 cm)
- Suchá hmotnost: maximální hmotnost 2445 lb (1 110 kg)
Komponenty
- Kompresor: axiální kompresor se 3 ventilátory a 7 stupni kompresoru
- Spalovače : prstencové
- Turbína : 1 nízkotlaký a 1 vysokotlaký stupeň
Výkon
-
Maximální tah :
- 13 000 lbf (57,8 kN ) vojenský tah
- 22 000 lbf (97,9 kN) s přídavným spalováním
- Celkový poměr tlaku : 30: 1
- Poměr bypassu : 0,25: 1
- Hmotnostní průtok vzduchu: 170 lb/s (77,1 kg/s)
- Poměr tahu k hmotnosti : 9
Viz také
Související vývoj
Srovnatelné motory
Související seznamy