Pratt & Whitney F100

Engine.f15.arp.750pix.jpg
F100
F100 för en F-15 Eagle som testas
Typ Turbofan
Nationellt ursprung Förenta staterna
Tillverkare Pratt & Whitney
Första omgången 1970-talet
Stora applikationer


F-15 Eagle F-15E Strike Eagle F-16 Fighting Falcon Northrop Grumman X-47B
Utvecklad till
Pratt & Whitney F401 Pratt & Whitney PW1120

Pratt & Whitney F100 (företagsbeteckning JTF22 ) är en efterbrännande turbofläktmotor tillverkad av Pratt & Whitney som driver F-15 Eagle och F-16 Fighting Falcon .

Utveckling

Efterbrännare - koncentrisk ringstruktur inuti avgasröret

1967 utfärdade United States Navy och United States Air Force en gemensam motorrequest for Proposals (RFP) för F-14 Tomcat och FX, vilket blev den parallella jaktplansdesigntävlingen som ledde till F-15 Eagle 1970. Detta motorprogram kallades IEDP (Initial Engine Development Program) och finansierades och sköttes av Aeronautical Systems Division (ASD) vid Wright-Patterson AFB . Under ASD tilldelades en System Project Office Cadre att hantera både FX Aircraft och Engine definitionsfasen. Turbinmotoravdelningen vid Air Force Propulsion Laboratory anställdes i en stödroll för att hjälpa ASD Systems Engineering i utvärderingar av tekniska risker. Senare efter valet av F-15 blev ASD-ingenjörskadren F-15 Systems Project Office.

Justerbart avgasmunstycke sammandraget

IEDP skapades för att vara en konkurrenskraftig motordesign-/demonstrationsfas följt av ett nedval till ett vinnande motordesign- och utvecklingsprogram. General Electric och Pratt & Whitney fick kontrakt för ett cirka 18 månader långt program med mål att förbättra dragkraften och minska vikten för att uppnå ett dragkraft-till-vikt-förhållande på 8. I slutet av IEDP, General Electric och Pratt & Whitney lämnat in förslag på sina motorkandidater för flygplanet som hade valts ut i FX Competition, McDonnell Douglas F-15. Pratt & Whitneys förslag utsågs till vinnare och motorn utsågs till F100. Flygvapnet skulle tilldela Pratt & Whitney ett kontrakt 1970 för att utveckla och producera F100-PW-100 (USAF) och F401-PW-400 (USN) motorer. Marinen skulle använda motorn i det planerade F-14B och XFV-12- projektet men skulle dra ner och senare avbryta sin beställning efter den senares misslyckande, och valde att fortsätta använda Pratt & Whitney TF30- motorn från F-111 i dess F-14.

Design och varianter

F100 är en dubbelspole, axiellt flöde, efterbrännande turbofläktmotor. Den har en 3-stegs fläkt som drivs av en tvåstegs lågtrycksturbin och en 10-stegskompressor som drivs av en tvåstegs högtrycksturbin. Den ursprungliga F100-PW-100-varianten genererar nästan 24 000 lbf (107 kN) dragkraft i full efterbrännare och väger cirka 3 000 lb (1 361 kg), vilket uppnår sitt målförhållande mellan dragkraft och vikt på 8 och förser F-15 med dess önskat dragkraft-till-vikt-förhållande större än 1:1 vid stridsvikt.

F100-PW-100

F100-PW-100 visas på Virginia Air and Space Center

F100-100 flög först i en F-15 Eagle 1972 med en maximal kontinuerlig effekt på 12 410 lbf (55,2 kN), militär effekt på 14 690 lbf (65,3 kN) och efterbränningskraft på 23 930 lbf (106,5 kN) -minutgräns. På grund av motorns avancerade natur som härrörde från ambitiösa prestandamål, stötte man på många problem under dess första tid av drift, inklusive högt slitage, stopp och "hårda" efterbränningsstarter. Dessa "hårda" starter kan orsakas av att efterbrännaren inte startar eller av att den släcks efter start, i båda fallen tändes de stora strålarna av flygbränsle av motorns avgaser vilket resulterade i höga tryckvågor som fick motorn att stanna; dessa stagnationsstopp inträffade vanligtvis på hög Mach och hög höjd och kunde allvarligt skada turbinen om tillståndet inte korrigerades. Problemen berodde delvis på att piloter gjorde mycket mer abrupta gasväxlingar än tidigare jaktplan och motorer på grund av den överskjutande dragkraften som finns tillgänglig. Tidiga problem löstes så småningom genom utvecklingen av F100-PW-220 i början av 1980-talet, som -100 kunde uppgraderas till.

F100-PW-200

F -16 Fighting Falcon togs i tjänst med F100-200; jämfört med -100 har -200 några ytterligare redundanser för enmotors tillförlitlighet och nästan identiska dragkraftsvärden. Speciellt introducerades en "proximate splitter" på -200 som minskade svårighetsgraden av högtrycksvågorna från "hårda" efterbränningsstarter. Detta minskade kraftigt frekvensen av stagnationsstopp, och -200 på F-16 såg mycket bättre tillförlitlighet än -100 på F-15, även om några av problemen från -100 kvarstod. På liknande sätt löstes dessa problem så småningom av F100-PW-220, som -200 också kunde uppgraderas till.

F100-PW-220/220E

På grund av den otillfredsställande tillförlitligheten, underhållskostnaderna och livslängden för F100-PW-100/200, tvingades Pratt & Whitney så småningom att uppgradera motorn för att lösa dessa problem. Flygvapnet började också finansiera General Electric F101 Derivative Fighter Engine , som så småningom blev F110, som en konkurrent till F100 för att tvinga Pratt & Whitney mer brådskande. Resultatet av Pratt & Whitneys förbättringsansträngningar var F100-PW-220, som eliminerar nästan alla stall-stagnationer och förstärkningsinstabilitetsproblem från -100 samt fördubblar tiden mellan depåöversyner. Tillförlitligheten och underhållskostnaderna förbättrades också drastiskt, och motorn har en digital elektronisk motorstyrning (DEEC). -220-motorn producerar en statisk dragkraft på 14 590 lbf (64,9 kN) i militär (mellanliggande) kraft och 23 770 lbf (105,7 kN) efterförbränning, mycket något lägre än den statiska dragkraften för -100/200, men -220 har bättre dynamik över större delen av kuvertet.

F100-PW-220 introducerades 1986 och installerades på F-15 eller F-16, och ersatte gradvis -100/200. USAF letade efter ett sätt att få ner enhetskostnaderna och genomförde programmet Alternative Fighter Engine (AFE) 1984, enligt vilket motorkontraktet skulle tilldelas genom konkurrens; -220 skulle vara Pratt & Whitneys första erbjudande i AFE-programmet, som konkurrerar med General Electric F110-GE-100. F-16C/D Block 30/32s var de första som byggdes med det gemensamma motorutrymmet och kunde acceptera den befintliga F100-200/220-motorn (Block 32) eller F110-100 (Block 30). En icke-efterbrännande variant, F100-PW-220U driver Northrop Grumman X-47B UCAV . Motorerna i -100- och -200-serien skulle kunna uppgraderas till att motsvara -220-specifikationer; "E"-förkortningen från 220E är för "ekvivalent" och ges till motorer som har uppgraderats som sådana.

F100-PW-229

F100-PW-229 och dess konkurrent, General Electric F110-GE-129, var resultatet av att USAF sökte större kraft för sina taktiska flygplan genom programmet Improved Performance Engine (IPE) på 1980-talet; förutom större dragkraft, innehåller -229 tillförlitlighets- och hållbarhetsförbättringarna från -220 samt en förbättrad DEEC. Jämfört med tidigare varianter har -229 en högre turbininloppstemperatur, högre luftflöde och lägre bypass-förhållande. Den första motorn flögs 1989 och producerade en dragkraft på 17 800 lbf (79,2 kN) (torr/mellanliggande dragkraft) och 29 160 lbf (129,7 kN) med efterbrännare. -229 driver sen modell F-16C/D Block 52s och F-15Es .

F-15 ACTIVE visar sina 3D axisymmetriska dragkraftsvektormunstycken på sina F100-PW-229s.

En variant av -229 utrustad med ett 3-dimensionellt axisymmetriskt tryckvektormunstycke , av Pratt & Whitney kallat Pitch/Yaw Balance Beam Nozzle (P/YBBN), testades på F -15 ACTIVE (Advanced Control Technology for Integrated) Fordon) på 1990-talet.

Under 2007 började utvecklingen av F100-PW-229EEP (Engine Enhancement Package) för att öka tillförlitligheten och antalet ackumulerade cykler mellan depåöversyner. Detta gjordes genom att tillämpa teknik från F100-PW-232 (se nedan), som i sin tur inkorporerade teknik och framsteg från F119- programmet för F-22, samt (för -229EEP) från F135 -programmet för F -35; -229EEP innehåller uppdaterade turbinmaterial, kylhanteringstekniker, kompressoraerodynamik, delade höljen (topp och botten) och uppdaterad DEEC-mjukvara. Leveranserna av -229EEP började 2009.

F100-PW-232

F100-PW-232, som ursprungligen kallades F100-PW-229A (avancerat), var en ytterligare förbättrad variant som inkorporerade tekniska framsteg och teknik från Pratt & Whitneys F119-motor för F-22 såväl som operativ erfarenhet från -229; utvecklingen började i slutet av 1990-talet. Fläkten var större för ökat luftflöde och omdesignad för att vara mer pålitlig; den inkorporerade stadier med bladen och skivan formade till ett enda stycke som kallas en integralbladsrotor (IBR), eller blisk . Statorerna designades också om för bättre aerodynamik för att förbättra stallmarginalen. -232:an kunde producera 20 100 lbf (89,4 kN) dragkraft i mellaneffekt och 32 500 lbf (144,6 kN) i efterbrännaren; alternativt skulle den kunna ge samma dragkraftsnivåer som -229 men öka inspektionsintervallen med 40 %. -232:an eftersträvades inte av USAF, men många av förbättringarna införlivades i -229EEP för att öka dess tillförlitlighet och inspektionsintervall.

Derivat

Huvudartiklar: Pratt & Whitney F401 och Pratt & Whitney PW1120

F401 var den marina utvecklingen av F100 och designad i tandem. Det var tänkt att driva F-14B Tomcat och Rockwell XFV-12, men motorn avbröts på grund av kostnader och utvecklingsproblem. PW1120 turbofan var en mindre derivata av F100 ; den installerades som en modifiering av ett enda F-4E stridsflygplan och drev den inställda IAI Lavi .

Ansökningar

Specifikationer (F100)

F100-PW-220

Data från DTIC, Florida International University, National Museum of the US Air Force

Generella egenskaper

  • Typ: Efterbrännande turbofläkt
  • Längd: 191 tum (490 cm)
  • Diameter: 34,8 tum (88 cm) inlopp, 46,5 tum (118 cm) maximalt yttre
  • Torrvikt: 3 234 pund (1 467 kg)

Komponenter

Prestanda

F100-PW-229

Data från Pratt & Whitney

Generella egenskaper

  • Typ: Efterbrännande turbofläkt
  • Längd: 191 tum (490 cm)
  • Diameter: 34,8 tum (88 cm) inlopp, 46,5 tum (118 cm) maximalt yttre
  • Torrvikt: 3 829 pund (1 737 kg)

Komponenter

Prestanda

Se även

Relaterad utveckling

Jämförbara motorer

Relaterade listor

Bibliografi

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pratt_%26_Whitney_F100&oldid=1142221525 "