Pratt & Whitney F119

Pratt & Whitney F119
Motorvisning
En P&W F119 som gjennomgår testing på Nellis Air Force Base .
Bygger Pratt & Whitney
bruk Lockheed Martin F-22 Raptor
Kjennetegn
Type Dobbelt- strømning , dobbelt fat turbojet
Lengde 5 160 mm
Diameter ca. 1200 mm
Masse 1769 kg
Komponenter
Kompressor Aksial med 9 trinn:
• 3 LP-trinn ( blåser )
• 6 HP-trinn
Forbrenningskammer Brennere på en sirkulær ring
Turbin To kontraroterende aksiale turbiner (en per kropp)
Opptreden
Maksimal tørr thrust 29000  lbf eller 116 kN
Maksimal skyvekraft med PC 35.000  lbf eller 156 kN
Fortynningshastighet 0,30
Vekt / trykkforhold tørr: 15,25  kg / kN
med PC: 11,34 kg / kN

Den Pratt & Whitney F119 (internt referert til som PW5000 ) er en dobbel-strømning, tvilling-legemet etterbrenner turbojetmotor , utviklet av American Pratt & Whitney mellom slutten av 1980-tallet og begynnelsen av 2000-tallet . Strøm til F-22 Raptorene , i US Air Force s snike jagerfly jetfly , er det derfor den første femte generasjon kampfly motor for å være i drift.

P&W F119 er også en av de få turbojetsene som er i stand til å drive flyet den har til overlydshastighet uten å måtte ty til etterbrenner; denne evnen er kjent som supercruise eller super cruise . For å gjøre dette, gir det en skyvekraft på rundt 35.000  lbf (156  kN ), til tross for 40% færre deler i forhold til sin forgjenger, for derved å redusere vedlikeholdskostnader. Til slutt har P&W F119 en todimensjonal dyse som kan svinges ± 20 ° , for å forbedre flyets manøvrerbarhet.

Til dags dato har P&W F119 utstyrt 187 eksempler på F-22 Raptors . P&W F119 ble også brukt på YF-23 Black Widow II prototypen . Den ble erstattet av P&W F135 , en variant av F119, for å utstyre F-35 Lightning II , det amerikanske luftforsvarets siste multirole fighter .

Kontekst og utvikling

Tidlig på 1980 - tallet begynte administrasjonen til Ronald Reagan det første arbeidet med Advanced Tactical Fighter-programmet , ment å designe et nytt generasjons jagerfly - Lockheed Martin F-22 Raptor  - med sikte på å erstatte F-15 Eagle og F -16 Falcon fra US Air Force . ISeptember 1983, er prosjektet blant annet sendt til Pratt & Whitney og General Electric , ansvarlig for å tilby en motor for å utstyre flyet.

Spesifikasjonene i programmet spesifiserer spesielt at det nye flyet må kunne nå supersoniske hastigheter (hastigheter større enn Mach 1) uten å bruke etterbrenneren . Faktisk har denne prosessen, som består i å injisere parafin i avgassene fra reaktoren for å plutselig øke trykk, to ulemper. På den ene siden forårsaker det en økning i varmen som gis fra motoren, noe som risikerer å kompromittere snikingen på F-22, og på den andre siden genererer den betydelig overforbruk, og derved begrenser F-22s autonomi. flyet.

P&W F119 er designet i henhold til prinsippene for integrert produktutvikling for å "sikre en rettferdig balanse mellom ytelse, sikkerhet, lønnsomhet, manøvrerbarhet og vedlikeholdskostnader" .April 1991US Air Force anbud , foran General Electric YF120 . Produksjonen startet deretter i Middletown , Connecticut-anlegget , hvor de fleste av F119-ene skulle bygges. Hvis det i utgangspunktet er planlagt å produsere tusen motorer, med en hastighet på to per F-22-fly, vil knapt halvparten til slutt.

Historisk

Kilde: (en) "  F119-PW-100 Turbofan Engine  " [PDF] , på PW.utc.com

Teknisk

Luftstrømmen i en Pratt & Whitney F119 begynner med en tretrinns blåser , etterfulgt av seks kompresjonstrinn. P&W F119 er en bypass turbojet, en del av luften som kommer inn av viften, passerer ikke gjennom kompressoren og blir dirigert for å omgå den og rettes mot dysen . De lange akkord bladene (kjent som "bred akkordvifteblader") og bladskivene i de fleste ledd er laget av et enkelt stykke metall, begrense feilene på de deler som kan hindre riktig komprimering av luften; denne egenskapen kalles "  blisk  ", en sammentrekning av "  blade  " (blek / halt) og "  disk  " (disk), bedre kjent på fransk under betegnelsen "  disc aubagé monobloc  " (DAM). Dette metallet, dessuten brukt i de fleste deler av motoren, er laget av en titanlegering kalt "legert titan C", og gir bedre motstand mot utmattelse og høye temperaturer, noe som gjør det mulig å presse grensene for bruk av motoren. Motoren har også et variabelt geometrisystem: forekomsten av kompressorbladene kan justeres ved hjelp av stenger i henhold til motorhastigheten, spesielt for å unngå fenomenet roterende stall .

Forbrenningskammeret på sin side, utformet for å begrense så mye som mulig utslipp av røyk under forbrenning av parafin, har et varmeisolerende belegg i kobolt som begrenser oksidasjonen forårsaket av høye temperaturer, og forlenger følgelig dets levetid. Til slutt avsluttes motoren med et turbinhøytrykk og en lavtrykkturbinteller som henholdsvis driver kompressoren og viften; dette er grunnen til at P&W F119 er en turbin med to fat.

P&W F119-motorene har også en todimensjonal dyse som kan svinges ± 20 ° langs motorens lengdeakse. Denne vektorkraftanordningen gjør det mulig å forbedre flyets manøvrerbarhet, men også å utføre start over kortere avstander. Dysen, som er en del av enden av dysen, har en rektangulær og ikke-sirkulær form som det vanligvis er tilfelle; Denne formen gjør det mulig å akselerere avkjølingen av eksosgassene, og dermed redusere flyets infrarøde signatur og atter en gang bevare skjult . Dysen er av samme grunn designet i et nytt keramisk komposittmateriale ( Ceramic Matrix Composite ) beregnet på å absorbere radar- og infrarøde utslipp.

P & W F119 fra kontrollregimet er levert av to elektroniske enheter FADEC fra Hamilton Sundstrand , hver bestående av to datamaskiner, og begrenser dermed sannsynligheten for svikt i motoren.

Opptreden

Pratt & Whitney F119 er en av de mest vellykkede turbojetsene på 2000-tallet. Ved supersonisk hastighet er dens skyvekraft (116  kN tørr) nesten det dobbelte av konvensjonelle motorer, og er fortsatt overlegen selv når sistnevnte bruker etterbrenneren. Med etterbrenneren aktivert, utvikler P & W F119 omtrent 35.000  lbf (156  kN ) av skyvekraft - for sammenligning, er vekten av F-15 Eagle og F-16 Falcon jagerfly stråler , som begge drives av en Pratt & Whitney F100 , er mellom 23 000 (102  kN ) og 29.000  lbf (116  kN ) - for et trykk-til-vekt-forhold på 7,8: 1.

Denne ytelsen, oppnådd med rundt 40% færre deler for å redusere vedlikeholdskostnadene, er delvis resultatet av en digital CFD ( Computational Fluid Dynamics ) studie av luftstrømmen i turbojet, men også bruk av avanserte teknikker  ; mestring av de nyeste sveiseteknikkene som friksjonssveising , diffusjonssveising eller lasersveising var spesielt viktig.

Spesifikke navn

Den Northrop YF-23 Black Widow II er en prototype utviklet i løpet av US Air Force øm og konkurrent til Lockheed Martin F-22 Raptor  ; den drives derfor av P&W F119. Den Lockheed Martin X-35 er en prototype av Lockheed Martin F-35 Lightning II drevet av en F119-PW-611. Produksjonen F-35 Lightning II vil likevel til slutt drives av P&W F135 , en variant av F119.

Merknader og referanser

  1. (in) "  Pratt & Whitney YF119-PW-100L Augmented Turbofan  " på National Museum of US Air Force (åpnet 2. september 2010 )
  2. (in) Erin Dick, "  Pratt & Whitney's F119 Engine Powers F-22 at Farnborough Air Show  " , Pressemelding P & W Military Engines , 19. juli 2010. Besøkt 2. september 2010
  3. (i) "  Military: F-22 Raptor F119-PW-100-motor  " på GlobalSecurity.org (vist 1 st september 2010 )
  4. (in) "  Pratt & Whitneys F119-PW-100-motor mottar fremragende AWS-sveisepris  " på American Welding Society.org (åpnet 2. september 2010 )
  5. (no) "  Moderne taktiske jetmotorer  " [PDF] , på rand.org (åpnet 3. september 2010 ) [PDF]
  6. (in) "  Military F-22 Raptor Stealth  " på GlobalSecurity.org (åpnet 2. september 2010 )
  7. "  Pratt & Whitney F119  " , på PW.utc.com (åpnet 3. september 2010 )
  8. (de) Doug Richardson , "  Stealth - Unsichtbare Flugzeuge  " , Stocker-Schmid AG , Dietikon-Zurich,2002( ISBN  3-7276-7096-7 )
  9. (in) "  F-22A Raptor Advanced Tactical Fighter Aircraft, USA  " på airforce-technology.com (åpnet 2. september 2010 )
  10. (i) Carlo Kopp, "  Lockheed Martin / Boeing F-22 Raptor  " , på Air Power Australia (åpnet 2. september 2010 )

Vedlegg

Relaterte artikler

Eksterne linker