General Electric F110

F110
Турбовентиляторний двигун F110-GE-100 для використання в F-16, приблизно 1986 р.
Тип Турбовентиляторний двигун
Виробник General Electric
Розробник GE Aerospace
Перший запуск 1980-ті
Попередній двигун General Electric F101

General Electric F110 — низькоконтурний турбовентиляторний двигун із форсажною камерою, вироблений компанією GE Aerospace (раніше — GE Aviation). Двигун походить від General Electric F101 і в основному працює на тактичних винищувачах. Двигун також виготовляється корпорацією IHI в Японії, TUSAŞ Engine Industries (TEI) у Туреччині та Samsung Techwin в Південній Кореї у рамках ліцензійних угод.[1][2]

F118 — це варіант F110 без форсажної камери, який використовується на малопомітному бомбардувальнику Northrop B-2 та розвідувальному літаку Lockheed U-2S.

Конструкція та розробка

Двигун F110 виник у результаті перетину зусиль General Electric у 1970-х роках щодо повернення на ринок авіадвигунів для винищувачів США та прагнення ПС США вирішити проблеми з надійністю, довговічністю та обслуговуванням двигунів Pratt & Whitney F100, які використовувались на їхніх F-15 та F-16. У 1975 році компанія General Electric, використовуючи власні кошти, розпочала розробку двигуна F101X — похідного від свого F101, призначеного для бомбардувальника B-1. Двигун F101X успадкував основні конструктивні елементи F101, але отримав менший вентилятор, збільшений порівняно з F404, щоб його термодинамічний цикл і тяга краще відповідали вимогам до винищувального двигуна. Конвергентно-дивергентне ірисове сопло також було запозичене з F404.[3]

Скасування програми B-1A адміністрацією Картера (на користь програми Advanced Technology Bomber, яка згодом стала B-2) призвело до втрати замовлень для General Electric, що дало додатковий поштовх до просування F101X на ринку винищувальних двигунів. Двигун зацікавив програму ПС США під назвою «Engine Model Derivative Program» (EMDP), і в 1979 році ПС почали фінансувати його як F101 Derivative Fighter Engine, або F101 DFE. ПС розглядали F101 DFE як потенційну альтернативу F100, а також як інструмент тиску на Pratt & Whitney, щоб змусити компанію вирішити проблеми з F100.[3]

Двигун F110 проходить випробування продуктивності в Центрі інженерних розробок Арнольда ПС США.

Після завершення наземних випробувань у 1980 році F101 DFE вперше встановили на F-16 для льотних випробувань, під час яких він продемонстрував значне покращення продуктивності та надійності у порівнянні з існуючим F100. У 1982 році ПС розпочали повномасштабну розробку F101 DFE як конкурента F100 для застосування в майбутньому виробництві F-15 і F-16; у результаті цей двигун було обрано для F-16 і присвоєно позначення F110-GE-100. Вважається, що загроза з боку F110 стала причиною, чому компанія Pratt & Whitney пришвидшила вирішення проблем F100 та розробила вдосконалену версію F100-PW-220.[3][4]

Щоб знизити вартість одиниці продукції та підвищити ефективність підрядників, ПС у 1983 році ініціювали конкурс Alternative Fighter Engine (AFE) між F100 і F110, який отримав прізвисько «Велика війна двигунів». Контракти на постачання вигравав переможець конкурсу. Починаючи з 1984 року, ПС закуповували обидва типи двигунів, причому щороку проводились тендери, і співвідношення F100 та F110 змінювалося залежно від результатів. Ці змагання тривали до 1992 року.[5]

Прототип F-14B, бортовий номер BuNo 157986, на якому випробовувався F101 DFE, що згодом був прийнятий ВМС як F110-GE-400.

Двигун F101 DFE також був випробуваний на прототипі F-14B у 1981 році, де літак продемонстрував значне підвищення характеристик у порівнянні з Pratt & Whitney TF30, що використовувався раніше.[6] Хоча подальші випробування були зупинені ВМС у 1982 році, вони використали результати оцінювання AFE ПС США, щоб вибрати силову установку для майбутніх модифікацій F-14. У 1984 році ВМС зрештою обрали F101 DFE, присвоївши йому позначення F110-GE-400.[3]

Конструкція

Двигун F110-GE-100/400 — це турбовентиляторний двигун з низьким ступенем двоконтурності, осьового потоку та форсажною камерою. Він має трьохступеневий вентилятор, який приводиться в рух двоступеневою турбіною низького тиску, і дев’ятиступеневий компресор, що приводиться одноступеневою турбіною високого тиску; загальне ступеневе стиснення становить 30,4, а ступінь двоконтурності — 0,87.[7]

На відміну від амбітних цілей F100, орієнтованих на максимальну тягу та низьку масу, двигун F110 більше фокусувався на збалансуванні надійності, керованості та продуктивності. Вентилятор і направляючі лопатки впуску були сконструйовані для згладжування потоку повітря з метою підвищення стійкості до помпажу компресора. Двигун оснащений електронною та гідромеханічною системами управління, що робить його більш стійким до різких змін режимів роботи дроселя.

Основна відмінність між версіями -100 і -400 полягає у форсажному модулі останньої, який приблизно на 50 дюймів довший. Версія -100, яка використовувалася на F-16C/D Block 30/40, мала незабортову статичну тягу 73,8 кН сили на крейсерському режимі та 125,4 кН з увімкненим форсажем. Для версії -400, яка застосовувалася на F-14B/D, ці показники становили відповідно 72,7 кН та 119,9 кН сили.[8]

Подальші розробки

У середині 1980-х років Повітряні сили США прагнули збільшити потужність своїх тактичних винищувачів і розпочали програми «Improved Performance Engine» (IPE) для двигунів F100 і F110 з метою досягнення сили тяги в класі 129 кН, зберігаючи при цьому досягнення в надійності, реалізовані у F100-220 та F110-100. Результатом стали Pratt & Whitney F100-PW-229 і General Electric F110-GE-129. У порівнянні з F110-100, версія -129 отримала вдосконалені компоненти, включаючи цифрову систему повного керування двигуном (FADEC; англ. Full Authority Digital Engine Control system), яка дозволила досягати максимальної тяги в ширшому діапазоні умов і по більшій частині польотного профілю, зберігаючи при цьому 80% сумісності з попередником; ступінь двоконтурності було злегка зменшено до 0,76. Двигун -129 розвиває силу тяги 76,3 кН у режимі середньої потужності та 131,2 кН у форсажному режимі. Уперше його встановили у 1992 році на F-16C/D Block 50; пізніше він також став силовою установкою для модернізованих варіантів F-15E, починаючи з F-15K для Південної Кореї.

Зображення демонструє рухомі елементи сопла для керування вектором тяги

Безфорсажний варіант F110, позначений як F118, став двигуном для малопомітного бомбардувальника B-2 і модернізованого розвідувального літака U-2S. Варіант двигуна F110-100, обладнаний тривимірним осесиметричним векторним соплом тяги — Axisymmetric Vectoring Exhaust Nozzle (AVEN) за термінологією General Electric — було випробувано на спеціально модифікованому F-16, відомому як NF-16D VISTA, у рамках програми керування вектором тяги Multi-Axis Thrust-Vectoring (MATV);[9][10] сопло могло відхиляти потік до 17 градусів у будь-якому напрямку від осі двигуна.[11]

У 2000 році розпочалася розробка ще потужнішого варіанта — F110-GE-132, який спочатку називався F110-GE-129EFE (Enhanced Fighter Engine).[12] І -132, і його конкурент Pratt & Whitney F100-PW-232, були спроєктовані для повного використання повітрозабірника Modular Common Inlet Duct (MCID) або «Великий рот» на F-16 Block 30. Модифікації -132 включають вдосконалений вентилятор з більшою ефективністю та збільшеним потоком повітря, композитний корпус вентилятора, підвищену довговічність гарячої частини двигуна, нову кільцеву форсажну камеру і вдосконалене керування. Цей двигун також використовує розробки з програми Integrated High Performance Turbine Engine Technology (IHPTET).

Двигун F110-132 розвиває 84,5 кН сил тяги у режимі середньої потужності та 144,6 кН у форсажному режимі, але також може бути налаштований на рівень тяги -129 для збільшення міжремонтного ресурсу з 4 300 до 6 000 циклів; старі -129 можна модернізувати до конфігурації -132, оскільки новий вентилятор є модульним компонентом. Двигун F110-132 було обрано для оснащення F-16E/F Block 60 для Об’єднаних Арабських Еміратів.[13][14] Льотні випробування почалися у 2003 році, а перший двигун поставлено у 2005-му.[15]

Технології з -132, а також з цивільних двигунів серії CFM56, були застосовані у програмі F110 Service Life Extension Program (SLEP). Модернізовані за SLEP двигуни -129 отримали позначення -129C. Подальші вдосконалені підваріанти з інтервалами в 6 000 циклів отримали позначення -129D (для F-16) і -129E (для F-15).[16] Двигун -129E також використовується на прототипі винищувача TAI Kaan.[17]

Основні програми

F-14

F110-GE-400, вигляд через форсажну камеру винищувача Grumman F-14D Tomcat

F-14A надійшов на озброєння Військово-морських сил США у 1973 році з двигунами Pratt & Whitney TF30. До кінця десятиліття, після численних проблем з цими двигунами (а також подібних проблем із F100 на F-15 та F-16), Міністерство оборони США почало закупівлю модернізованих TF30-P-414A. Хоча ці двигуни вирішили проблеми з обслуговуванням, їхня витрата пального та тяга були на рівні початкової моделі — значно менші за ті, на які було спроєктовано F-14. Первинно планований для F-14 двигун Pratt & Whitney F401 — збільшена палубна версія F100 — також був скасований через вартість і проблеми з надійністю.

Після аналізу результатів оцінювання програми «Alternative Fighter Engine» (AFE) ПС США, ВМС у 1984 році вирішили переоснастити F-14 двигуном F101 DFE, версія якого отримала позначення F110-GE-400. Основна відмінність між F110-GE-400 та версією ВПС F110-GE-100 полягала в довжині: модифікація -400 мала 50-дюймове (1,3 м) подовження реактивного сопла, щоб підходити до планера F-14; ця частина була встановлена після форсажної камери. У перші роки експлуатації подовжене сопло версії -400 призводило до несподіваних зон перегріву у форсажному каналі, що спричинило втрату кількох літаків F-14, доки проблема не була усунута.[18] Двигун виробляв 119,9 кН сили незабортової тяги з увімкненим форсажем;[19][20] встановлена тяга на рівні моря становила 104,1 кН сили з форсажем, а на швидкості 0,9 Махів підвищувалася до 134,3 кН сили.[21] Це було співмірно з тягою запланованого для F-14 двигуна F401 і значно перевищувало максимальну незабортову тягу TF30 — 93 кН.[22] Модернізовані літаки спочатку позначалися як F-14A+, а згодом були перейменовані на F-14B, як і нові серійні літаки з двигунами F110. Цей самий двигун використовувався і на фінальній модифікації — F-14D.

Запропоновані модернізовані варіанти F-14, зокрема Super Tomcat 21 (ST-21), мали б оснащуватись двигунами F110-GE-429 — палубною версією F110-GE-129 IPE.[23]

F-16

Винищувач F-16 Fighting Falcon надійшов на озброєння з турбовентиляторним двигуном Pratt & Whitney F100 з форсажною камерою. Щоб знизити вартість одиниці продукції, ПС США в 1984 році започаткували програму «Alternate Fighter Engine» (AFE), за якою контракти на двигуни присуджувалися на конкурсній основі. Станом на червень 2005 року двигуни F110 встановлювались на 86% винищувачів F-16C/D ПС США. Хоча F110-GE-100 може забезпечити приблизно на 17,8 кН більше сили тяги, ніж F100-PW-200, для повного розкриття потенціалу F110 потрібен більший повітряний потік. Стандартний повітрозабірник з нормальним ударом обмежував силу тяги F110 до 114,5 кН. Це призвело до збільшення площі повітрозабірника у модифікації MCID. Винищувачі F-16C/D Block 30/32 стали першими, які будувалися з універсальним моторним відсіком, здатним приймати обидва типи двигунів: Block 30 отримали збільшений повітрозабірник MCID (також відомий як «Big Mouth») для F110, а Block 32 зберегли стандартний повітрозабірник для F100.

F-16C Block 50 з двигуном F110-GE-129.

F-16C/D Block 30 і 40 оснащувалися двигуном F110-GE-100 із силою тяги 125,4 кН, тоді як Block 50 мав F110-GE-129 IPE з тягою 131,2 кН. Винищувачі F-16E/F Block 60 Об’єднаних Арабських Еміратів оснащені двигуном F110-GE-132 з тягою 144,6 кН, так само як і запропонований літак Lockheed Martin-Tata F-21 — модифікація на базі Block 60 (раніше позначався як F-16IN) для участі в тендері MMRCA ПС Індії.[24][25] Актуальні серійні F-16C Block 70 оснащуються двигуном F110-129D зі збільшеним ресурсом і довговічністю.[26]

Два похідні від F-16 літаки — Mitsubishi F-2 та General Dynamics F-16XL — також оснащені двигуном -129 IPE. Для F-2 двигуни вироблялися за ліцензією компанією IHI Corporation під позначенням F110-IHI-129, до того як у лютому 2024 року інформатор компанії IHI повідомив про порушення.[27] 24 квітня 2024 року компанія IHI заявила, що Міністерство землі, інфраструктури, транспорту та туризму Японії розпочало розслідування щодо її дочірньої компанії IHI Power Systems Co., яка фальсифікувала дані про двигуни з 2003 року, що вплинуло на понад 4 000 двигунів у всьому світі.[28]

F-15

Південнокорейський F-15K з двома двигунами F110-GE-129.

Хоча ПС США обрали двигун Pratt & Whitney F100-PW-229 як IPE (Improved Performance Engine) для F-15E Strike Eagle, пара F110-GE-129 була встановлена на один літак для льотних випробувань.[29][30] Південна Корея обрала F110-GE-129 для оснащення 40 винищувачів F-15K — це був перший випадок, коли серійні F-15 оснащувалися двигунами компанії General Electric. Виробництво здійснювалося за ліцензійною угодою із компанією Samsung Techwin. Цей двигун також був обраний Повітряними силами Республіки Сінгапур для оснащення їхніх F-15SG.

F-15E був далі модернізований до варіанту Advanced Eagle з новою електродистанційною системою керування польотом (ЕДСК, англ. Fly-by-Wire), яка включає цифрову систему керування двигуном FADEC від F110-GE-129. Advanced Eagle з двигуном F110-129E став основою для F-15SA Саудівської Аравії, F-15QA Катару та F-15EX Повітряних сил США.[31]

Варіанти

  • F110-GE-100 : початковий варіант, розроблений на основі F101 DFE (Derivative Fighter Engine), використовується на F-16 Block 30 і 40.
  • F110-GE-400 : варіант -100 для ВМС з подовженою форсажною камерою на 50 дюймів для встановлення на F-14; використовується на F-14A+ (пізніше позначався як F-14B) та F-14D.
  • F110-GE-129 : варіант двигуна з покращеними характеристиками, встановлюється на F-16 Block 50 і 70, а також на F-15K, SG, SA, QA і EX.
  • F110-GE-132 : варіант із ще вищою тягою, використовується на F-16 Block 60.

Технічні характеристики

F110-GE-400

Джерела даних: American Society of Mechanical Engineers,[7] Naval Air Systems Command (NAVAIR)[20]

Характеристика Значення
Тяга:, кН
Безфорсажна тяга 72,7
Форсажна тяга 119,9
Розхід повітря, кг/сек 122
Тягооснащеність 4,33:1

7,36:1 з форсажем

Повний ступінь підвищення тиску 30,4
Ступінь двоконтурності 0,85
Кількість ступенів:
вентилятора 3
компресора 9
турбіни компресора 1
турбіни вентилятора 2
Суха маса двигуна, кг 1897
Габаритні розміри двигуна:, м
діаметр 1,18
довжина 5,89

F110-GE-129

Джерела даних: General Electric,[32][33] American Society of Mechanical Engineers (ASME),[12] MTU[34]

Характеристика Значення
Тяга:, кН
Безфорсажна тяга 76,3
Форсажна тяга 131,2
Розхід повітря, кг/сек 122
Тягооснащеність 4,38:1

7,50:1 з форсажем

Повний ступінь підвищення тиску 30,7
Ступінь двоконтурності 0,76
Кількість ступенів:
вентилятора 3
компресора 9
турбіни компресора 1
турбіни вентилятора 2
Суха маса двигуна, кг 1780
Габаритні розміри двигуна:, м
діаметр 1,18
довжина 4,62

F110-GE-132

Джерела даних: General Electric,[14] American Society of Mechanical Engineers (ASME),[12] Forecast International[35]

Характеристика Значення
Тяга:, кН
Безфорсажна тяга 84,5
Форсажна тяга 144,6
Розхід повітря, кг/сек 124,7
Тягооснащеність 4,69:1

8,02:1 з форсажем

Повний ступінь підвищення тиску 33,3
Ступінь двоконтурності 0,68
Кількість ступенів:
вентилятора 3
компресора 9
турбіни компресора 1
турбіни вентилятора 2
Суха маса двигуна, кг 1840
Габаритні розміри двигуна:, м
діаметр 1,18
довжина 4,62

Див. також

Примітки

  1. ↑ TEI > Welcome. Архів оригіналу за 26 листопада 2014. Процитовано 7 листопада 2014. [Архівовано 2014-11-26 у Wayback Machine.]
  2. ↑ F-16 Air Forces - Turkey. F-16.net. Retrieved on 2013-08-16.
  3. ↑ а б в г Frank Camm (1993). The Development of the F100-PW-220 and F110-GE-100 Engines: A Case Study of Risk Management and Risk Assessment (PDF). RAND (Звіт).
  4. ↑ Coalson, M.S. (18 квітня 1982). Status Report of the USAF's Engine Model Derivative Program. American Society of Mechanical Engineers. doi:10.1115/82-GT-183. ISBN 978-0-7918-7957-3. S2CID 109148328.
  5. ↑ F110-129, the end of an era. U.S. Air Force. 21 листопада 2014.
  6. ↑ Reubush, David E.; Carlson, John R. (1 березня 1982). Effects of installation of F101 DFE exhaust nozzles on the afterbody-nozzle characteristics of the F-14 airplane (Звіт). NASA.
  7. ↑ а б Coalson, Michael S. (1984). DEVELOPMENT OF THE F110-GE-100 ENGINE (Технічний звіт). ASME. 84-GT-13.
  8. ↑ GE Aircraft Engines Military Engine Status Report. General Electric Aerospace. 15 червня 1997. Архів оригіналу за 18 липня 2023. Процитовано 25 січня 2023.
  9. ↑ X-62A VISTA fact sheet. Edwards AFB (U.S. Air Force). Архів оригіналу за 12 листопада 2022. Процитовано 12 листопада 2022.
  10. ↑ Paul D. Anna; David S. Kidman (1994). Flight test results of the F-16 aircraft modified with the axisymmetric vectoring exhaust nozzl (PDF) (Технічний звіт). Edwards, CA: NASA Dryden Flight Research Center.
  11. ↑ Ashley, Steven (1995). Thrust vectoring: a new angle to air superiority. Mechanical Engineering-CIME (Технічний звіт). Т. 117. American Society of Mechanical Engineers.
  12. ↑ а б в Wadia, A.R.; James, F.D. (2000). F110-GE-129 EFE – Enhanced Power Through Low Risk Derivative Technology (Технічний звіт). ASME.
  13. ↑ GE Launches F110 Fighter Engine Variant with $400 Million Win at United Arab Emirates. General Electric. 14 березня 2000.
  14. ↑ а б F110-GE-132 turbofan engines (PDF). General Electric.
  15. ↑ GE starts up F110-132 test programme. Flight Global. 23 червня 2003.
  16. ↑ Proven Experience, Program Upgrades Spark GE F110 and F404/414 Popularity. GE Aerospace (Пресреліз). 19 липня 2010.
  17. ↑ First Batch of F110 Engines Delivered for the National Combat Aircraft. Defence Turkey. 2 червня 2022.
  18. ↑ Dosey, Jack (4 лютого 1996). Now-Released Details of F-14 Crash in '93 Show Repairs Lagged. The Virginian Pilot.
  19. ↑ F−14 TF30−P−414 TO F110−GE−400 ENGINE UPGRADE TECHNICAL COMPARISON (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 15 червня 2010.
  20. ↑ а б Standard Aircraft Characteristics (SAC) F-14D (PDF) (Звіт). Липень 1985. Архів оригіналу (PDF) за 21 липня 2022.
  21. ↑ NAVAIR 01-F-14AAD-1A F-14D NATOPS FLIGHT MANUAL January 2004 PART 1 CH-2 Section 2.2 "Engine" pg "2-9".
  22. ↑ Flight Global Archive
  23. ↑ Donald, David. "Northrop Grumman F-14 Tomcat, U.S. Navy today". Warplanes of the Fleet. London: AIRtime Publishing Inc, 2004. ISBN 1-880588-81-1.
  24. ↑ Global Security: F110 Retrieved 21 June 2008.
  25. ↑ F110-GE-132 Engine Completes Initial Flight Tests. GE Aviation. 16 червня 2003. Архів оригіналу за 11 грудня 2005.
  26. ↑ The F110 Engine | GE Aviation.
  27. ↑ Japan's IHI rigged data for over 4,000 engines at least since 2003. english.kyodonews.net. Kyodo News. Процитовано 29 квітня 2024.
  28. ↑ IHI Subsidiary Falsifies Data on Engine Performances of Ships and Trains. The Japan News. Процитовано 29 квітня 2024.
  29. ↑ DeLisi, J.W. (16 квітня 1990). F-15E/GE-129 Increased Performance Engine initial development flight test program. American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi:10.2514/6.1990-1266.
  30. ↑ GE on F-15E. Flight Global. 30 квітня 1996.
  31. ↑ GE ships first engines for F-15EX fighter.
  32. ↑ GE Aviation F110-GE-129/F110-GE-132
  33. ↑ datasheet GE-129 - pdf
  34. ↑ F110-GE-129 datasheet
  35. ↑ General Electric F110

Посилання

This article is issued from Вікіпедія. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.