Lockheed Martin F-35 үшін аяқталмаған F136 қозғалтқышы

Кіріспе

Lockheed Martin F-35 Lightning II үшін аяқталмаған қозғалтқыш

General Electric/Rolls Royce F136 – General Electric және Rolls Royce plc компаниялары Lockheed Martin F-35 Lightning II үшін дамытып жатқан жетілдірілген турбовентиляторлы қозғалтқыш болатын. Екі компания Пентагонның одан әрі дамытуға қолдау көрсетпеуіне байланысты 2011 жылдың желтоқсан айында жоба жөніндегі жұмысты тоқтатты.

Даму

Барлық алғашқы F-35 ұшақтары Pratt & Whitney F135 қозғалтқыштарымен жабдықталуы тиіс болды, бірақ 6-шы лоттан бастап қозғалтқыш келісімшарттары бәсекелі тендерлер арқылы ұсынылатын болды. Таңдалған қозғалтқыштар F135 немесе GE/RR Fighter Engine тобы өндірген және F136 деп белгіленген қозғалтқыш болуы керек еді. GE/RR Fighter Engine тобы – GE Aviation компаниясының Цинциннати, Огайо штаты, АҚШ-та (60% үлесі) және Rolls Royce компаниясының Бристоль, Ұлыбритания және Индианаполис, Индиана штаты, АҚШ-та (40% үлесі) арасындағы ынтымақтастық. 2004 жылдың 21 шілдесінде F136 қозғалтқышы GE-дің Огайо штатының Эвендейл қаласындағы зауытында толық қозғалтқышты іске қосуды бастады. Қозғалтқыш екі рет іске қосылып, әр ретінде бір сағаттан астам жұмыс істеді. 2005 жылдың тамызында АҚШ Қорғаныс министрлігі GE және Rolls Royce командасына F136 қозғалтқышын әзірлеу үшін 2,4 миллиард долларлық келісімшарт берді. Келісімшарт F136 жобасының жүйелік даму және демонстрациялық (SDD) кезеңіне қатысты, ол 2013 жылдың қыркүйегіне дейін жалғасуы жоспарланған. 2006 жылдың 6 ақпанында жарияланған АҚШ қорғаныс бюджеті F136 қозғалтқышын алып тастады, бұл F135 қозғалтқышын жасаған Pratt & Whitney компаниясын Lockheed Martin F-35 ұшақтарына қозғалтқыштардың жалғыз жеткізушісі етіп белгіледі. Алайда Конгресс бұл шешімді кері қайтарып, 2006 жылдың соңында 2007 қаржы жылына қаражат бөлді. 2006 жылдың қараша айында General Electric/Rolls Royce командасы F-35 бағдарламалық кеңсесі мен Lockheed Martin компаниясымен бірлесіп 3 айлық алдын ала жобалауды сәтті аяқтады. 2008 жылдың 13 ақпанында GE Rolls Royce Fighter Engine тобы F136 үшін сындық жобалауды (CDR) сәтті аяқтады. CDR кезінде АҚШ үкіметінің F-35 Lightning II бірлескен бағдарламалық кеңсесі қозғалтқыштың жобасын растады және мақұлдады. Сондай-ақ, тексеру кезінде алғашқы толық даму қозғалтқыштарын жасауды жалғастыру үшін қозғалтқыш жобасының барлық аспектілері талданды және бағаланды. Бұл процеске JPO, General Electric және Rolls Royce техникалық сарапшыларының қатысуымен 80 детальды компонент пен модульді жобалауды қарау кірді. 2008 жылдың 20 наурызында F136 Теннесси штатындағы АҚШ Әскери-әуе күштері Арнольд инженерлік даму орталығында жоғары биіктіктегі сынақ бағдарламасын сәтті аяқтады, оның ішінде F-35 Lightning II ұшағы үшін ортақ шығару құрылғысы болды. Барлық сынақ мақсаттары жоспарланғандай, әдеттегі ұшу-қону (CTOL) және қысқа ұшу-қону (STOVL) жүйелерімен жабдықталған қозғалтқышпен орындалды. Қозғалтқыш конфигурациясына өндірістік көлемдегі желдеткіш пен функционалдық күшейткіш кірді, бұл бірнеше рет жұмыс істеу кезеңін толықтай іске қосуға мүмкіндік берді. GE Rolls Royce Fighter Engine тобы 2008 жылдың 16 шілдесінде Огайо штатының Пиблс қаласындағы GE сынақ қондырғысында F136 қозғалтқышында қысқа ұшып-қону, тік қону (STOVL) сынағын сәтті аяқтады. Бірінші толық жаңа F136 қозғалтқышы 2009 жылдың 30 қаңтарында АҚШ үкіметімен F-35 Joint Strike Fighter бағдарламасы бойынша бірлескен бағдарлама кеңсесімен жасалған жүйелік даму және демонстрациялық келісімшарт бойынша сынақтан өтті. Бұл 2008 жылы АҚШ үкіметі F136 жобасын растағаннан кейін құрастырылған алғашқы толық қозғалтқыш болды. Бұл маңызды қадам жоспардан бір ай бұрын жасалды. 2009 жылғы қару жүйелерін сатып алу реформасы туралы заңға сілтеме жасай отырып, GE Rolls Royce Fighter Engine тобы 2009 жылдың 28 қыркүйегінде Пентагонға F136 үшін сұралмаған белгіленген баға ұсынысын ұсынды. Белгілі баға әдісі F136 қозғалтқышының бастапқы өндірісін қамтиды, F136 екінші өндіріс партиясынан басталады. GE Rolls Royce Fighter Engine тобының айтуынша, бұл ұсыныс салық төлеушілерден Fighter Engine командасына 2013 жылы F136 және Pratt & Whitney F135 қозғалтқыштары арасында бәсекелестік басталғанға дейін маңызды шығындар тәуекелін ауыстырады. 2006 жылдан 2010 жылға дейін Қорғаныс министрлігі F136 қозғалтқышы бағдарламасына қаражат сұраған жоқ, бірақ Конгресс бағдарламаны қаржыландыруды сақтады. 2009 жылдың 19 желтоқсанында АҚШ Конгресі 2010 қаржы жылында F136 қозғалтқышы бағдарламасына қаржыландыруды жалғастыруды мақұлдады. АҚШ Қорғаныс министрлігі F136 қозғалтқышы бағдарламасына 2010 қаржы жылында қаржы сұраған жоқ. 2009 жылдың 18 маусымында Мәжіліс Қарулы Күштер Комитетінің баяндамасында F136 қозғалтқышын қаржыландыруды жалғастырудың себебі ретінде Pratt & Whitney F135 қозғалтқышы бағдарламасының шығындары 1,872 миллиард долларға арттырылуы айтылған. 2009 жылдың 2 қарашасында F136 тобы сынақ кезінде ақаудан кейін диффузордың жанғышқа апаратын кішкентай бөлігін қайта жобалайтынын айтты. Сынақ 2010 жылдың 22 қаңтарында қайта басталды. GE Rolls Royce Fighter Engine тобы қазіргі уақытта АҚШ үкіметімен бірлескен бағдарлама кеңсесімен жүйелік даму және демонстрация (SDD) келісімшартының төртінші жылында. Ұрғыш...

All early F 35s were to be powered by the Pratt & Whitney F135 but it was planned that engine contracts would be competitively tendered from Lot 6 onward. The engines selected would be either the F135 or an engine produced by the GE/RR Fighter Engine Team and designated the F136. The GE/RR Fighter Engine Team was a co operation between GE Aviation in Cincinnati, Ohio, United States (60% share), and Rolls Royce in Bristol, United Kingdom, and Indianapolis, Indiana, US (40% share). On 21 July 2004, the F136 began full engine runs at GE's facility in Evendale, Ohio. The engine ran for over an hour during two separate runs. In August 2005, the United States Department of Defense awarded the GE and Rolls Royce team a $2.4 billion contract to develop its F136 engine. The contract was for the system development and demonstration (SDD) phase of the F136 initiative, scheduled to run until September 2013. The US Defense budget announced on 6 February 2006 excluded the F136 — leaving Pratt & Whitney, maker of the F135 engine, as the sole provider of engines for the Lockheed Martin F 35 fighters. Congress, however, overturned this request and allocated funds for FY 2007 later in 2006. In November 2006, the General Electric/Rolls Royce team successfully completed a 3 month preliminary design review by the F 35 Program Office and the prime contractor, Lockheed Martin. On 13 February 2008, the GE Rolls Royce Fighter Engine Team successfully completed its Critical Design Review (CDR) for the F136. During CDR, the U. S. Government's Joint Program Office for the F 35 Lightning II validated and approved the design of the engine. Also during the review, every aspect of the engine design was analyzed and evaluated in order to proceed with the building of the first full development engines. The process involved 80 detailed component and module design reviews, involving technical experts from the JPO, General Electric and Rolls Royce. On 20 March 2008, the F136 successfully completed a high altitude afterburner testing program at the US Air Force Arnold Engineering Development Center in Tennessee, including common exhaust hardware for the F 35 Lightning II aircraft. All test objectives were reached as planned using an engine configured with Conventional Takeoff and Landing (CTOL) and Short Takeoff Vertical Landing (STOVL) common exhaust systems. The engine configuration included a production size fan and functional augmenter allowing several run periods to full afterburner operation. The GE Rolls Royce Fighter Engine Team successfully completed Short Take Off, Vertical Landing (STOVL) testing on an F136 engine at the GE testing facility at Peebles, Ohio on 16 July 2008. The first complete new build F136 engine began testing 30 January 2009, under the System Development and Demonstration (SDD) contract with the US Government Joint Program Office for the F 35 Joint Strike Fighter program. This marked the first complete engine assembled following US Government validation of the F136 design in 2008. The milestone was achieved one month ahead of schedule. Citing the Weapon Systems Acquisition Reform Act of 2009, the GE Rolls Royce Fighter Engine Team submitted an unsolicited fixed price offer for the F136 to the Pentagon on 28 September 2009. The fixed price approach would cover initial F136 engine production, beginning with the F136 second production lot. According to the GE Rolls Royce Fighter Engine Team, the proposal would shift significant cost risk from taxpayers to the Fighter Engine Team until head to head competition begins between the F136 and the Pratt & Whitney F135 engine in 2013. From 2006 to 2010 the Defense Department has not requested funding for the alternate F136 engine program, but Congress has maintained program funding. On 19 December 2009, U. S. Congress approved continued funding for the F136 engine program in fiscal year 2010. The U. S. Defense Department did not request FY 2010 funding for the F136 engine program. In a report filed on 18 June 2009, the House Armed Services Committee cited Pratt & Whitney F135 engine program cost overruns of $1.872 billion as cause to continue funding the F136 engine. On 2 November 2009, the F136 team said that they would redesign a small part of the diffuser leading to the combustor after a failure during testing. Testing resumed on January 22, 2010. The GE Rolls Royce Fighter Engine Team is currently in the fourth year of its System Development and Demonstration (SDD) contract with the US Government Joint Program Office. The Fighter Engine Team has totaled more than 800 hours of testing on pre SDD and SDD engines. In early 2010, full afterburning thrust was reached in testing of the first production standard engine. On 24 March 2011, the Department of Defense issued a 90 day temporary stop work order after Congress failed to pass the defense budget. GE declared that it would continue work on the engine program with their own funds in spite of the stop work order, as allowed in the order and as had been suggested by Schwartz the previous year. However GE is limited to design work only, as the stop work prevents their use of the existing hardware. On 12 April 2011, GE reduced its team on project from 1,000 workers down to 100, who will work on the F136 and engine technologies for "future combat aircraft". GE will redeploy the workers to commercial projects, but will not hire the hundreds of new engineers it was expecting. On 25 April 2011, the Department of Defense ended the contract with GE and demanded that the engines built to date be turned over. On 5 May 2011, GE and RR offered to pay for the development through FY2012 and asked for access to the materials. By switching to self funding the cost would reduce from $480 million a year to only $100 million, 60% to be paid by GE and 40% to be paid by RR. After self funding the project GE and Rolls Royce announced on 2 December 2011, that they would not continue development of the F136 engine because it is not in their best interest. By then, the six engines had logged more than 1,200 hours of testing since 2009. During the year, GE said that development of the engines was 80% complete; the remaining work would have required US$1.9 2.6 billion in funding.

Дизайн

F136 – екі катушкалы, төмен өткізгіштігі бар, осьтік турбовентилятор. Ол 3 сатылы төмен қысымды турбинамен қозғалатын 3 сатылы төмен көлденеңді желдеткішпен және бір сатылы турбинамен қозғалатын 5 сатылы компрессормен жабдықталған; желдеткіш пен компрессор сатылары бір бөлектен тұрады. STOVL нұсқасының валмен жететін LiftFan-ы төменгі қысымды катушкаға қосылған және муфта арқылы іске қосылады. Төменгі қысымды катушканың 3 турбиналық сатысы LiftFan-ды қуаттандыру үшін көбірек жұмыс атқаруға мүмкіндік береді, ал дәстүрлі ұшыс нұсқасы ортақтықты сақтау үшін осы архитектураны сақтайды. Дөңгелек жану камерасының корпусы "Lamilloy" материалынан жасалған және компрессордан шығарылатын ауамен салқындатылады. Екі катушка қарама-қарсы айналады, 1-ші сатыдағы төмен қысымды турбиналық соплоны жояды, соның салдарынан бөлшектердің санын азайтады. Турбиналардың артындағы лопастар керамикалық матрицалық композиттерден (CMC) жасалған, бұл жоғары жұмыс температурасын қамтамасыз етеді, тиімділікті және итермелеу күшін арттырады. F135 сияқты, F136 да турбина лопастарын жасыратын жасырын күшейткішке (немесе кейіннен жану камерасына) және түйіршіктелген жапсырмалары бар конвергентті-дивергентті соплоға ие, бұл шығарылатын газ ағынының инфрақызыл сигнатурасын азайтады. Жердегі сынақтар кезінде F136, F135 сияқты, бірдей шығару жүйесін пайдаланды. Қозғалтқыш BAE жеткізетін толық құқықты цифрлық қозғалтқыш басқару жүйесімен (FADEC) басқарылады. F136, F-35-тің жүйелік әзірлеме және демонстрация (SDD) кезеңінің соңында жобаланғандықтан, желдеткішін және өзегін F-35 кірісіне жақсырақ бейімдей алды, ол 2005 жылы ұшақтың салмағының өсуіне байланысты массалық ағынды арттыру үшін қайта қарастырылды. F136 әскери қуаттылығында және толық кейіннен жану кезінде F135 сияқты итермелеу күшін шығарады, бірақ ауа массасының жоғары ағынының арқасында температураның жоғары маржасына ие, нәтижесінде ыстық бөлімдердің қызмет мерзімі ұзарады және болашақ дамуға көбірек мүмкіндіктер ашылады. STOVL конфигурациясында F136 көтеруге арналған итермелеу күшін шығарады. LiftFan және екі рульдік тірекпен (әрқайсысы) біріктірілгенде, Rolls Royce LiftSystem жалпы итермелеу күшін шығарады. Бұл Harrier Rolls Royce Pegasus қозғалтқышының максималды итермелеу күшімен салыстырылады.

The F136 is a twin spool axial flow low bypass turbofan. It has a 3 stage low aspect ratio fan driven by a 3 stage low pressure turbine, and a 5 stage compressor driven by a single stage turbine; both the fan and compressor stages are one piece blisks. The STOVL variant's shaft driven LiftFan is connected to the low pressure spool and engaged through a clutch. The low pressure spool's 3 turbine stages enable more work to be extracted to power the LiftFan, while the conventional takeoff variant retains this architecture for commonality. The annular combustor case is made from "Lamilloy" and cooled by bleed air from the compressor. The two spools are counterrotating, eliminating the stage 1 low pressure turbine nozzle and thus reducing parts count. The vanes behind the turbines are made of ceramic matrix composites (CMC), enabling higher operating temperatures for greater efficiency and thrust. Like the competing F135, the F136 was to have a stealthy augmentor, or afterburner, that blocks line of sight of the turbine blades and a convergent divergent nozzle with serrated flaps that reduce the infrared signature of the exhaust plume. During ground testing, the F136 used the same exhaust system as the F135. The engine would be controlled by a BAE supplied full authority digital engine control (FADEC). Because the F136 was designed well into the F 35's System Development and Demonstration (SDD) phase, it could better match its fan and core to the F 35 inlet, which was revised in 2005 to increase mass flow to for greater thrust due to aircraft weight growth. The F136 produces of thrust in military power and in full afterburner, same as the F135 but with greater temperature margins due to the higher air mass flow, resulting in longer hot section parts life and greater potential for future growth. In the STOVL configuration, the F136 produces of lift thrust. Combined with thrust from the LiftFan and two roll posts ( each), the Rolls Royce LiftSystem produces a total of of thrust. This compares with the maximum thrust of for the Harrier's Rolls Royce Pegasus engine.