Pratt & Whitney F135 қозғалтқышы және F-35 истребителі
Pratt & Whitney F135
F135 қозғалтқышы: F-35 истребителі үшін жасалған қуатты турбовентиляторлық қозғалтқыш. CTOL және STOVL нұсқалары, қуаты, және F-22 Raptor-дан даму тарихы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жанғыш турбовентиляторлық ұшақ қозғалтқышы
Afterburning turbofan aircraft engine
Pratt & Whitney F135 – Lockheed Martin F-35 Lightning II ұшағы үшін жасалған, бір қозғалтқышты ұшақ. Оның екі түрі бар: F-35A және F-35C ұшақтарында қолданылатын дәстүрлі ұшу-қону (CTOL) түрі және F-35B ұшағында қолданылатын екі циклды қысқа ұшу-қону (STOVL) түрі, оған алдыңғы көтергіш желдеткіш кіреді. Алғашқы өндірістік қозғалтқыштар 2009 жылы жеткізілді. F135 қозғалтқышы F-22 Raptor ұшағында қолданылған Pratt & Whitney F119 қозғалтқышынан жасалған. Бұл ұшақ және қозғалтқыш жүйесінің концепті болды, содан кейін Pratt & Whitney (P&W) компаниясына демонстрациялық қозғалтқыш жасау үшін жүгінді. Жердегі сынақтарда F119 қозғалтқышының бірінші сатыдағы желдеткіші көтергіш желдеткіш ретінде қолданылды. Демонстрациялық қозғалтқыштың ядросы үшін F100 220 желдеткіші мен ядросы пайдаланылды, ал демонстрациялық қозғалтқыштың төмен қысымды турбинасы үшін F100 229-дан алынған үлкен төмен қысымды турбина қолданылды. Үлкен турбина көтергіш желдеткішті іске қосу үшін қажетті қосымша қуатты қамтамасыз етті. Соңында, "F100 229 Plus" демонстрациялық қозғалтқышын аяқтау үшін ауыспалы итергіш бұрауыш саңылау қосылды. Бұл қозғалтқыш көтергіш желдеткіш концептін дәлелдеді және қазіргі F135 қозғалтқышының дамуына әкелді. F135 командасы Pratt & Whitney, Rolls Royce және Hamilton Sundstrand компанияларынан тұрады. Pratt & Whitney компаниясы негізгі қозғалтқыш пен жүйелерді интеграциялау бойынша бас мердігер болып табылады. Rolls Royce компаниясы STOVL ұшағының тік көтергіш жүйесіне жауапты. Hamilton Sundstrand электронды қозғалтқыш басқару жүйесіне, іске қосу жүйесіне, PMAG, беріліс қораптарына және денсаулықты бақылау жүйелеріне жауапты. Отын жүйесіне Woodward, Inc. жауапты. P&W F135-ті F119 турбовентиляторынан, F-22 Raptor ұшағына қуат беретін "F119 JSF" ретінде жасады. F135 F119 ядросын JSF үшін оңтайландырылған жаңа компоненттермен біріктіреді. F135 Коннектикут штатының Миддлтаун қаласындағы зауытта құрастырылады. Қозғалтқыштың кейбір бөлшектері Лонгюйльде (Квебек, Канада) және Польшада жасалады. Операциялық қызмет үшін алғашқы өндірістік қозғалтқыш жүйесін жеткізу 2007 жылы АҚШ, Ұлыбритания және басқа халықаралық клиенттерге қызмет көрсету мақсатында жоспарланған. Алғашқы F-35 ұшақтары F135 қозғалтқыштарымен өндіріске енгізілді, бірақ GE/Rolls Royce тобы 2009 жылдың шілдесінде F136 қозғалтқышын ауыстыруды жоспарлады. 2010 жылы Пентагон екі қозғалтқыш жүйесін конкурстық тендер арқылы өткізуді жоспарлады. Алайда, 2006 жылдан бастап Қорғаныс министрлігі F136 қозғалтқышы бағдарламасына қаржыландыру сұраған жоқ, бірақ Конгресс бағдарламаны қаржыландыруды сақтады. 2009 жылдан бастап P&W негізгі бөлшектердің қызмет ету мерзімін арттыру үшін F135 қозғалтқышының тұрақты нұсқасын жасады. Бөлшектердің өмір сүру ұзақтығы қысқарды, өйткені қозғалтқыштың ыстық бөліктері (жанғыш және жоғары қысымды турбинаның табақтары) күтілгеннен ыстық болды. Сынақ қозғалтқышы XTE68/LF1 деп аталады, сынақ 2010 жылы басталады деп күтілуде. Бұл қайта жобалау "бағаның елеулі өсуіне" әкелді. P&W F135 F119-ға қарағанда қымбат болатынына қарамастан, F135-ті жеткізуді күтті. Алайда 2013 жылдың ақпан айында жоспарлы тексеру кезінде жарылған турбинаның табаны табылды. Жарылыс турбинаның жоғары температурада әдеттегіден ұзақ уақыт жұмыс істегенінен пайда болды. 2013 жылдың желтоқсанында жер бетіндегі сынақ кезінде бірінші сатыдағы қуыс желдеткіштің 77% өмір сүру мерзімі сәтсіз аяқталды. Оның орнына салмағын арттыратын қатты бөлшекті орнату керек еді. 2013 жылы P&W-тің бұрынғы қызметкері F135 туралы құпия ақпаратты "көп санды" Иранға жіберуге тырысқан кезде ұсталды. Қиындықтарға қарамастан, 100-ші қозғалтқыш 2013 жылы жеткізілді. LRIP 6 2013 жылы әртүрлі типтегі 38 қозғалтқыш үшін 1,1 миллиард долларға келісілді, бұл бірлік шығынды төмендетуге көмектесті. Әуе күштері генерал-лейтенанты Кристофер Богдан, F-35 бағдарламасының атқарушы офицері, P&W компаниясын қозғалтқыштардың сапасы мен жеткізілімдердегі баяулық үшін айыптап отыр. Оның директордың орынбасары контр-адмирал Рэнди Махр P&W компаниясы "монополияны алғаннан кейін" шығынды қысқарту шараларын тоқтатты деп мәлімдеді. 2013 жылы F135 бағасы 4,3 миллиард долларға өсті. 2014 жылдың мамыр айында Pratt & Whitney F135 сияқты кейбір қозғалтқыштарда пайдаланылатын титан материалдарының шығу тегі туралы қарама-қайшы құжаттаманы тапты. Компания бұл белгісіздік ұшу қауіпсіздігіне қауіп төндірмейді деп бағалады, бірақ нәтижесінде қозғалтқыштарды жеткізуді тоқтатты. Bogdan P&W әрекеттерін қолдады және мәселе енді A&P Alloys, жеткізушімен байланысты деп айтты. АҚШ қорғаныс келісімшарттары агенттігі 2014 жылдың маусымында Pratt & Whitney-дің "жеткізушілерді нашар басқаруы үлкен проблемалардың пайда болуына себеп болып табылады" деп жазды. A&P Alloys өз өнімдеріне сенім білдірді, бірақ өз сынақтарын жүргізуге рұқсат берілмеді. A&P Alloys-ты өкілдік ететін Бостон қалалық Demeo LLP фирмасының адвокаты Трейси Минер: "A&P-ның бизнесін оларға материалдарға қол жеткізуге рұқсат бермей-ақ жою әділетсіз" деді.
The Pratt & Whitney F135 is an afterburning turbofan developed for the Lockheed Martin F 35 Lightning II, a single engine strike fighter. It has two variants; a Conventional Take Off and Landing (CTOL) variant used in the F 35A and F 35C, and a two cycle Short Take Off Vertical Landing (STOVL) variant used in the F 35B that includes a forward lift fan. The first production engines were delivered in 2009. Developed from the Pratt & Whitney F119 engine used on the F 22 Raptor, the F135 produces around of thrust and with afterburner. a concept aircraft and propulsion system, and then turned to Pratt & Whitney (P&W) to build a demonstrator engine. The ground test demonstrator used the first stage fan from a F119 engine for the lift fan. The engine fan and core from the F100 220 were used for the core of the demonstrator engine, and the larger low pressure turbine from the F100 229 was used for the low pressure turbine of the demonstrator engine. The larger turbine was used to provide the additional power required to operate the lift fan. Finally, a variable thrust deflecting nozzle was added to complete the "F100 229 Plus" demonstrator engine. This engine proved the lift fan concept and led to the development of the current F135 engine. The F135 team is made up of Pratt & Whitney, Rolls Royce and Hamilton Sundstrand. Pratt & Whitney is the prime contractor for the main engine, and systems integration. Rolls Royce is responsible for the vertical lift system for the STOVL aircraft. Hamilton Sundstrand is responsible for the electronic engine control system, actuation system, PMAG, gearbox, and health monitoring systems. Woodward, Inc. is responsible for the fuel system. P&W developed the F135 from their F119 turbofan, which powers the F 22 Raptor, as the "F119 JSF". The F135 integrates the F119 core with new components optimized for the JSF. The F135 is assembled at a plant in Middletown, Connecticut. Some parts of the engine are made in Longueuil, Quebec, Canada, and in Poland. The first production propulsion system for operational service was scheduled for delivery in 2007 with the purpose of serving the U. S., UK, and other international customers. The initial F 35s went into production with the F135 engines, but the GE/Rolls Royce team planned to develop a replacement F136 engine in July 2009. In 2010, the Pentagon planned for the two propulsion systems to be competitively tendered. However, since 2006 the Defense Department has not requested funding for the alternate F136 engine program, but Congress has maintained program funding. As of 2009, P&W developed a more durable version of the F135 engine to increase the service life of key parts. The life expectancy of the parts was reduced because the hot sections of the engine (combustor and high pressure turbine blades specifically) ran hotter than expected. The test engine is designated XTE68/LF1, and testing is expected to begin in 2010. This redesign has caused "substantial cost growth". P&W expected to deliver the F135 below the cost of the F119, even though it was a more powerful engine. However, in February 2013 a cracked turbine blade was found during a scheduled inspection. The crack was caused by operating at high turbine temperatures for longer periods than usual. In December 2013 the hollow first stage fan blisk failed at 77% of its expected life during a ground test. It was to be replaced by a solid part adding in weight. In 2013, a former P&W employee was caught attempting to ship "numerous boxes" of sensitive information about the F135 to Iran. Despite the troubles, the 100th engine was delivered in 2013. LRIP 6 was agreed in 2013 for $1.1 billion for 38 engines of various types, which helped to decrease the unit cost. Air Force Lt. Gen. Christopher C. Bogdan, the executive officer of the F 35 program, has called out P&W for falling short on manufacturing quality of the engines and slow deliveries. His deputy director Rear Admiral Randy Mahr said that P&W stopped their cost cutting efforts after "they got the monopoly". In 2013 the price of the F135 increased by $4.3 billion. In May 2014, Pratt & Whitney discovered conflicting documentation about the origin of titanium material used in some of its engines, including the F135. The company assessed that the uncertainty did not pose a risk to safety of flight but suspended engine deliveries as a result. Bogdan supported P&W's actions and said the problem was now with A&P Alloys, the supplier. The US Defense Contract Management Agency wrote in June 2014 that Pratt & Whitney's "continued poor management of suppliers is a primary driver for the increased potential problem notifications." A&P Alloys stated that they stood behind their product even though they were not given access to the parts to do their own testing. Tracy Miner, an attorney with Boston based Demeo LLP representing A&P Alloys said, "it is blatantly unfair to destroy A&P’s business without allowing A&P access to the materials in question"
2014 жылдың шілдесінде ұшақ ұшуға дайындалып тұрғанда желдеткіш роторының бақылаусыз бұзылуы болды. Бөлшектер жанар май багі арқылы өтіп, өртке себеп болды, F-35 паркін тоқтатты. Бағдарламалық менеджер Кристофер Богданның мәлімдемесіне сәйкес, жоғары g күшімен маневр жасау кезінде үш апта бұрынғы ұшуда қозғалтқыштың иілуі желдеткіш дискісі мен желдеткіш статоры арасындағы тығыздамада шамадан тыс үйкеліске әкелді, бұл сәтсіздікке алып келді. Үйкеліс материалдың 540°C (1000°F) шегінен асып түсетін 1000°C (1900°F) температураны тудырды. Үшінші сатыдағы желдеткіш қанатында микрожарықтар пайда болды, нәтижесінде қанаттар дискіден бөлінді. Бұзылған қанаттар жанар май багін тесіп, жанар маймен араласқан ыстық ауа өртке себеп болды. Алдын ала шешім ретінде әрбір ұшақ статордағы үйкелістің алдын алу үшін ротор тығыздамасының үйлесімді ойығын жасауға мүмкіндік беретін белгілі бір ұшу профилімен ұшырылады. Pratt & Whitney 2015 жылғы өндіріс мақсаттарына қол жеткізді, бірақ турбина қанаттары мен электронды басқару жүйелеріндегі "қайталама өндіріс сапасы мәселелері" қозғалтқыштарды парктен шығаруды талап етті.
In July 2014 there was an uncontained failure of a fan rotor while the aircraft was preparing for take off. The parts passed through a fuel tank and caused a fire, grounding the F 35 fleet. During high g force maneuvering three weeks before the flight, flexing of the engine caused excessive rubbing at the seal between the fan blisk and the fan stator initiating the impending failure. The rub caused a temperature of over 1,000 °C (1,900 °F), well beyond the material limit of 540 °C (1,000 °F). Micro cracks appeared in third stage fan blades, according to program manager Christopher Bogdan, causing blades to separate from the disk. The failed blades punctured a fuel tank and hot air mixing with fuel caused the fire. As a short term fix, each aircraft is flown on a specific flight profile to allow the rotor seal to wear a mating groove in the stator to prevent excessive rubbing. Pratt & Whitney managed to meet their 2015 production goals, but "recurring manufacturing quality issues" in turbine blades and electronic control systems required engines to be pulled from the fleet.
Жоспарланған жақсартулар
Ешбір қызмет жаңартылған қозғалтқышты талап етпесе де, Пратт және Уитни АҚШ Әскери-теңіз күштерімен F135 қозғалтқышын жақсартудың екі кезеңді жоспарында ынтымақтасады. Бірінші кезеңнің мақсаты – 7–10% күшті арттыру және 5–7% жанармай шығынын азайту. Жоспарларға турбина қанатшалары үшін жақсартылған салқындату технологиясын енгізу көзделген; бұл қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін ұзартуға және техникалық қызмет көрсетуге кететін шығындарды едәуір төмендетуге мүмкіндік береді. Екінші кезеңнің мақсаты – АҚШ Әуе күштерінің адаптивті қозғалтқышқа көшу бағдарламасымен бірлесіп жұмыс істеу, сондай-ақ 45 000 фунт тягаға ие қозғалтқыш технологиясын енгізу, ол алтыншы буынның истребительдерінде қолданылады.
Although no service has issued a requirement for an upgraded engine, Pratt and Whitney is cooperating with the US Navy on a two block improvement plan for the F135 engine. The goals of Block 1 are a 7–10% increase in thrust and a 5–7% lower fuel burn. The plans include better cooling technology for turbine blades; this would increase the longevity of the engine and substantially reduce maintenance costs. The goal of Block 2 is to work with the US Air Force's Adaptive Engine Transition Program, with the intention of introducing technology for an engine rated at 45,000 lb of thrust, to be used in a sixth generation fighter.
ЖО1
2017 жылдың мамыр айының соңында Пратт және Уитни компаниясы F135 Growth Option 1 сынақтан өтіп, өндіріске дайын екенін хабарлады. Жаңарту ескі қозғалтқыштардағы қуат модулін ауыстыруды қажет етеді және жаңа қозғалтқыштарды өндіру кезінде бірліктің құнын минималды түрде арттырып, жеткізілім кестесіне ешқандай әсер етпей, оңай енгізіледі. Growth Option 1 F-35 ұшу диапазонындағы итермелеуді 6-10%-ға арттырады, сонымен қатар отын тұтынуды 5-6%-ға төмендетеді.
At the end of May 2017 Pratt and Whitney announced the F135 Growth Option 1 had finished testing and was available for production. The upgrade requires the changing of the power module on older engines and can be seamlessly inserted into future production engines at a minimal increase in unit cost and no impact to delivery schedule. The Growth Option 1 offers an improvement of 6–10% thrust across the F 35 flight envelope while also getting a 5–6% fuel burn reduction.
GO2
2018 жылдың маусым айында P&W компаниясының ана компаниясы United Technologies 2.0 өсу мүмкіндігін жариялады, бұл қуатты және жылуды басқару жүйесінің (PTMS) сыйымдылығын арттыруға көмектеседі, операторларға, мысалы, егер олар ауыр қаруларға жаңартуды жоспарласа, мүмкіндіктер ұсынады.
In June 2018, United Technologies, parent company of P&W, announced Growth Option 2.0 to help provide increased power and thermal management system (PTMS) capacity, providing options for operators for instance if they are wishing to upgrade to heavier weapons.