Pratt & Whitney F119 - Pratt & Whitney F119

F119
Pratt & Whitney F119.JPEG
Motore F119 in prova
Tipo Turbofan
origine nazionale stati Uniti
Produttore Pratt & Whitney
Principali applicazioni F-22 Raptor
Numero costruito 507
Sviluppato in Pratt & Whitney F135

Il Pratt & Whitney F119 , designazione dell'azienda PW5000 , è un motore turbofan postcombustione sviluppato da Pratt & Whitney per il caccia tattico avanzato Lockheed Martin F-22 Raptor .

Il motore eroga una spinta nella classe da 35.000 lbf (156 kN) ed è progettato per il supercruise . Fornendo quasi il 22% in più di spinta con il 40% in meno di parti rispetto al suo predecessore F100 , l'F119 consente velocità di supercrociera sostenute fino a Mach 1,8. Gli ugelli dell'F119 incorporano la tecnologia del vettore di spinta 2D che consente loro di dirigere la spinta del motore di ±20° nell'asse del passo per dare all'F-22 una maggiore manovrabilità.

Il derivato dell'F119, il Pratt & Whitney F135 , produce fino a 43.000 lbf (190 kN) di spinta per il Lockheed Martin F-35 Lightning II .

Storia

L'F119 è il risultato del programma Joint Advanced Fighter Engine (JAFE) nei primi anni '80 volto a fornire il propulsore per l' Advanced Tactical Fighter (ATF) dell'Air Force . La progettazione dettagliata della richiesta di Pratt & Whitney, designata internamente come PW5000, è iniziata quando la richiesta di proposte JAFE (RFP) è stata rilasciata nel maggio 1983. I progressi nella tecnologia dei motori, come quelli dell'Advanced Turbine Engine Gas Generator (ATEGG) e del Joint programmi di dimostrazione tecnologica del motore (JTDE), hanno permesso la progettazione di fare di più il lavoro con un minor numero di fasi, con il PW5000 avendo solo 6 stadi di compressione rispetto alla F100 's 10 stadi di compressione. Le turbine ad alta e bassa pressione erano monostadio e controrotanti, accorciando così il motore rimuovendo una fila di statori e risparmiando peso. Gli stadi della ventola e del compressore dovevano utilizzare rotori a pale integrali (IBR) per ridurre peso e costi e migliorare le prestazioni. Il combustore, denominato Floatwall, elimina le saldature per mitigare la crescita delle cricche dovute ai cicli termici. Questa tecnologia consente al motore di raggiungere temperature interne molto elevate per soddisfare i requisiti di un'elevata spinta specifica per il supercruising. L'RPP originale richiedeva la massima spinta nella classe da 30.000 lbf (133 kN).

Pratt & Whitney e General Electric sono stati selezionati per realizzare prototipi di motori, designati rispettivamente YF119 e YF120 , per la dimostrazione e la convalida. Il peso crescente dell'ATF ha richiesto una spinta maggiore per soddisfare i requisiti di prestazione e la spinta massima richiesta è aumentata del 20% fino alla classe di 35.000 lbf (156 kN). Il design di Pratt & Whitney è cambiato per incorporare una ventola più grande del 15%, aumentando il rapporto di bypass da 0,25 a 0,30. Tuttavia, a differenza di General Electric, Pratt & Whitney non ha adattato la sua ventola più grande su YF119 in grado di volare per i dimostratori di volo ATF per evitare potenziali problemi di affidabilità che potrebbero sorgere. Invece, il ventilatore rivisto è stato ampiamente testato a terra presso la Wright-Patterson Air Force Base. Di conseguenza, sia l'YF-22 che l'YF-23 hanno avuto prestazioni inferiori con gli YF119 rispetto agli YF120.

Il 3 agosto 1991, Pratt & Whitney si è aggiudicata il contratto EMD per il motore ATF, mentre il team Lockheed/Boeing/General Dynamics ha vinto il contratto per la cellula ATF. Mentre l'YF119 era un design più convenzionale rispetto all'YF120 a ciclo variabile della General Electric, Pratt & Whitney ha accumulato ore di test molto maggiori e ha sottolineato il rischio inferiore. La produzione F119-PW-100 è stata montata sulla produzione F-22A . I progressi sui motori a turbina di ATEGG e JTDE sono proseguiti con il programma Integrated High Performance Turbine Engine Technology (IHPTET), con applicazioni in pacchetti di miglioramento F119 e derivati. I derivati ​​​​dell'F119 hanno alimentato i dimostratori concettuali X-32 e X-35 Joint Strike Fighter, e il successivo sviluppo su vasta scala ha portato alla famiglia di motori F135 che alimenta l' F-35 .

Design

L'F119 è un turbofan a flusso assiale a basso bypass a doppia bobina. Ha una ventola a tre stadi azionata da una turbina a bassa pressione a uno stadio e un compressore ad alta pressione a sei stadi azionato da una turbina ad alta pressione a uno stadio. La ventola senza copertura ha pale cave in titanio a corda larga e basso rapporto di aspetto che sono saldate ad attrito lineare ai dischi per formare blisk in un unico pezzo. Gli statori del compressore e l'ugello del vettore di spinta utilizzano una lega di titanio resistente all'ustione denominata Alloy C, con la prima fila di statori variabile per aumentare il margine di sovratensione. Il combustore anulare Floatwall garantisce una combustione pulita del carburante e una ridotta generazione di NOx. Le pale della turbina ad alta pressione sono realizzate in superleghe monocristalline e raffreddate ad urto utilizzando l'aria del compressore ad alta pressione. Le due bobine sono controrotanti, il che si traduce in un risparmio di peso grazie all'eliminazione di una fila di statori. Il requisito per l'ATF di supercruise, o di volo supersonico senza postcombustori, si traduce in un rapporto di bypass molto basso di 0,3 per l'F119-PW-100 al fine di ottenere un'elevata spinta specifica . L'F119 è dotato di un controllo del motore digitale a piena autorità ( FADEC ) a doppia ridondanza .

Il postcombustore a tre zone, o potenziatore, contribuisce alla furtività del velivolo avendo iniettori di carburante integrati in spesse alette curve rivestite con materiali ceramici radar-assorbenti (RAM). Queste palette sostituiscono le tradizionali barre di spruzzatura del carburante e i portafiamma e bloccano la visuale delle turbine. L'ugello può vettorizzare ±20° nell'asse del beccheggio, il che migliora notevolmente l'autorità del beccheggio dell'aereo aumentando il momento di beccheggio della coda con la spinta del motore; ciò consente all'F-22 di rimanere controllabile mentre vola a un'alfa trimmata di oltre 60°. L'ugello è costituito da due alette a forma di cuneo per l'invisibilità e contribuisce anche a ridurre la firma a infrarossi appiattendo il pennacchio di scarico e facilitando la sua miscelazione con l'aria ambiente attraverso i vortici del capannone. Il motore ha una durata di progetto di 8.650 cicli accumulati totali.

Storia operativa

I primi test a terra dell'F119-PW-100 sono stati condotti nel febbraio 1993. I motori sono stati utilizzati per la prima volta durante il volo inaugurale dell'F-22 il 7 settembre 1997. Sono stati prodotti in totale 507 motori.

Nel 2013 Pratt ha assistito l'F119 Heavy Maintenance Center (HMC) presso la Tinker Air Force Base, in Oklahoma, nella prima revisione del deposito di un motore F119.

varianti

  • YF119-PW-100L : motore prototipo per YF-22 ; classe di spinta nominale di 30.000 libbre.
  • YF119-PW-100N : motore prototipo per YF-23 ; classe di spinta nominale di 30.000 libbre.
  • F119-PW-100 : motore di produzione per l' F-22A con ventola più grande e rapporto di bypass aumentato (BPR) valutato per una classe di spinta di 35.000 lbf.
  • YF119-PW-611 : motore prototipo per l' X-35 .
  • YF119-PW-614 : motore prototipo per l' X-32 .

Applicazioni

Specifiche (F119-PW-100)

Ventola YF119
Ugello di spinta vettoriale YF119-PW-100L

Dati da Pratt & Whitney, National Museum of the US Air Force, RAND, Aviation Week, USAF.

Caratteristiche generali

  • Tipo: Twin-bobina, a flusso assiale aumentata turbofan
  • Lunghezza: 16 piedi e 11 pollici (516 cm)
  • Diametro: ca. 46 pollici (120 cm)
  • Peso a secco: 3.900 libbre (1.800 kg)

Componenti

Prestazione

Guarda anche

Sviluppo correlato

Motori comparabili

Elenchi correlati

Riferimenti

  • Aronstein, David C.; Hirschberg, Michael J. (1998). Da caccia tattico avanzato a F-22 Raptor: origini del caccia per il dominio aereo del 21° secolo . Arlington, Virginia: Istituto americano di aeronautica e astronautica. ISBN 978-1-56347-282-4.

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