General Electric F414 - General Electric F414

F414
General Electric F414 AEDC 93-206711 USAF.jpg
Typ Turbofan
nationale Herkunft Vereinigte Staaten
Hersteller Allgemeine Elektrik
Erster Lauf 20. Mai 1993
Hauptanwendungen Boeing F/A-18E/F Super Hornet
HAL Tejas Mk2
KAI KF-21 Boramae
Saab JAS 39E/F Gripen
Entwickelt aus General Electric F404

Das General Electric F414 ist ein amerikanisches Turbofan- Triebwerk mit Nachverbrennung in der Schubklasse von 22.000 Pfund (98 kN ), das von GE Aviation hergestellt wird . Der F414 entstand aus dem weit verbreiteten F404 Turbofan von GE, der für den Einsatz in der Boeing F/A-18E/F Super Hornet vergrößert und verbessert wurde . Das Triebwerk wurde aus dem für die A-12 Avenger II geplanten Turbofan F412 ohne Nachverbrennung entwickelt , bevor er eingestellt wurde.

Design und Entwicklung

Ursprünge

GE entwickelte den F404 zum F412-GE-400 Turbofan ohne Nachverbrennung für den McDonnell Douglas A-12 Avenger II . Nach der Streichung der A-12 richtete sich die Forschung auf ein Triebwerk für die F/A-18E/F Super Hornet . GE hat den F414 erfolgreich als risikoarmes Derivat des F404 und nicht als riskanteres neues Triebwerk vorgestellt. Der F414-Motor wurde ursprünglich so konzipiert, dass er keine Materialien oder Prozesse verwendet, die im F404 nicht verwendet werden, und wurde so konzipiert, dass er in die gleiche Grundfläche wie der F404 passt.

Die F414 verwendet die Kern- und Vollautoritäts-Digital-Engine-Control (FADEC) der F412 und das Niederdrucksystem des YF120- Triebwerks, das für den Advanced Tactical Fighter- Wettbewerb entwickelt wurde. Einer der Hauptunterschiede zwischen dem F404 und dem F414 ist die Lüftersektion. Der F414-Lüfter ist größer als der des F404 , aber kleiner als der F412-Lüfter. Der größere Lüfter erhöht den Motorluftstrom um 16 % und ist 13 cm länger. Um die F414 in der gleichen Hülle oder dem gleichen Raum in der Flugzeugzelle wie die F404 zu halten, wurde der Nachbrennerabschnitt um 4 Zoll (10 cm) und die Brennkammer um 1 Zoll (2,5 cm) verkürzt. Ebenfalls geändert gegenüber dem F404 ist die Konstruktion der ersten drei Stufen des Hochdruckkompressors, die eher Blisks als separate Scheiben und Schwalbenschwanzschaufeln sind, was 23 kg Gewicht spart. Der F414 verwendet ein " fueldraulisches " System, um den Bereich der konvergenten-divergenten Düse im Nachbrennerabschnitt zu steuern . Die Düsenaktuatoren verwenden Motorkraftstoff, während der F404 ein Motorhydrauliksystem verwendet. "Fueldraulic"-Aktuatoren für Nachbrennerdüsen werden beispielsweise seit den 1960er Jahren bei Pratt & Whitney J58 und Rolls-Royce Turbomeca Adour eingesetzt . Sie dienen auch zum Schwenken der VTOL-Düse für das Rolls-Royce LiftSystem .

Weitere Entwicklung

Der F414 wird weiterhin verbessert, sowohl durch interne Bemühungen von GE als auch durch staatlich finanzierte Entwicklungsprogramme. Bis 2006 hatte GE eine Enhanced Durability Engine (EDE) mit einem fortschrittlichen Kern getestet. Das EDE-Triebwerk lieferte eine Schuberhöhung von 15 % oder eine längere Lebensdauer ohne die Schuberhöhung. Es verfügt über einen sechsstufigen Hochdruckverdichter (gegenüber 7 Stufen beim Standard F414) und eine fortschrittliche Hochdruckturbine. Der neue Kompressor soll etwa 3% effizienter sein. Die neue Hochdruckturbine verwendet neue Materialien und eine neue Art der Kühlluftzufuhr zu den Schaufeln. Diese Änderungen sollten die Temperaturfähigkeit der Turbine um etwa 150 °F (83 °C) erhöhen. Die EDE wurde entwickelt, um eine bessere Beständigkeit gegen Fremdkörperschäden und eine reduzierte Kraftstoffverbrennungsrate zu bieten.

Das EDE-Programm wurde mit der Erprobung eines fortschrittlichen zweistufigen Flügelscheiben- oder " Blisk " -Ventilators fortgesetzt . Der erste fortschrittliche Ventilator wurde mit traditionellen Methoden hergestellt, aber zukünftige Blisk-Ventilatoren werden mit translatorischem Reibschweißen hergestellt, um die Herstellungskosten zu senken. GE weist darauf hin, dass diese neueste Variante entweder eine 20-prozentige Erhöhung des Schubs oder eine dreifache Erhöhung der Lebensdauer der heißen Abschnitte gegenüber dem aktuellen F414 bietet. Diese Version wird als Enhanced Performance Engine (EPE) bezeichnet und wurde teilweise durch das Bundesprogramm Integrated High Performance Turbine Engine Technology (oder IHPTET) finanziert.

Andere mögliche F414-Verbesserungen umfassen Bemühungen zur Reduzierung des Motorgeräuschs durch die Verwendung von entweder mechanischen oder fluidischen Chevrons und Bemühungen zur Reduzierung von Emissionen mit einer neuen Brennkammer mit eingeschlossenem Wirbel. Chevrons würden das Motorgeräusch reduzieren, indem sie eine Mischung zwischen der kühleren, langsameren Bypassluft und der heißeren, schnelleren Kernabluft bewirken. Mechanische Chevrons würden in Form von dreieckigen Ausschnitten (oder Verlängerungen) am Ende der Düse kommen, was zu einem "Haifischzahn" -Muster führte. Fluidische Chevrons würden arbeiten, indem sie unterschiedliche Luftströmungen um den Auspuff herum injizieren, um die gleichen Ziele wie bei der mechanischen Variante zu erreichen. Eine neue Brennkammer würde wahrscheinlich darauf abzielen, die Emissionen zu reduzieren, indem ein höherer Prozentsatz des Sauerstoffs verbrannt wird , wodurch die Menge an Sauerstoff reduziert wird, die verfügbar ist, um sich mit Stickstoff zu verbinden , der den Schadstoff NO x bildet .

Ab 2009 wurde der F414-EDE im Rahmen eines Vertrags der United States Navy für einen Demonstratormotor mit reduziertem spezifischen Kraftstoffverbrauch (SFC) entwickelt und getestet . Darüber hinaus hat General Electric F414-Triebwerke getestet, die mit einer zweiten Niederdruck-Turbinenstufe aus Ceramic Matrix Composites (CMC) ausgestattet sind. Der F414 stellt den ersten erfolgreichen Einsatz eines CMC in einem rotierenden Motorteil dar. Die Tests haben bewiesen, dass CMCs stark genug sind, um der Hitze- und Rotationsbelastung innerhalb der Turbine standzuhalten. Der Vorteil von CMC ist ein Gewicht von einem Drittel des Gewichts einer Metalllegierung und die Möglichkeit, ohne Kühlluft zu arbeiten, wodurch der Motor aerodynamisch effizienter und kraftstoffeffizienter wird. Die neue Turbine ist jedoch noch nicht serienreif, da weitere Konstruktionsänderungen erforderlich sind, um sie robuster zu machen.

Über 1.000 F414-Triebwerke wurden ausgeliefert und die Triebwerksfamilie hat bis 2010 über 1 Million Flugstunden absolviert.

Varianten

F/A-18 Super Hornets, angetrieben vom F414-GE-400
F414-GE-400
Fliegt in der Boeing F/A-18E/F Super Hornet . Auch für die ungebaute Marine-F-117N-Variante des F-117 Nighthawk vorgeschlagen .
F414-EDE
„Enhanced Durability Engine“ oder „EDE“ umfasst eine verbesserte Hochdruckturbine (HPT) und Hochdruckkompressor (HPC). Der HPT wurde überarbeitet, um etwas höheren Temperaturen standzuhalten und enthält aerodynamische Änderungen. Der HPC wurde von 7 auf 6 Stufen umgestaltet. Diese Änderungen zielten darauf ab, den SFC um 2 % zu reduzieren und die Haltbarkeit der Komponenten um das Dreifache zu erhöhen.
F414-EPE
"Enhanced Performance Engine" oder "EPE" enthält einen neuen Kern und einen neu gestalteten Lüfter und Kompressor. Bietet einen Schubschub von bis zu 20 Prozent und erhöht ihn auf 26.400 Pfund (120 kN), was ein Schub-/Gewichtsverhältnis von fast 11:1 ergibt.
F414M
Wird von EADS Mako/HEAT verwendet . Herabgesetzter Schub auf 12.500 lbf (55,6 kN) trocken und 16.850 lbf (75 kN) nass. Vorgeschlagen für internationale Versionen der koreanischen T-50- Serie von Trainern und Kampfflugzeugen, aber später durch ein neues Angebot mit einem Standard-F414 ersetzt.
F414G
Produziert für den Saab JAS 39 Gripen Demonstrator. Leicht modifiziert für den Einsatz in einem einmotorigen Gripen anstelle eines zweimotorigen Flugzeugs wie der F/A-18. Damit erreichte der Gripen Demonstrator Mach 1,2 im Supercruise (ohne Nachbrenner).
F414BJ
Vorgeschlagen für den Dassault Falcon SSBJ. Würde ohne Nachbrenner einen Schub von etwa 12.000 lbf (53 kN) erzeugen.
F414-GE-INS6
Indiens Aeronautical Development Agency (ADA) hat die F414-GE-INS6 als Antrieb für HAL Tejas Mark 2 der indischen Luftwaffe (IAF) ausgewählt. Indien bestellte im Oktober 2010 99 Triebwerke. Es produziert mehr Schub als frühere Versionen und verfügt über ein Full Authority Digital Electronics Control (FADEC)-System. Die Motoren sollen bis 2013 ausgeliefert werden.
F414-GE-39E (GE RM16)
Neue Version des F414G für den Saab JAS-39E/F Gripen.
F414-KI
Von General Electric und Hanwha Aerospace gemeinsam entwickelte Variante des F414-GE-400 für den südkoreanischen KAI KF-X , die gemeinsam von Hanwha Aerospace in Südkorea gefertigt und lokal montiert wird.
F414-GE-100
Eine speziell angefertigte Version, um das X-59 Quiet SuperSonic Technology X-Plane der NASA zu steuern . Abgeleitet von den Modifikationen des F414-GE-39E sind unterschiedliche Steuerungssoftware, Kraftstoffleitungen und das Fehlen von Montageschienen. Es wurden zwei Einheiten hergestellt.

Anwendungen

Spezifikationen (F414-400)

Daten von GE Aviation, Deagal.com und MTU Aero Engines

Allgemeine Eigenschaften

  • Typ: Turbofan mit Nachverbrennung
  • Länge: 154 Zoll (391 cm)
  • Durchmesser: 35 Zoll (89 cm)
  • Trockengewicht: 2.445 lb (1.110 kg) maximales Gewicht

Komponenten

Leistung

Siehe auch

Zugehörige Entwicklung

Vergleichbare Motoren

Verwandte Listen

Verweise

Externe Links