Ishikawajima-Harima F3 - Ishikawajima-Harima F3

F3
XF3 KASM001.jpg
IHI F3 Turbofan Motor
Art Turbofan
nationale Herkunft Japan
Hersteller IHI Corporation
Erster Lauf 1981
Hauptanwendungen Kawasaki T-4
Nummer gebaut ~ 550

Das Ishikawajima-Harima Heavy Industries (IHI) F3 ist ein Turbofan- Triebwerk mit niedrigem Bypass , das in Japan von Ishikawajima-Harima Heavy Industries für das Jet-Trainer-Flugzeug Kawasaki T-4 entwickelt wurde . Der erste Prototyp , der XF3, wurde 1981 hergestellt und flog erstmals im Juli 1985 mit dem XT-4. Etwa 550 wurden gebaut.

Design und Entwicklung

Ishikawajima-Harima begann Ende der 1970er Jahre mit der Entwicklung eines kleinen Turbofan-Triebwerks als Konkurrent für das neue Jet-Trainer-Flugzeug, das von Kawasaki Heavy Industries entwickelt wurde . Der Entwicklungsmotor wurde XF3 genannt und 1982 gegenüber dem SNECMA Turbomeca Larzac ausgewählt, um den XT-4- Trainer anzutreiben. Die frühen Entwicklungsmodelle des Motors erzeugten einen Schub von 12 kN (2.600 Pfund) , spätere Modelle (einschließlich des für den XT-4 ausgewählten Modells) erzeugten einen Schub von 16 kN (3.600 lbf).

Der Serienmotor wurde als F3-30 (alternativ als F3-IHI-30) bezeichnet und flog erstmals 1985 im XT-4-Flugzeug. Die Produktion des qualifizierten Motors begann ebenfalls 1985.

Nachdem der Motor und Flugzeug in der Produktion war gab es mehrere Vorfälle , bei denen eine oder zwei der Hochdruckturbinenschaufeln ausgefallen ist , um das Flugzeug zu zwingen Notlandungen zu machen. Eine Untersuchung ergab , dass der Turbinenabschnitt von einem Vibrations leidet Resonanzproblem, was zu der Turbinenschaufel Ausfällen. Die Klingen wurden verstärkt und modifiziert, um die Vibrationen zu dämpfen. Der Motor und das Flugzeug wurden 1990 wieder in Betrieb genommen.

Ab 1999 rüstete IHI die Feldmotoren mit einer neuen Hochdruckturbine aus, um deren Lebensdauer zu verlängern. Diese Variante des Motors war als F3-IHI-30B bekannt .

Im Jahr 2003 begann IHI mit der Aktualisierung des Motors mit einer fortschrittlicheren Full Authority Digital Engine Control (FADEC). Dieser aktualisierte Motor wurde als F3-IHI-30C bezeichnet .

XF3-400

Bald nach IHI auf der XF-3 zu arbeiten begann, begann sie für einen theoretischen eine leistungsstärkere Variante des Motors als Technologie - Demonstrator zu entwickeln Überschall Kämpfer . Dieser Motor wurde als XF3-400 bezeichnet. Es wurde für eine leistungsstärkere Nachverbrennungsversion des XF-3 entwickelt, die einen Schub von rund 34 kN (7.600 lbf) erzeugt. Eine besondere Eigenschaft dieses Motors war, dass er ein Schub-Gewichts-Verhältnis von 7: 1 aufweisen sollte, das höher war als bei jedem Motor ähnlicher Größe.

Die Arbeiten an diesem Motor begannen 1986 ernsthaft, und 1987 wurde ein Demonstrationsmotor gebaut und getestet. IHI erhielt 1992 offiziell einen Auftrag für den Motor, nachdem er in den vergangenen Jahren den Motor intern entwickelt und getestet hatte.

Der Hauptunterschied zwischen dem XF3-400 und dem Standard F3-30 besteht in der Einbeziehung eines Nachbrenners . Das Hinzufügen des Nachbrenners ist der Hauptgrund, warum der maximale Schub des -400 viel höher ist als der des -30. Weitere Änderungen betrafen Kompressor- und Turbinenschaufeln, die mithilfe von 3D- Techniken zur Berechnung der Fluiddynamik aerodynamisch optimiert wurden , sowie eine verbesserte Temperaturleistung in der Hochdruckturbine.

Ein Bericht aus dem Jahr 1998 ergab, dass das Schubvektoring auch in den XF3-400 integriert wurde.

Design

Der F3 ist ein Low-Bypass- Turbofan mit zwei Wellen (oder zwei Spulen) . Es verfügt über einen zweistufigen Lüfter (Niederdruckkompressor) auf der Niederdruckwelle, gefolgt von einem fünfstufigen Hochdruckkompressor auf der Hochdruckwelle. Der Motor verwendet eine ringförmige Brennkammer , die eine einstufige Hochdruckturbine gefolgt von einer einstufigen Niederdruckturbine speist. Die XF3-400-Variante enthält einen Nachbrenner nach der Niederdruckturbine, die Produktion F3 nicht.

Der zweistufige Lüfter verwendet breite Akkordblätter, und sowohl der Serien-F3 als auch der erweiterte XF3-400 verwenden denselben Lüfter. Im Gegensatz zum Lüfter unterscheidet sich der fünfstufige Kompressor zwischen dem F3 und dem XF3-400, wobei der fortschrittliche XF3-400 von Verbesserungen der 3D- Computational Fluid Dynamics (CFD) profitiert .

Die Hochdruckturbinenschaufeln sind Einkristallschaufeln und werden durch einen dünnen Luftfilm aus dem Inneren der Schaufeln gekühlt. Die Niederdruckturbinenschaufeln wurden wie der Hochdruckkompressor zwischen dem F3 und dem XF3-400 mithilfe von 3D-CFD verbessert.

Sowohl der F3 als auch der XF3-400 verwenden einen FADEC zur Motorsteuerung.

Varianten

XF3
Frühe Entwicklungsbezeichnung des F3-IHI-30. In dieser Phase des Programms wurden verschiedene Konfigurationen berücksichtigt.
F3-IHI-30
Serienvariante des Motors. Wird vom Kawasaki T-4 verwendet .
F3-IHI-30B
Serienversion des Motors mit einer verbesserten Hochdruckturbine.
F3-IHI-30C
Serienversion des Motors mit verbessertem FADEC.
IHI-17
XF3-400
Überschalltechnologie-Demonstratorvariante des Motors. Viel höherer Schub als die Produktion F3. Beinhaltet einen Nachbrenner und mehrere aerodynamische Verbesserungen.

Anwendungen

Technische Daten (F3-IHI-30)

Daten von

Allgemeine Eigenschaften

  • Typ: Doppelspulen- Turbofan
  • Länge: 200 cm
  • Durchmesser: 63 cm
  • Trockengewicht: 340 kg

Komponenten

  • Kompressor: axial , 2-stufiger Niederdruckkompressor, 5-stufiger Hochdruckkompressor
  • Brennkammern : ringförmig
  • Turbine : einstufige Hochdruckturbine, zweistufige Niederdruckturbine

Performance

Siehe auch

Verwandte Entwicklung

Vergleichbare Motoren

Verwandte Listen

Verweise