IHI Corporation F3

Charakterystyka
IHI Corporation F3 (char. F3-IHI-30)
XF3, prototyp F3, na wystawie w Japonii .

Budowniczy	IHI Corporation
Pierwszy lot	1985
posługiwać się	• Kawasaki T-4
Rodzaj	Turbowentylator z podwójnym korpusem o niskim stopniu rozcieńczenia
Długość	2000 mm
Średnica	630 mm
Masa	340 kg
składniki
Kompresor	• LP : 2 stopnie dmuchawy • HP : 5 stopni osiowych
Komora spalania	Pierścieniowy
Turbina	• HP : stopień 1 HP (napęd centralnego korpusu HP) • LP : 2 stopnie (napęd dmuchawy)
Występ
Maksymalny ciąg na sucho	16 kN
Maksymalny ciąg z PC	XF3-400: 34 kN
Stopień sprężania	11: 1
Stopień rozcieńczenia	0,9: 1

IHI Corporation F3 (IHI jest skrótem Ishikawajima-Harima Heavy Industries z Japonii : „石川島播磨重工業株式会社” ) jest turbowentylatorowe z niską proporcją bocznego, opracowanego w Japonii od IHI Corporation do płaszczyzny prowadzenia pojazdów Kawasaki T- 4 .

Pierwszy prototyp, XF3, został wyprodukowany w 1981 roku i po raz pierwszy przyleciałLipiec 1985. Od tego czasu wyprodukowano około 550 egzemplarzy.

Koncepcja i rozwój

Start programu

Przy wsparciu finansowym Instytutu Badań i Rozwoju Technicznego japońskiego Ministerstwa Obrony, Ishikawajima-Harima rozpoczął projektowanie i rozwój małego turbowentylatora pod koniec lat siedemdziesiątych XX wieku , aby zapewnić silnik do rywalizacji. napędu do nowego urządzenia treningowego opracowywanego wówczas przez Kawasaki Heavy Industries . Ten opracowany silnik, oznaczony jako XF3 , został skonfrontowany z francuskim silnikiem Snecma-Turbomeca Larzac (tym, który jest wyposażony w Alpha Jet , bardzo podobny do T-4) i został wybrany w 1982 roku do napędzania prototypu XT-4 przyszłości. samolot szkoleniowy. Wczesne przykłady rozwoju silników produkowane 12kN z pchnięcia , ale kolejne silniki, w tym jednego wybranego dla XT-4, produkowanego 16kN naporu.

Produkcja masowa i kwestie techniczne

Silnik w wersji produkcyjnej otrzymał oznaczenie F3-30 (czasami nazywany również F3-IHI-30 ), a pierwszy lot XT-4 odbył się w 1985 roku . W tym samym roku silnik uzyskał kwalifikację, a następnie rozpoczęła się produkcja seryjna.

Po rozpoczęciu produkcji samolotu i jego silnika doszło do kilku incydentów, w których jeden lub dwa etapy turbiny wysokociśnieniowej uległy awarii , zmuszając samolot do awaryjnego lądowania . Dalsze dochodzenie wykazało, że sekcja turbiny cierpiała na problemy z rezonansem , co doprowadziło do awarii jednej lub nawet dwóch z 60 łopatek w każdym ze stopni turbiny, zmuszając samolot, którego to dotyczy, do awaryjnego pojawienia się w bazie lotniczej Hamamatsu . Łopaty zostały następnie zmodyfikowane i wzmocnione w celu pochłaniania i tłumienia drgań, a silnik i samolot wróciły do czynnej służby w 1990 roku .

Ewolucje

Od 1999 roku IHI zaczęła aktualizować istniejące silniki, wyposażając je w nową turbinę wysokociśnieniową, aby przedłużyć ich żywotność. Ta modyfikacja zmieniła oznaczenie silnika, które następnie stało się F3-IHI-30B .

W 2003 roku IHI rozpoczęło kolejną aktualizację z bardziej zaawansowaną wersją systemu FADEC zapewniającego zarządzanie silnikiem. Ten silnik został oznaczony jako F3-IHI-30C .

XF3-400

Wkrótce po rozpoczęciu prac nad XF-3, IHI zaczęło opracowywać mocniejszą wersję silnika jako demonstrator technologiczny dla hipotetycznego naddźwiękowego myśliwca . Oznaczony jako XF3-400 , został zaprojektowany jako wersja XF3 z dopalaczem o wyższej wydajności , wytwarzająca siłę ciągu około 34 kN . Niezwykłą cechą tego silnika był stosunek ciągu do masy 7: 1, wyższy niż w jakimkolwiek innym silniku o podobnej wielkości.

Prace nad tym silnikiem rozpoczęto na początku 1986 roku , a silnik demonstracyjny został zmontowany i przetestowany w 1987 roku . Firma IHI formalnie otrzymała kontrakt na silnik w 1992 r. , Spędzając poprzednie lata na opracowywaniu i testowaniu silnika we własnym zakresie. Główną różnicą między XF3-400 a standardowym F3-30 jest dodanie dopalacza. Pozostałe zmiany dotyczą sprężarki i łopatek turbiny, które zostały zoptymalizowane dzięki komputerowemu modelowaniu 3D oraz lepszej odporności na wysokie temperatury w turbinie wysokiego ciśnienia.

Raport ujawnił w 1998 roku wykazały, że wektor oporowe urządzenie będzie również zintegrowany z XF3-400.

Charakterystyka

F3 to dwuskładnikowy silnik turbowentylatorowy o niskim stopniu rozcieńczenia. Na wale przeznaczonym do korpusu niskociśnieniowego sprężarka wyposażona jest w dwustopniową dmuchawę , natomiast na wale korpusu wysokociśnieniowego kompresor pięciostopniowy. Za sprężarkami znajduje się pierścieniowa komora spalania , która dostarcza gorące gazy do jednostopniowej turbiny wysokociśnieniowej oraz dwustopniowej turbiny niskiego ciśnienia. Dwa korpusy, odpowiednio niskiego i wysokiego ciśnienia, łączą turbiny z ich sprężarkami poprzez koncentryczne wały napędowe. Wersja XF3-400 zawiera kanał dopalania za stopniami turbiny niskiego ciśnienia, natomiast wersja produkcyjna F3 nie.

Dwustopniowa dmuchawa wykorzystuje szerokie struny i jest stosowana we wszystkich wersjach silnikowych, w tym w wersji z dopalaczem. W odróżnieniu od dmuchawy, sprężarki pięciostopniowe różnią się między wersją podstawową a tą wyposażoną w dopalanie, przy czym ta ostatnia korzysta z postępów technologicznych, takich jak modelowanie 3D dynamicznych przepływów zachodzących w silniku. Łopatki turbiny wykonane są z materiału monokrystalicznego i są chłodzone cienkim strumieniem powietrza krążącego wewnątrz. Jeśli chodzi o sprężarkę, turbiny w wersji dopalającej XF3-400 korzystały z modelowania 3D przed ich wyprodukowaniem. Obie wersje używają FADEC do sterowania ich działaniem.

Wersje

XF3 : Wyznaczenie eksperymentalnych przykładów tego, co miało stać się F3-IHI-30. Na tym etapie programu rozważano kilka różnych konfiguracji. Wytwarza siłę ciągu 12 kN ;
F3-IHI-30 : Wersja produkcyjna silnika używanego przez Kawasaki T-4 . Wytwarza siłę ciągu 16 kN ;
F3-IHI-30B : Wersja produkcyjna z ulepszoną turbiną wysokiego ciśnienia;
F3-IHI-30C : Wersja produkcyjna z zaawansowanym FADEC;
IHI-17
XF3-400 : naddźwiękowy demonstrator technologiczny wywodzący się z F3. Posiada dopalacz i ulepszenia aerodynamiczne i wytwarza znacznie większy ciąg niż produkcyjny F3 (34 kN ).

Aplikacje

Kawasaki T-4

Uwagi i odniesienia

(w) " IHI F3 ' , Aero Engines Jane (dostęp na 1 st stycznia 2017 )
(en) „ Japan Tackles F3 engine problems ” , magazyn Flight International , Flight Global / Archives, vol. 136 n O 4193,29 listopada 1989, s. 16 ( ISSN 0015-3710 , przeczytaj online [PDF] )
(w) „ Japanese Trainer Engine Selected ” , magazyn Flight International , Flight Global / Archives, tom. 122 n O 3.84011 grudnia 1982, s. 1677 ( OCLC 60626375 , przeczytaj online [PDF] )
(en) T. Hamada, M. Akagi, D. Toda, H. Shimazaki i M. Ohmomo, T-4 Inlet / Engine Compatibility Flight Test Results (zaprezentowane na 25th Joint AIAA / ASME / SAE / ASEE Propulsion Conference ) , Monterey, Kalifornia (USA), American Institute of Aeronautics and Astronautics,1989
(w) „ Japonia znalazła poprawkę dla T-4 Trainer ” , magazyn Flight International , Flight Global / Archives, Vol. 137 n O 4199,17 stycznia 1990, s. 27 ( ISSN 0015-3710 , przeczytaj online [PDF] )
(en) I. Kashikawa i M. Akagi, Research on a High Thrust-to-Weight Ratio Small Turbofan Engine (zaprezentowane na 31st AlAA / ASME / SAE / ASEE Joint Propulsion Conference and Wystawa) , San Diego, Kalifornia (USA), Amerykański Instytut Aeronautyki i Astronautyki,1995
(w) " Japan Future demonstrator myśliwca straguje " , Flight Global / Archives21 października 1998(dostęp na 1 st stycznia 2017 )