프랫앤휘트니 F100

Pratt & Whitney F100
F100
시험중인 F-15 이글용 F100
유형 터보팬
국가원산지 미국
제조자 프랫 앤 휘트니
첫 번째 실행 1970년대
주요어플리케이션 F-15 이글
F-15E 스트라이크 이글
F-16 파이팅 팰콘
노스롭 그루먼 X-47B
로 발전했습니다. 프랫앤휘트니 F401
프랫앤휘트니 PW1120

프랫 앤 휘트니 F100(기업명 JTF22[1])은 1965년 F-15 이글이 된 미 공군의 "FX"에 동력을 공급하기 위해 프랫 앤 휘트니가 설계 및 제조한 후 연소식 터보팬 엔진입니다. 엔진은 F401과 함께 개발될 예정이었지만, F401은 나중에 비용과 신뢰성 문제로 인해 폐기되었습니다. F100은 또한 공군의 LWF(Lightweight Fighter) 프로그램을 위한 F-16 Fighting Falcon의 동력이 될 것입니다.

발전

애프터버너 - 배기 내부의 동심링 구조

1967년, 미국 해군과 공군은 F-14 톰캣과 FX에 대한 공동 엔진 제안 요청서(RFP)를 발표했고, 이는 1970년 F-15 이글로 이어진 평행 전투기 디자인 경쟁이 되었습니다. 이 엔진 프로그램은 IEDP(Initial Engine Development Program)라고 불리며, Wright-Patterson AFB의 항공 시스템 부서(ASD)에서 자금을 지원받고 관리되었습니다. ASD 하에서, FX 항공기와 엔진 정의 단계를 모두 관리하는 시스템 프로젝트 사무소 간부가 배정되었습니다. 공군 추진 연구소의 터빈 엔진 부서는 ASD 시스템 엔지니어링의 기술적 위험 평가를 지원하는 지원 역할을 맡았습니다. 나중에 F-15를 선택하면서 ASD 엔지니어링 간부는 F-15 시스템 프로젝트 사무소가 되었습니다.[2]

조절식 배기 노즐 수축

IEDP는 경쟁력 있는 엔진 설계/시연 단계를 거쳐 엔진 설계/시연 단계로 개발되었으며, 엔진 설계/개발 프로그램 중 하나를 선택했습니다. General Electric and Pratt & Whitney는 추력을 향상시키고 무게를 줄여 추력 대 무게 비율 8을 달성하는 것을 목표로 약 18개월 프로그램을 계약했습니다. IEDP가 끝날 무렵 제너럴 일렉트릭과 프랫 & 휘트니는 FX 경쟁에서 선정된 맥도넬 더글러스 F-15 항공기의 엔진 후보에 대한 제안서를 제출했습니다. 프랫 앤 휘트니 제안서가 수상작으로 선정되었고 엔진은 F100으로 지정되었습니다.[3] 공군은 1970년 프랫 앤 휘트니에 F100-PW-100(USAF)과 F401-PW-400(USN) 엔진 개발 및 생산 계약을 체결했습니다. 해군은 계획된 F-14B와 XFV-12 프로젝트에 엔진을 사용할 예정이었으나 비용과 신뢰성 문제로 인해 F-111이 실패한 후 주문을 축소하고 나중에 취소하기로 결정했으며 F-14에는 F-111의 프랫 & 휘트니 TF30 엔진을 계속 사용하기로 결정했습니다.[4][5]

설계 및 변형

F100은 터보팬 엔진 연소 후 축류인 트윈 스풀입니다. 2단 저압 터빈으로 구동되는 3단 팬과 2단 고압 터빈으로 구동되는 10단 압축기가 있습니다. 최초의 F100-PW-100 변형은 완전한 후 연소기에서 거의 24,000 lbf (107 kN)의 추력을 발생시키며, 무게는 약 3,000 lb (1,361 kg)로 목표 추력 대 중량비 8을 달성하고 F-15에 원하는 추력 대 중량비 1:1 이상을 제공합니다.

F100-PW-100

버지니아 항공우주센터에 전시된 F100-PW-100

F100-PW-100은 1972년 F-15 이글을 타고 처음 비행하여 최고 연속출력 12,410 lbf (55.2 kN), 군사력 14,690 lbf (65.3 kN), 연소 후 5분 제한으로 23,930 lbf (106.4 kN)의 추력을 발휘했습니다. 야심찬 성능 목표에서 비롯되는 엔진의 첨단 특성으로 인해 높은 마모, 정체, 버너 시동 후 "하드" 등 서비스 초기에 수많은 문제가 발생했습니다.[6] 이러한 "힘든" 시동은 애프터 버너의 시동 실패 또는 시동 후 꺼짐으로 인해 발생할 수 있습니다. 두 경우 모두 엔진 배기 장치에 의해 제트 연료의 대형 제트가 켜지면서 고압파가 발생하여 엔진이 정지합니다. 이러한 정체 스톨은 일반적으로 높은 마하 및 높은 고도에서 발생합니다. 상태가 교정되지 않을 경우 터빈을 심각하게 손상시킬 수 있습니다. 문제는 조종사들이 사용 가능한 과도한 추진력으로 인해 이전의 전투기와 엔진보다 훨씬 더 급격한 스로틀 변경을 함으로써 발생했습니다. 1980년대 초 F100-PW-220의 개발로 초기의 문제들은 결국 -100으로 업그레이드될 수 있었습니다.

F100-PW-200

F-16 Fighting Falcon은 F100-PW-200과 함께 서비스를 시작했습니다. -100과 비교했을 때 -200은 단일 엔진 신뢰성과 거의 동일한 추력 평가를 위해 추가적인 중복 기능을 가지고 있습니다. 특히 -200에는 버너 시동 후 고압파의 심각도를 '딱'에서 '딱' 줄인 '근접 스플리터'가 도입됐습니다. 이로 인해 정체 현상이 발생하는 비율이 크게 줄었고, F-16의 -200은 F-15의 -100보다 훨씬 더 나은 신뢰성을 보였습니다. 마찬가지로, 이러한 문제들은 결국 -200도 업그레이드할 수 있는 F100-PW-220에 의해 해결되었습니다.

F100-PW-220/220E

F100-100/200의 불만족스러운 신뢰성, 유지 보수 비용 및 사용 수명으로 인해 Pratt & Whitney는 결국 이러한 문제를 해결하기 위해 엔진을 업그레이드해야 한다는 압박을 받았습니다. 공군은 또한 F100의 경쟁자로 제너럴 일렉트릭 F101 파생 전투기 엔진에 자금을 지원하기 시작했는데, F110은 프랫 앤 휘트니로부터 더 긴급한 요구를 강요하기 위해 F100의 경쟁자가 되었습니다. Pratt & Whitney의 개선 노력의 결과는 F100-PW-220으로 -100에서 거의 모든 스톨 정체 및 증강기 불안정 문제를 제거하고 디포 오버홀 사이의 시간을 두 배로 늘렸습니다. 신뢰성과 유지보수 비용도 획기적으로 개선되었으며, 엔진에는 디지털 전자 엔진 컨트롤(DEEC)이 내장되어 있습니다. -220 엔진은 -100/200의 정적 추력보다 약간 낮은 14,590 lbf(64.9 kN), 연소 후 23,770 lbf(105.7 kN)의 정적 추력을 생성하지만 -220은 대부분의 외피를 가로지르는 동적 추력이 더 우수합니다.

F100-220은 1986년에 도입되었으며, F-15 또는 F-16에 장착되어 -100/200을 점차 대체하고 있습니다.[7] 1984년 미국 공군은 대체 전투기 엔진(AFE) 프로그램을 도입하여 엔진 계약을 경쟁을 통해 수여하고, -220은 제너럴 일렉트릭 F110-GE-100과 경쟁하는 프랫 & 휘트니의 AFE 프로그램의 첫 번째 모델이 되었습니다. F-16C/D Block 30/32s는 기존의 F100-200/220 엔진(Block 32) 또는 F110-100(Block 30)을 수용할 수 있는 공통 엔진 베이를 장착한 최초의 제품이었습니다. F100-PW-220U는 노스럽 그루먼 X-47B UCAV에 동력을 공급합니다. -100 및 -200 시리즈 엔진은 -220 사양과 동일하게 업그레이드될 수 있습니다. 220E의 "E" 약어는 "동일한"을 의미하며, 이와 같이 업그레이드된 엔진에 부여됩니다.

F100-PW-229

F100-PW-229와 그 경쟁사인 제너럴 일렉트릭 F110-GE-129는 1980년대에 개선된 성능 엔진(IPE) 프로그램을 통해 미국 공군이 전술 항공기에 대한 더 큰 힘을 추구한 결과입니다. PW1128이라는 회사명으로 개발되었으며, -229는 -220의 신뢰성과 내구성 향상은 물론 향상된 DEEC를 포함하고 있습니다. 이전 모델에 비해 -229는 터빈 입구 온도가 높고 공기 흐름이 248lb/s(112kg/s), 바이패스 비율이 낮습니다.[8] 최초의 엔진은 1989년에 비행하여 17,800 lbf (79.2 kN)의 추력과 29,160 lbf (129.7 kN)의 추력을 생산했습니다. -229는 후기 모델 F-16C/D 블록 52s 및 F-15E에 동력을 공급합니다.

F-15 ACTIVE는 F100-PW-229에 3D 축 대칭 추력 벡터링 노즐을 보여줍니다.

P/YBBN(Pratt & Whitney)은 3차원 축 대칭 추력 벡터링 노즐이 장착된 -229의 변형 모델로, 1990년대에 F-15 ACTIVE(통합 차량용 고급 제어 기술)에서 테스트되었습니다.[9]

2007년 F100-PW-229EEP(Engine Enhancement Package)는 디포 오버홀 간의 신뢰성과 누적 주기 수를 증가시키기 위해 개발을 시작했습니다. 이는 F100-PW-232의 기술을 적용하여 이루어졌으며, F-22의 경우 F119 프로그램의 기술과 발전을 통합하였으며, F-35의 경우 -229EEP의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229의 경우 -229-EEP는 업데이트된 터빈 재료, 냉각 관리 기술, 압축기 공기 역학, 분할 케이스(위 및 아래) 및 업데이트된 DEEC 소프트웨어를 통합합니다.[10] -229EEP의 공급은 2009년부터 시작되었습니다.

F100-PW-232

F100-PW-232는 원래 F100-PW-229A(Advanced)로 불렸으며, F-22를 위한 프랫 & 휘트니의 F119 엔진의 엔지니어링 발전과 기술, 그리고 -229의 운영 경험을 통합한 더욱 향상된 변형 모델로, 1990년대 후반부터 개발이 시작되었습니다.[11] -232와 경쟁 제품인 General Electric F110-GE-132는 모두 블록 30 변형 모델에 도입된 F-16의 모듈식 공통 입구 덕트(MCID), 즉 "Big Mouth" 입구를 최대한 활용하도록 설계되었습니다. 팬은 275lb/s(125kg/s)의 공기 흐름 증가를 위해 더 커졌고, 신뢰성을 높이기 위해 다시 설계되었습니다. 블레이드와 디스크가 일체형 블레이드 로터(IBR) 또는 블리스크(blisk)라고 불리는 하나의 부품으로 형성된 단계를 통합했습니다.[12] 또한 고정 장치는 더 나은 공기 역학을 위해 재설계되어 스톨 마진을 개선했습니다. -232는 중간 출력에서 20,100 lbf(89.4 kN)의 추력을, 애프터 버너에서 32,500 lbf(144.6 kN)의 추력을 낼 수 있습니다. 또는 -229와 동일한 추력 수준을 낼 수 있지만 검사 간격을 40% 증가시킬 수 있습니다. -232는 USAF가 추구하지 않았지만, 많은 개선 사항이 -229에 포함되었습니다.EEP를 사용하여 신뢰성과 검사 간격을 높입니다.[13][14]

도함수

주요 기사: Pratt & Whitney F401 및 Pratt & Whitney PW1120

F401은 F100의 해군 개발로 함께 설계되었습니다. F-14B 톰캣과 록웰 XFV-12에 동력을 공급할 계획이었으나, 비용과 개발 문제로 엔진이 취소되었습니다. PW1120 터보팬은 F100의 소형 파생형으로, F-4E 전투기의 개조형으로 장착되어 취소된 IAI 라비를 구동시켰습니다.

적용들

사양 (F100)

F100-PW-220

DTIC,[7] 플로리다 국제 대학교, 미국 공군[16] 국립 박물관 [15]자료

일반적 특성

  • 유형: 터보팬 연소 후
  • 길이 : 191인치 (485cm)
  • 직경: 34.8인치(88cm) 입구, 최대 외부 46.5인치(118cm)
  • 건조 중량 : 3,234파운드 (1,467kg)

구성 요소들

성능

F100-PW-229

Pratt & Whitney의[17][18] 데이터

일반적 특성

  • 유형: 터보팬 연소 후
  • 길이 : 191인치 (485cm)
  • 직경: 34.8인치(88cm) 입구, 최대 외부 46.5인치(118cm)
  • 건조중량 : 3,829파운드 (1,737kg)

구성 요소들

성능

  • 최대 추력:
    • 17,800파운드-포스(79kN) 중급 전력
    • 29,160파운드-포스(129.7kN)(애프터 버너 포함)
  • 전체 압력비: 32:1
  • 공기 질량 흐름: 248lb/s(112kg/s)
  • 터빈 입구 온도: 2,460°F(1,350°C)[19]
  • 특정 연료 소비량: Intermediate Power: 0.76 lb/(lbf·h) (77.5 kg/(kN·h)) Full afterburner: 1.94 lb/(lbf·h) (197.8 kg/(kN·h))
  • 추력 대 중량비: 7.8:1

참고 항목

관련발전

비교 엔진

관련 리스트

참고문헌

  1. ^ "Designations Of U.S. Military Aero Engines". www.designation-systems.net. Retrieved 17 April 2018.
  2. ^ Connors, pp. 382-385
  3. ^ Connors, pp. 385-391
  4. ^ 데이비스, 스티브 배틀 레전드, F-15 이글 및 스트라이크 이글. 런던: 에어라이프 출판사, 2002 ISBN 1-84037-377-6.
  5. ^ McDermott 1972, 1-5쪽
  6. ^ 페르난데스 1983, pp. 241–245, 251–254
  7. ^ a b "The Development of the F100-PW-220 and F110-GE-100 Engines: A Case Study of Risk Assessment and Risk Management" (PDF). dtic.mil. Archived (PDF) from the original on June 28, 2014. Retrieved 17 April 2018.
  8. ^ Frank W. Burcham; Donald L. Gatlin; James F. Stewart (1995). An Overview of Integrated Flight-Propulsion Controls Flight Research on the NASA F-15 Research Airplane (PDF) (Technical report). Edwards, CA: NASA Dryden Flight Research Center.
  9. ^ James W. Smolka; Laurence A. Walker; Major Gregory H. Johnson; Gerard S. Schkolnik; Curtis W. Berger; Timothy R. Conners; John S. Orme; Karla S. Shy; C. Bruce Wood; et al. (1996). F-15 ACTIVE Flight Research Program (PDF) (Technical report). Edwards, CA: NASA Dryden Flight Research Center.
  10. ^ "F100-PW-229 Engine Enhancement Package brochure" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2014-01-12. Retrieved 2014-01-12.
  11. ^ "Aerodynamics Mostly Settled On P&W's Newest F100". Aviation Week. 13 February 1998.
  12. ^ Norris, Guy (26 January 1999). "P&W starts F100-299A fan blade tests". Flight International.
  13. ^ "Fighter engine boasts P&W engineering". Flight Global. 24 February 2000.
  14. ^ "P&W completes series of tests on fifth-generation F100 engine". Aviation Week. 21 April 2000.
  15. ^ "Pratt & Whitney Engines, F100-PW-220/F100-PW-220E". Florida International University. Archived from the original on 5 March 2016.
  16. ^ "Pratt & Whitney F100-PW-220". National Museum of the United States Air Force. May 28, 2015.
  17. ^ P&W F100 상품 페이지. 2010년 8월 15일 Wayback Machine에서 아카이브됨
  18. ^ P&W F100-PW-229 상품카드
  19. ^ Clancy, Tom (2007). Fighter Wing: A Guided Tour of an Air Force Combat Wing. ISBN 978-0-425-21702-3.

서지학

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Pratt & Whitney F100과 관련된 미디어가 있습니다.