웨스팅하우스 J40

Westinghouse J40
J40
Westinghouse J40 1952.jpg
유형 터보제트
국기원 미국
제조사 웨스팅하우스 항공 가스 터빈 사단
주요 애플리케이션 맥도넬 F3H 데몬

웨스팅하우스 J40은 1946년부터 미국 해군 항공국(BuAer)의 요청에 따라 웨스팅하우스 항공가스터빈 사단이 설계한 초기 고성능 터보제트 엔진이다.BuAer는 이 디자인을 여러 대의 전투기와 폭격기에 사용할 계획이었다.그러나 초기 저전력 설계는 성공적이었지만, 이를 전체 설계 전력으로 확대하려는 시도는 실패했고, 결국 설계는 포기되어 '실패'와 '실패'로 간주되었다.

이 설계는 원래 애프터버너가 없는 해수면 정적 조건에서 7,500lbf(33kN)의 추력과 애프터버너가 장착된 10,900lbf 추력의 엔진을 요구하였다.보다 강력한 모델 9,500/13,700lbf 추력 버전은 다양한 에어프레임의 초기 엔진을 대체하기 위한 것이었다.총 13개의 다른 변주곡들이 계획되었다.BuAer는 고출력 엔진에 대한 필요성으로 인해 J40-WE-10 및 J40-WE-12 엔진 모두에 대해 포드 자동차 회사, 링컨 머큐리 사업부와 두 번째 소스 생산 계약을 체결하게 되었다.

고출력 버전은 압축기 설계에 결함이 있으며 적절한 제어 시스템이 없는 것으로 입증되었다.이로 인해 해군은 초기 저전력 엔진만을 보유하게 되었다.이것들은 결국 초기 비행 시험에 사용되었지만 대부분 사용할 수 없는 것으로 판명되었다.특히나 악명 높은 용도는 맥도넬 F3H-1N 데몬에 있었는데, 이 데몬은 소형 엔진으로 위험할 정도로 저전력인 것으로 판명되었다.이 설계는 현재 과체중인 기체 비행으로 인한 반복적인 사고와 항공기 상실로 이어진 수많은 엔진 고장으로 인해 신속하게 토대가 마련되었다.F3H-1N 프로그램 문제에 대한 정부 조사는 엔진 문제만으로 조종사들을 잃었는지 여부를 판단하지 못했다.접지된 에어프레임은 폐기되거나 지상 훈련용으로 사용되었다.F3H-2N은 앨리슨 J71 엔진을 사용했다.

J40 프로그램은 1955년에 종료되었고, 그 때쯤이면 전력 공급에 필요한 모든 항공기가 접지되거나 취소되거나 대체 엔진을 사용하도록 재설계되었다.J40의 실패는 가장 많은 군사 프로그램에 영향을 준 것들 중 하나이다.프로그램 실패는 주로 웨스팅하우스에 의한 연구와 실험 자원에 대한 투자가 부족하여 엔진의 다양한 모델과의 문제를 해결할 수 없었기 때문이다.1953년 웨스팅하우스는 롤스로이스와 협력하여 성능은 비슷하지만 생산량은 훨씬 더 높은 뛰어난 설계로 성숙된 에이본에 기반한 엔진을 제공했다.웨스팅하우스는 1965년까지 6200lbf(28kN) 추력, 축소판인 12,000lbf(53kN) 에이본 300 시리즈 엔진 XJ54도 미국 시장을 찾지 못하면서 항공기 엔진 사업에서 손을 뗐다.[1]

J57은 또한 미국 해군으로서는 결코 용인할 수 있는 형태로 완전히 구체화되지 않았던 비참한 Westinghouse J40을 대체하게 될 것이다.

— Thomas Gardner, F-100 Super Sabre at War

개발

J40 1953년 USS Coral Sea에서 XF3H-1 프로토타입 구동

웨스팅하우스 전기 회사는 1945년에 웨스팅하우스 항공 가스 터빈 사업부를 설립했다.제너럴 일렉트릭과 함께 웨스팅하우스는 터빈 설계에 대한 광범위한 경험을 가지고 있었는데, 이들은 완전히 새로운 설계 개념에 대한 경험이 거의 없는 기존의 항공 엔진 제조업체들보다 그들을 앞서게 했다.미국의 대부분의 초기 엔진들이 영국 제트기의 재설계된 버전인 반면, J30은 진정으로 미국인이 디자인한 최초의 터보제트로, 맥도넬 FH 팬텀에서 사용되었다.확대된 J34는 도입 당시 구식이었으나 적당히 성공했다.급속한 산업 진전에 따른 새로운 디자인이 필요했다.

J40은 웨스팅하우스가 터보제트 엔진 시장에서 두각을 나타낼 수 있는 큰 기회를 제공했다.미 해군은 웨스팅하우스에서 세 개의 다른 엔진 회사들에 대해 신세대 제트기의 성패를 걸 때 이 회사에 대해 큰 자신감을 보였다.해군 항공국이 개발을 위해 계약한 것은 1947년 6월이었다.시제품 엔진은 1948년 11월에 처음 가동되었다.닐 D 중령이 1949년 4월호 해군 항공 기밀 회보 기사에 따르면.항공발전소국 하클러로드 "엔진이 현재까지 성공적으로 작동하고 있다"50시간의 비행실증 시험은 1949년 6월까지, 그리고 150시간의 자격시험은 1949년 12월까지 수행될 예정이었다.

J40은 현재 운행 중인 엔진의 2배의 추력을 전달하기 위해 설계되었으며 애프터버너를 장착한 J40-WE-8은 단일 엔진으로 많은 신형 해군 항모 기반 전투기에 전력을 공급할 수 있었다.여기에는 Grumman XF10F Jaguar 가변 스윕 날개 범용 전투기, 맥도넬 F3H 데몬 및 더글러스 F4D 스카이레이 요격기가 포함되었다.애프터버너에서 15,000파운드힘(67 kN) 이상의 추력 성장이 예상되었다.애프터버너가 없는 버전인 J40-WE-6은 더글라스 A-3D 스카이워리어 쌍발 엔진 수송기 기반 폭격기에 전력을 공급하기 위한 것이었다.

J40-8은 직경이 40인치(1,000mm)가 조금 넘었지만 길이가 7.6m에 불과했으며 부속품과 애프터버너를 포함했다.그것의 무게는 거의 3,500 파운드 (1,600 kg), 그리고 -6은 거의 7피트 (2.1 m) 더 짧고, 약 600 파운드 (270 kg) 더 가볍다. 왜냐하면 그것은 애프터버너가 없었기 때문이다.

1949년에는 연료소비가 더 좋은 9,500파운드힘(42kN) 추력을 개발하는 고출력 J40-WE-12 비후연버닝 버전이 A3D에 제안되었고, 전투기 프로젝트에 13,700파운드힘(61kN) 추력을 개발하는 애프터버닝 버전(J40-WE-10)이 제안되었다.두 버전 모두 받아들여졌고 에어프레임이 사용하도록 설계된 엔진이 되었다.저출력 조기 개발 모델은 이제 고출력 엔진을 사용할 수 있을 때까지 지상 및 초기 비행 시험에만 사용되도록 되어 있었다.

해체

그 큰 엔진의 개발은 장기화되었다.1949년 12월에 완성될 예정이었던 150시간의 중요한 자격시험은 예정보다 1년 늦은 1951년 1월에야 완료되었다.애프터버너는 특히 문제가 많았다. 엔진의 애프터버닝 버전인 J40-WE-8은 1952년 8월까지 150시간의 자격요건을 통과하지 못했다.그 결과 애프터버너가 없는 J40-WE-6 엔진을 초기 시험용으로 사용해야 해 비행시험 프로그램이 지연됐다.

초기에는 엔진의 저출력 버전도 신뢰성 문제로 인해 사용할 수 없는 것으로 간주되었다.A3D는 대체 엔진으로 성공을 증명하겠지만 F3H-1은 저출력 엔진을 이용한 아음속 성능으로 강등되어 고출력 앨리슨 J71을 대체한 후에도 아음속 성능을 계속 유지했다.F3H-1은 고장으로 간주되지만 초기 초음속 공군의 센츄리 시리즈 전투기와 경쟁할 수 있었다고 한다.[2]실제로 개발에서 나온 데몬은 XF3H-1보다 무거운 8000lb(3600kg)가 넘는 미사일로 무장한 전천후 전투기로 고출력 J71조차 성능을 회복하지 못했다.

F3H-1N 데몬 단엔진 제트 전투기 F3H-1N은 처음에는 J40의 불신성과 저출력 J40-WE-22A 엔진으로 훨씬 무거운 기체를 비행하는 어려움 때문에 심한 실망감을 느꼈다.기체 설계는 고출력 J40-WE-10이 발전소가 될 것으로 가정했었다.이 첫 번째 생산품인 데몬스는 6대의 항공기와 4명의 조종사를 잃은 후 J71 엔진을 수용하기 위한 재설계 작업에 착수했다.[3]데몬을 J71로 옮기기로 한 결정은 초기 생산 배치가 등장하기 훨씬 전에 일어났고, J71에 적합한 애프터버너가 개발되면서 뷰어는 웨스팅하우스 J40-WE-22A와 -22엔진을 탑재한 초기 항공기를 받아들이기로 결정했다.이 결정은 1955년 의회의 검토 아래 내려졌고 의회로부터 날카로운 비판을 받았다.타임지는 해군이 웨스팅하우스에서 추진한 모든 F3H-1 데몬스에 대한 그라운딩 작업을 "피아스코"라고 불렀는데, 21대의 비행기로 2억 달러의 손실을 입은 해군 지상 훈련에만 사용할 수 있었다.[4]J40의 한 고점은 1955년 데몬에서 71초 만에 10,000피트(3,000m)의 비공식 클림브 기록을 세운 것이다.[3]

기체를 재설계하고 확대해야 했기 때문에 대체 엔진은 쉽게 접지된 악마들에 장착할 수 없었다.이 재설계가 J71을 수용하기 위해 이루어졌을 때, 전천후 항공기의 증가하는 무게에 대응하기 위해 날개 면적도 확대되었다.다른 엔진을 보다 쉽게 수용하도록 설계된 F4D Skyray는 Pratt & Whitney J57에 의해 구동되는 생산에서 등장했다.

A3D는 비연소 J57 엔진도 함께 등장했다.F10F-1 프로그램은 주로 가변 스위프 날개와 제어 시스템에 대한 분해할 수 없는 공기역학적 문제로 인해 취소되었다.J40 엔진 문제는 시제품 비행 시험 동안 이차적으로 중요했다.

변형

XJ40-WE-2, XJ40-WE-4
사내 개발 엔진.
J40-WE-1
공군 버전의 J40-WE-8, 북미 X-10 UAV (X-10에 현존하는 두 개의 엔진은 OH, 데이턴에 있는 미 공군 박물관에 기체를 전시)
XJ40-WE-3
XJ40-WE-12의 첫 번째 제안 버전을 위한 공군 초기 명칭:
XJ40-WE-5
XJ40-WE-12의 축소된 블록 II/블록 III 버전에 대한 공군 명칭: 9,500–9,900lbf(42–44 kN)
J40-WE-6
2개의 Douglas XA3D-1 Skywarrior 프로토타입, Douglas XF4D-1 Skyray 프로토타입, McDonnell F3H Demon 시제품, Grumman XF10F Jaguar 시제품: 7,500lbf(33kN) 추력
J40-WE-8
애프터-버너가 장착된 사전 생산 엔진은 스카이레이, 데몬, 재규어의 -6 버전을 대체했다. (스미소니언 항공우주 박물관에 현존하는 엔진 1개): 10,900lbf(48kN) 추력
XJ40-WE-10
XJ40-WE-12의 실험 애프터버닝 버전.홍채형 애프터버너가 제작됐지만 실제 시공된 것은 1만3700lbf(61kN) 추력이다.
XJ40-WE-12
실험용 고출력 엔진.테스트 베드의 컴프레서 고장으로 4개 파괴됨: 9,500lbf(42kN) 추력
XJ40-WE-14
두 개의 스풀 설계(계약에 따라 배치되었지만 개발되지 않음): 12,000lbf(53kN) 추력
XJ40-WE-16
J40-WE-14의 애프터버닝 버전(계약 중이지만 개발되지 않음): 17,400lbf(77kN) 추력
XJ40-WE-18
콘베어 스케이트 프로그램용 J40-WE-10의 애프터버닝 버전을 수정하여 제안했지만 받아들여지지 않았다.제안서는 나중에 Martin Minelayer 항공기에 대해 수정되었지만 그 중 하나에 대해 받아들여지지 않았다: 대부분의 고도 기능이 제거된 11,400파운드힘(51kN) 추력.
XJ40-WE-20
J40-WE-10을 애프터버너로 개조해 최대 5만 피트까지 작동시켰지만, 제작되지 않았다.
J40-WE-22/-22A
J40-WE-8의 생산 버전, 서로 다른 제어 시스템을 사용하는 두 모델. (National Navy Aviation Museum의 컷어웨이 전시용 1 -22A 범위): 10,900lbf(48kN) 추력
XJ40-WE-24
J40-WE-10 엔진의 초기 생산 감소 제안: 12,050–13,100 lbf(53.6–58.3 kN) 추력
XJ40-WE-26
J40-WE-12 엔진의 초기 생산 감소 제안: 9,500–9,900lbf(42–44 kN) 추력

적용들

사양(J40-WE-8)

데이터 위치 비행[5][6]

일반적 특성

  • 유형: 애프터버닝 터보제트
  • 길이: 300인치(7.6m)
  • 지름: 40인치(1m)
  • 건조 중량: 3,500 lb(1,600 kg)

구성 요소들

  • 컴프레서: 단일 스풀, 11단계 축방향(대부분의 선원이 엔진 컴프레서에 10단계가 있다는 오류로 표시됨), 50/50 동작/반복
  • 가연성 물질: 환상의
  • 터빈: 2단계
  • 연료 종류: JP-3, JP-4 및 100/130 avgas
  • 오일 시스템: 건조 섬프, 4.5 US 갤런(17l; 3.7imf gal), 오일/연료 열 교환기, 30초 반전 비행 제한

퍼포먼스

참고 항목

관련 목록

참조

  1. ^ 웨스팅하우스 전기
  2. ^ 밥 젤리슨 맥도넬 F3H 데몬
  3. ^ a b Boeing.com: F3H/F-3 데몬 파이터
  4. ^ 타임지 "데몬 온 더 그라운드" 1955년 11월 7일
  5. ^ 웨스팅하우스 터보제츠(1953년).비행기. 1953년 11월 13일 페이지 642
  6. ^ 에어로 엔진 1954년 (1954년)비행기. 1954년 4월 9일. 페이지 461
  • Dorr, Robert (2006-01-23). "Engine faults 'dashed' Demon's Navy career". Army Times. Retrieved 2008-05-29.
  • Green, William (1967). The World Guide to Combat Planes. Doubleday.
  • Kay, Anthony L. (2007). Turbojet History and Development 1930-1960 Volume 2:USSR, USA, Japan, France, Canada, Sweden, Switzerland, Italy and Hungary (1st ed.). Ramsbury: The Crowood Press. ISBN 978-1861269393.
  • "B-66 Destroyer / A3D Skywarrior". Retrieved 2006-10-12.
  • Christiansen, Paul J. (2015). Westinghouse J40 Axial Turbojet Family, Development History and Technical Profiles (1st ed.). Olney, MD: Bleeg Press LLC. ISBN 978-0692358528.