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F119
Pratt y Whitney F119.JPEG
Motor F119 en prueba
EscribeTurbofan
origen nacionalEstados Unidos
FabricantePratt y Whitney
Principales aplicacionesF-22 Raptor
Número construido507
Desarrollado enPratt y Whitney F135

El Pratt & Whitney F119 , designación de la compañía PW5000 , [1] es un motor turboventilador de postcombustión desarrollado por Pratt & Whitney para el caza táctico avanzado Lockheed Martin F-22 Raptor .

El motor ofrece un empuje en la clase de 35.000 lbf (156 kN) y está diseñado para supercruceros . Con casi un 22% más de empuje con un 40% menos de piezas que su predecesor F100 , el F119 permite velocidades de supercrucero sostenidas de hasta Mach 1.8. [2] [3] Las boquillas del F119 incorporan tecnología de vectorización de empuje 2D que les permite dirigir el empuje del motor ± 20 ° en el eje de cabeceo para dar al F-22 una mejor maniobrabilidad.

El derivado del F119, el Pratt & Whitney F135 , produce hasta 43,000 lbf (190 kN) de empuje para el Lockheed Martin F-35 Lightning II . [4]

Historia

El F119 resultó del programa Joint Advanced Fighter Engine (JAFE) a principios de la década de 1980 destinado a suministrar el motor para el Advanced Tactical Fighter (ATF) de la Fuerza Aérea . El diseño detallado de la presentación de Pratt & Whitney, designado internamente como PW5000, comenzó cuando se publicó la solicitud de propuestas (RFP) de JAFE en mayo de 1983. Los avances en la tecnología de motores, como los del programa Integrated High Performance Turbine Engine Technology (IHPTET), permitió que el diseño hiciera más trabajo con menos etapas, con el PW5000 con solo 6 etapas de compresor en comparación con las 10 etapas de compresor del F100 . Las turbinas de alta y baja presióneran de una sola etapa y contrarrotantes, lo que acortaba el motor al eliminar una fila de estatores y ahorrar peso. Las etapas del ventilador y el compresor debían utilizar rotores de paletas integrales (IBR) para reducir el peso y el costo y mejorar el rendimiento. La cámara de combustión, denominada Floatwall, elimina las soldaduras para mitigar el crecimiento de grietas debido al ciclo térmico. Esta tecnología permite que el motor alcance temperaturas centrales muy altas para cumplir con el requisito de alto empuje específico para el supercrucero. La RFP original pedía un empuje máximo en la clase de 30.000 lbf (133 kN). [5]

Pratt & Whitney y General Electric fueron seleccionados para fabricar motores prototipo, designados YF119 e YF120 respectivamente, para demostración y validación. El peso creciente del ATF requirió más empuje para cumplir con los requisitos de rendimiento, y el empuje máximo requerido aumentó en un 20% a 35,000 lbf (156 kN) de clase. El diseño de Pratt & Whitney cambió para incorporar un ventilador un 15% más grande, lo que aumentó la relación de derivación de 0,25 a 0,30. Sin embargo, a diferencia de General Electric, Pratt & Whitney no instaló su ventilador más grande en los YF119 aptos para volar para los demostradores de vuelo ATF para evitar posibles problemas de confiabilidad que pudieran surgir. En cambio, el ventilador revisado se probó extensamente en tierra en la Base de la Fuerza Aérea Wright-Patterson. Como resultado,Tanto el YF-22 como el YF-23 tuvieron un rendimiento más bajo con los YF119 que con los YF120.[6]

El 3 de agosto de 1991, Pratt & Whitney obtuvo el contrato de EMD para el motor ATF, mientras que el equipo Lockheed / Boeing / General Dynamics ganó el contrato para el fuselaje ATF. Si bien el YF119 tenía un diseño más convencional en comparación con el YF120 de ciclo variable de General Electric, Pratt & Whitney acumuló muchas más horas de prueba y enfatizó el menor riesgo. El F119-PW-100 de producción se instaló en el F-22A de producción . [7]

Diseño

El F119 es un turbofan de derivación baja de flujo axial de dos carretes. Tiene un ventilador de tres etapas impulsado por una turbina de baja presión de una etapa y un compresor de alta presión de seis etapas impulsado por una turbina de alta presión de una etapa. El ventilador sin cubierta tiene aspas de ventilador de titanio huecas de cuerda ancha y relación de aspecto baja que están soldadas por fricción lineal a los discos para formar blisks de una sola pieza. Los estatores del compresor y la boquilla de vectorización de empuje utilizan una aleación de titanio resistente a las quemaduras llamada Aleación C, con la primera fila de estatores variable para aumentar el margen de sobretensión. La cámara de combustión anular Floatwall asegura la combustión limpia del combustible y reduce la generación de NOx. Las palas de la turbina de alta presión están hechas de superaleaciones monocristalinase impacto enfriado usando aire del compresor de alta presión. Los dos carretes giran en sentido contrario, lo que se traduce en un ahorro de peso debido a la eliminación de una fila de estatores. El requisito de que el ATF sea supercrucero o vuele en supersónico sin poscombustión da como resultado una relación de derivación muy baja de 0,3 para el F119-PW-100 a fin de lograr un alto empuje específico . El F119 tiene control de motor digital de autoridad total redundante dual ( FADEC ). [8]

El postquemador de tres zonas, o aumentador, contribuye al sigilo de la aeronave al tener inyectores de combustible integrados en paletas curvas gruesas recubiertas con materiales cerámicos absorbentes de radar (RAM). Estos álabes reemplazan las tradicionales barras de pulverización de combustible y los soportes de llama y bloquean la línea de visión de las turbinas. La boquilla puede vector ± 20 ° en el eje de cabeceo para mejorar la maniobrabilidad de la aeronave y consta de dos flaps en forma de cuña para el sigilo. Las boquillas también contribuyen a reducir la firma infrarroja al aplanar la columna de escape y facilitar su mezcla con el aire ambiental a través de los vórtices del cobertizo. [9] El motor tiene una vida útil de 8,650 ciclos acumulados totales. [10]

Historial operativo

Las pruebas en tierra del F119-PW-100 se realizaron por primera vez en febrero de 1993. Los motores volaron por primera vez en el vuelo inaugural del F-22 el 7 de septiembre de 1997. Se produjeron un total de 507 motores. [11]

En 2013, Pratt ayudó al Centro de Mantenimiento Pesado (HMC) del F119 en la Base de la Fuerza Aérea Tinker, Oklahoma, en la primera revisión del depósito de un motor F119. [12]

Variantes

  • YF119-PW-100L : motor prototipo del YF-22 ; clase de empuje nominal de 30.000 lbf.
  • YF119-PW-100N : motor prototipo del YF-23 ; clase de empuje nominal de 30.000 lbf.
  • F119-PW-100 : motor de producción para el F-22A con un ventilador más grande y una relación de derivación aumentada (BPR) clasificado para una clase de empuje de 35.000 lbf.
  • YF119-PW-611 : Motor prototipo del X-35 .
  • YF119-PW-614 : Motor prototipo del X-32 .

Aplicaciones

  • Boeing X-32 (YF119-PW-614)
  • Lockheed YF-22 (YF119-PW-100L)
  • Lockheed Martin F-22 Raptor (F119-PW-100)
  • Lockheed Martin X-35 (YF119-PW-611)
  • Northrop YF-23 (YF119-PW-100N)

Especificaciones (F119-PW-100)

Ventilador YF119
Boquilla de vectorización de empuje YF119-PW-100L

Datos de Pratt & Whitney, [13] Museo Nacional de la Fuerza Aérea de EE. UU., [14] RAND, [15] Semana de la Aviación, [16] USAF. [17]

Características generales

  • Tipo: turboventilador aumentado de flujo axial de dos carretes
  • Longitud: 16 pies 11 pulgadas (516 cm)
  • Diámetro: Aprox. 46 pulgadas (120 cm)
  • Peso seco: 3.900 lb (1.800 kg)

Componentes

  • Compresor: ventilador de 3 etapas, compresor de alta presión de 6 etapas
  • Relación de derivación : 0,30: 1
  • Combustores : combustor anular
  • Turbina : turbinas contrarrotantes de 1 etapa de alta presión y 1 etapa de baja presión
  • Boquilla : vectorización bidimensional convergente-divergente

Rendimiento

  • Empuje máximo :
    • 26.000 lbf (116 kN) (empuje militar)
    • > 35.000 lbf (156 kN) (con postquemador ) [N 1] [18]
  • Relación empuje-peso : 6.7: 1 (seco), 9.0: 1 (postcombustión)

Ver también

Desarrollo relacionado

  • Pratt y Whitney F135

Motores comparables

  • General Electric YF120
  • Saturno AL-41
  • Xian WS-15

Listas relacionadas

  • Lista de motores de aviones

Referencias

  1. ^ El empuje real está en el rango de 37.000 a 39.000 lbf (164,6 a 173,5 kN)
  1. ^ "Designaciones de motores aeronáuticos militares de Estados Unidos" . www.designation-systems.net . Consultado el 16 de abril de 2018 .
  2. ^ Datos de prueba de vuelo del F-22 archivados el 18 de junio de 2006 en la Wayback Machine . consultado el 8 de agosto de 2007.
  3. ^ Último de su tipo. Flightglobal.
  4. ^ "Estadísticas del kit de medios F-35 Joint Strike Fighter (ZIP, 98,2 KB)" . jsf.mil . Archivado desde el original el 26 de junio de 2019 . Consultado el 16 de abril de 2018 .
  5. ^ Aronstein págs. 211-215
  6. ^ Aronstein págs. 221-222
  7. ^ Aronstein págs. 227
  8. ^ "Pratt y Whitney F119" . Forecast International .
  9. ^ Katz, Dan (7 de julio de 2017). La física y las técnicas del sigilo infrarrojo . Semana de la aviación . Consultado el 12 de abril de 2019 .
  10. ^ "F119 de Pratt & Whitney demuestra capacidad de vida completa" . Pratt y Whitney . 10 de septiembre de 2010 . Consultado el 12 de mayo de 2019 .
  11. ^ Majumdar, Dave (17 de enero de 2013). "Pratt & Whitney para entregar el último motor F-22 Raptor" .
  12. ^ PRNewswire. "Pratt & Whitney, reacondicionamiento completo del primer depósito de la fuerza aérea estadounidense de un motor F119" . providencejournal.com . Consultado el 16 de abril de 2018 .
  13. ^ "Motor F119" . Pratt y Whitney . Archivado desde el original el 21 de julio de 2014 . Consultado el 28 de noviembre de 2012 .
  14. ^ "Fichas técnicas: Turbofan aumentado Pratt & Whitney YF119-PW-100L" . archive.org . 14 de diciembre de 2014 . Consultado el 16 de abril de 2018 .
  15. ^ Adquisición de motor a reacción militar , RAND, 2002.
  16. ^ Bill Sweetman (3 de noviembre de 2014). "El diseño del caza furtivo J-20 equilibra la velocidad y la agilidad". Semana de la aviación y tecnología espacial. Consultado el 8 de noviembre de 2014.
  17. ^ Ficha técnica del F-22 Raptor . USAF, marzo de 2009.
  18. ^ AIR International, julio de 2015, p. 63
  • Aronstein, David C .; Hirschberg, Michael J. (1998). Caza táctica avanzada a F-22 Raptor: orígenes del caza de dominio aéreo del siglo XXI . Arlington, Virginia: Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica. ISBN 978-1-56347-282-4.

Enlaces externos

  • Pratt y Whitney F119
  • Página F119 en GlobalSecurity.org