GTRE GTX-35VS Kaveri
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GTX-35VS Kaveri
GTX-35VS Kaveri.jpg
Motor GTRE GTX-35VS en el banco de pruebas
Escribepostcombustión turboventilador
origen nacionalIndia
FabricanteEstablecimiento de investigación de turbinas de gas
Primer intento1996
Principales aplicacionesHAL Tejas , HAL AMCA
Número construido9 [1]

El GTRE GTX-35VS Kaveri es un proyecto de turboventilador de postcombustión desarrollado por el Gas Turbine Research Establishment (GTRE), un laboratorio dependiente de la Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa (DRDO) en Bengaluru , India . Un diseño indio, el Kaveri originalmente estaba destinado a impulsar los modelos de producción del avión de combate ligero HAL Tejas (LCA) que está construyendo la Agencia de Desarrollo Aeronáutico . Sin embargo, el programa Kaveri no cumplió con los requisitos técnicos necesarios ni se ajustó a los plazos previstos y se desvinculó oficialmente del programa Tejas en septiembre de 2008.

Snecma , en un acuerdo con DRDO, está programado para revivir y certificar el motor como parte del acuerdo de compensaciones para 36 aviones Dassault Rafale comprados por India. [2]

Historia

Programa

En 1986, la Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa del Ministerio de Defensa de la India (DRDO) fue autorizada a lanzar un programa para desarrollar un motor autóctono para los aviones de combate ligeros. Ya se había decidido al principio del programa LCA equipar el avión prototipo con el motor turbofan de postcombustión General Electric F404 -GE-F2J3, pero si este programa paralelo tenía éxito, se pretendía equipar el avión de producción con este motor autóctono.

El DRDO asignó la responsabilidad principal del desarrollo a su Establecimiento de Investigación de Turbinas de Gas (GTRE), que tenía cierta experiencia en el desarrollo de motores a reacción. Se había desarrollado la GTX37-14U después de la quema de turborreactor , que presentó por primera vez en 1977, y fue el primer motor a reacción que ser diseñado enteramente en la India. [3] Le siguió un derivado del turboventilador, el GTX37-14UB. El GTRE volvió a la tecnología de turborreactores con el GTX-35 muy rediseñado, pero insatisfactorio.

Para el programa LCA, el GTRE volvería a adoptar un diseño de turboventilador que denominó GTX-35VS " Kaveri " (llamado así por el río Kaveri ). El desarrollo a gran escala se autorizó en abril de 1989 en lo que entonces se esperaba que fuera un programa de 93 meses con un costo proyectado de ₹ 3,82 mil millones (US $ 53,6 millones). El desarrollo de un motor nuevo suele costar hasta 2.000 millones de dólares, según ejecutivos de la industria de motores. [4]

Desarrollo

Los planes originales exigían la construcción de 17 prototipos de motores de prueba. El primer motor de prueba consistió solo en el módulo central (llamado " Kabini "), mientras que el tercer motor fue el primer ejemplo equipado con álabes guía de entrada variable (IGV) en las tres primeras etapas del compresor. El motor central de Kabini funcionó por primera vez en marzo de 1995. Las pruebas de funcionamiento del primer prototipo completo de Kaveri comenzaron en 1996 y los cinco ejemplos de prueba en tierra estaban en prueba en 1998; las pruebas de vuelo iniciales estaban previstas para finales de 1999, y su primer vuelo de prueba en un prototipo de LCA se realizará al año siguiente. [5] Sin embargo, el progreso en el programa de desarrollo de Kaveri se vio frenado por dificultades tanto políticas como técnicas.

En el año 2002, hay poca información había sido liberado públicamente sobre la naturaleza de la Kaveri 's desafíos técnicos, pero se sabe que el Kaveri tenía una tendencia a 'tirar' álabes de la turbina, lo que requería asegurar cuchillas de SNECMA (así como el control digital del motor sistemas). [6]

Los continuos problemas de desarrollo con Kaveri dieron como resultado la decisión de 2003 de adquirir el motor F404-GE-IN20 mejorado para los ocho aviones de producción en serie limitada (LSP) en preproducción y dos prototipos navales. La ADA otorgó a General Electric un contrato de 105 millones de dólares en febrero de 2004 para la ingeniería de desarrollo y la producción de 17 motores F404-IN20, cuya entrega comenzará en 2006.

A mediados de 2004, el Kaveri falló sus pruebas a gran altitud en Rusia, poniendo fin a las últimas esperanzas de presentarlo con el primer avión Tejas de producción . [7] Este desafortunado desarrollo llevó al Ministerio de Defensa de India (MoD) a ordenar 40 motores IN20 más en 2005 para los primeros 20 aviones de producción, y a apelar abiertamente a la participación internacional para completar el desarrollo del Kaveri . En febrero de 2006, la ADA otorgó un contrato a SNECMA por asistencia técnica para resolver los problemas de Kaveri . [8]

En diciembre de 2004, se reveló que el GTRE había gastado más de ₹ 13 mil millones (US $ 182,3 millones) en el desarrollo del Kaveri . Además, el Comité de Seguridad del Gabinete consideró que el Kaveri no se instalaría en el LCA antes de 2012 y revisó su estimación del costo total de desarrollo proyectado a ₹ 28,39 mil millones (US $ 398 millones). [9]

En abril de 2005, "Hay un buen progreso" en el desarrollo del motor Kaveri, dijo a The Hindu M. Natarajan, Asesor Científico del Ministro de Defensa . "Estamos planeando integrar un motor Kaveri prototipo en uno de los prototipos LCA en algún momento de 2007 para comprender los matices de un paquete de energía tan complejo", dijo además a The Hindu. [10]

En febrero de 2006, los expertos estadounidenses dijeron a pti que "Kaveri es verdaderamente un motor de clase mundial". "Estamos listos para unirnos en sociedad con la Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa para hacer que Kaveri funcione", dijo a PTI el general William J. Begert de Pratt and Whitney. Pero el secretario de DRDO, Natrajan, dijo a PTI que "Pero Kaveri es y seguirá siendo un proyecto indio". [11]

El 5 de febrero de 2007, el asesor científico del ministro de Defensa, M. Natarajan, dijo que casi del 90 al 93 por ciento del desempeño esperado se había cumplido y que el gobierno había expresado recientemente su interés por buscar socios para impulsar el programa. [12] Hasta el 11 de febrero de 2008, Kaveri se había sometido a 1.700 horas de pruebas y había sido enviado dos veces a Rusia para someterse a pruebas a gran altitud para las que India no tiene instalaciones. El motor también se está probando para impulsar la próxima generación de vehículos aéreos no tripulados . [13]

En julio de 2007, GTRE dividió el programa Kaveri en dos programas separados. Son el programa K9 + y el programa K10. El programa K9 + es un programa para probar el concepto de diseño completo y adquirir experiencia práctica en la integración de motores de aeronaves y pruebas de vuelo para cubrir una envolvente de vuelo truncada definida antes del lanzamiento de la versión de producción del motor K10 estándar. Mientras que el programa K10 es una sociedad conjunta (JV) con un fabricante de motores extranjero. El motor del programa K10 será el motor Kaveri estándar de producción final y tendrá menos peso y más empuje de recalentamiento junto con algunos otros cambios para cumplir con la intención del diseño original. [14]

En septiembre de 2008, se anunció que el Kaveri no estaría listo a tiempo para el Tejas y que se tendría que seleccionar una central eléctrica en producción. [15] El desarrollo del Kaveri por parte del GTRE continuaría para otras aplicaciones futuras. En noviembre de 2008 se anunció que el motor Kaveri se instalaría en LCA en diciembre de 2009, [16] aparentemente sólo para pruebas. [ cita requerida ]

En febrero de 2009, se publicó en Flightglobal que el GTRE había pasado ₹ 20 mil millones (US $ 280,4 millones) en el desarrollo del motor Kaveri desde 1989, pero la planta de energía sigue siendo el sobrepeso y no tiene la 21,000-22,500 lb f (93 –100 kN) de empuje que requiere su cliente. Natarajan le dijo a Flightglobal que el programa no se eliminará. "Un equipo de ingenieros de la fuerza aérea está trabajando con GTRE y ADA para abordar los problemas. Como proyecto en curso, la fuerza aérea participará en el punto de integrar la versión mejorada del motor con la aeronave", dijo a Flightglobal. "Las conversaciones con Snecma se han mantenido durante dos años", añade. "El desarrollo y las pruebas de vuelo del nuevo motor tomarán al menos de cinco a seis años".[17]

En diciembre de 2009, Kaveri-Snecma JV estaba probando la entrada por la puerta trasera en LCA. The People's Post informó que GTRE ha acordado desvincular a Kaveri de LCA, pero ha presentado una propuesta de que cuando los primeros 40 motores GE-404 en los dos escuadrones iniciales de LCA para la IAF, se eliminen gradualmente deberían ser reemplazados por el motor Kaveri-Snecma, en el futuro. [18]

El 3 de mayo de 2010, se habían completado aproximadamente 1880 horas de prueba del motor en varios prototipos de Kaveri Engine. Se han fabricado, ensamblado y probado un total de ocho motores Kaveri y cuatro motores centrales. Las pruebas de gran altitud en el motor central se han completado con éxito. [19]

En junio de 2010, el motor Kaveri basado en el nuevo núcleo de Snecma, un derivado mejorado del motor M88-2 que impulsa al caza francés Rafale, que proporciona 19.000-19.000 lb f (83-85 kN) de empuje máximo, está siendo considerado una opción por DRDO . [20]

Un comunicado de prensa en agosto de 2010, declaró que GTRE con la ayuda del Instituto Central de Motores de Aviación (CIAM) de Rusia está tratando de igualar el objetivo de ajuste fino del rendimiento del motor Kaveri. Hasta agosto de 2010, se había completado con éxito un hito importante que son las pruebas de altitud, simulando el rendimiento del motor Kaveri a diferentes altitudes y alcanzando una velocidad de Mach 1. Uno de los prototipos de Kaveri (K9) fue probado con éxito en vuelo en el Instituto de Investigación de Vuelo Gromov en Moscú, el 4 de noviembre de 2010.

La prueba se llevó a cabo en el banco de pruebas de vuelo en Gromov, con el motor en marcha desde el despegue hasta el aterrizaje, volando durante un período de más de una hora hasta una altitud de 6.000 m (20.000 pies). El motor ayudó al banco de pruebas de la aeronave IL-76 a volar a velocidades de 0,6 Mach en su vuelo inaugural, según la Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa (DRDO).

"Se encontró que el control del motor, el rendimiento y la salud durante el vuelo fueron excelentes. Con esta prueba, el motor Kaveri ha completado un hito importante en el programa de desarrollo", agregó. Después de completar estos hitos, el motor Kaveri es digno de volar. [21] [22] El motor Kaveri fue probado por primera vez en un banco de pruebas volador y las pruebas fueron un éxito. [23]

Hasta abril de 2011, la primera fase de las pruebas FTB del motor Kaveri se completó con éxito y continuarán las pruebas a partir de mayo de 2011. Las pruebas de vuelo realizadas con éxito hasta ahora son de hasta 12 km (39.000 pies) de altitud máxima y una velocidad máxima de avance de 0,7 Mach . [24]

En su informe anual para 2010-2011, el Contralor y Auditor General de la India señaló que se habían gastado ₹ 18,92 mil millones (US $ 265,3 millones) en desarrollo, y que solo se habían cumplido dos de los seis hitos prescritos. Entre sus deficiencias, CAG dice que el peso del motor era más alto que las especificaciones de diseño, siendo de 1.235 kg (2.723 lb) contra 1.100 kg (2.400 lb), y no hubo avances en el desarrollo de los sistemas de control del motor, la turbina y el compresor. [25]

El 21 de diciembre de 2011, "se desarrollaron 9 prototipos de motores Kaveri y 4 prototipos de motores Kabini (Core)", dijo el entonces ministro de Defensa AK Antony en Rajya Sabha . Más adelante, hasta el momento se han realizado 2050 horas de vuelo de prueba de motores. Se completaron 27 vuelos de 55 horas de duración en aviones IL-76 del banco de pruebas, así como se registró una altitud máxima de avance de 12 km (39,000 pies) y una velocidad máxima de avance de 0,7 Mach . [1]

Problemas

El programa Kaveri ha atraído muchas críticas debido a su objetivo ambicioso, el tiempo de desarrollo prolongado, los sobrecostos y la falta de claridad y apertura del DRDO para admitir problemas. Gran parte de las críticas al programa LCA se han dirigido a los programas Kaveri y Multi-Mode Radar. Ha habido muchas críticas sobre el grado de realismo en los cronogramas de planificación del DRDO para varios elementos del programa LCA, más particularmente para el esfuerzo de desarrollo de Kaveri . SNECMA de Francia , con más de medio siglo de exitosa experiencia en el desarrollo de motores a reacción, tardó casi 13 años en traer el M88 del caza Rafale .motor a producción de bajo volumen después de que se hayan iniciado las pruebas en banco; un período de tiempo similar para el GTRE con menos experiencia haría que la producción de Kaveri comenzara no antes de 2009. [26] Otra crítica ha sido la renuencia de DRDO a admitir problemas en el motor y su resistencia a involucrar a fabricantes de motores extranjeros hasta que los problemas se volvieron demasiado grandes para manejar .

En agosto de 2010, en relación con los motivos de la demora, un comunicado de prensa del Ministerio de Defensa informó: [21]

  1. "Desarrollo ab-initio de tecnologías de turbinas de gas de última generación.
  2. Complejidades técnicas / tecnológicas.
  3. Falta de disponibilidad de equipos y materiales críticos y negación de tecnologías por parte de los países tecnológicamente avanzados.
  4. Falta de disponibilidad de instalaciones de prueba en el país que requieran pruebas en el extranjero.
  5. No disponibilidad de mano de obra calificada / técnicamente especializada ".

Estado actual

El DRDO actualmente espera tener el motor Kaveri listo para su uso en el Tejas en la segunda mitad de la década de 2010 [27] y, según las últimas noticias, todavía se están investigando y el tiempo para completar su investigación se ha extendido hasta 2011. -2012. [19]

"En los últimos tiempos, el motor ha podido producir un empuje de 18.000 lb f (82 kN), pero lo que la IAF y otras partes interesadas desean es una potencia de entre 20.000 y 21.000 lb f (90-95 kN)", dijeron altos funcionarios. El hindú . [ cita requerida ] "Sobre el uso del Kaveri para el LCA, dijeron que el motor se instalaría en los primeros 40 LCA que se suministrarán a la IAF cuando se realicen actualizaciones al DRDO en la segunda mitad de la década". El artículo agrega además que en 2011, se llevarán a cabo 50-60 vuelos de prueba para madurar el motor en términos de confiabilidad, seguridad y aeronavegabilidad. [27]

El Establecimiento de Investigación de Turbinas de Gas de la India (GTRE) tiene como objetivo integrar la central eléctrica de Kaveri con el caza Tejas de Hindustan Aeronautics Ltd (HAL) en los próximos nueve meses. Un avión de prueba operado por la Agencia de Desarrollo Aeronáutico de la India se utilizará para la integración, dice una fuente de la industria familiarizada con el programa. Si la integración tiene éxito, el GTRE espera ver volar un Tejas con una central eléctrica de Kaveri a finales de 2013. [28]

En Lok Sabha el 10 de diciembre. El ministro de Defensa de 2012, AK Antony, dio una actualización sobre el progreso realizado por el Proyecto de Desarrollo de Motores Kaveri de la siguiente manera:

  1. Hasta ahora, se han desarrollado 9 prototipos de Kaveri Engine y 4 prototipos de Kabani (Core) Engine.
  2. Se han realizado 2.200 horas de prueba (condiciones de suelo y altitud).
  3. Se han logrado los dos hitos principales siguientes:
    1. Finalización satisfactoria de las pruebas oficiales de altitud (OAT); y
    2. Demostración del primer bloque de vuelo del motor Kaveri en el banco de pruebas de vuelo (FTB).

El motor Kaveri se integró con la aeronave IL-76 en el Instituto de Investigación de Vuelo Gromov (GFRI), Rusia y la prueba de vuelo se llevó a cabo con éxito hasta una altitud máxima de 12 km (39.000 pies) y una velocidad máxima de avance de 0,7 Mach . Se han completado veintisiete vuelos de 57 horas de duración.

DRDO demostró su capacidad tecnológica en tecnología de motores aeronáuticos. Este ha sido un gran logro en la comunidad aeroespacial del país, cuando se sometió a pruebas de vuelo el primer motor de avión de combate desarrollado de forma autóctona. El conocimiento tácito adquirido por los científicos de DRDO durante este proyecto también se aplicará a la tecnología aeroespacial adicional. El motor derivado de Kaveri se puede utilizar como sistema de propulsión para vehículos aéreos de ataque no tripulados de la India (USAV). [29]

En enero de 2013, el director de GTRE dijo que están abandonando el plan de codesarrollo con Snecma, pero aún necesitan un socio en el extranjero, que será seleccionado mediante licitación competitiva. [30]

En noviembre de 2014, la Organización de Investigación y Desarrollo de Defensa (DRDO) decidió abandonar el programa de motores Kaveri (GTX-35VS) debido a sus deficiencias. [31]

Ayuda extranjera

El 4 de julio de 2016, según un informe de los medios de comunicación indios, Francia ofreció invertir 1000 millones de euros para reactivar el proyecto de motor a reacción de combate de la India, proponiendo un plan de desarrollo conjunto que podría hacer que la turbina de gas Kaveri paralizada impulse a los combatientes indígenas Tejas para 2020. [32]

El 20 de noviembre de 2016, el Director General de DRDO para el Clúster de Aeronáutica, CP Ramanarayanan, confirmó que DRDO y French Snecma se han unido para revivir Kaveri Engine como parte del acuerdo de compensaciones para 36 aviones Rafale . Se espera que el motor esté integrado y probado en LCA Tejas para 2018. [33] En 2018, La Tribune informó que French Snecma ayudará en la producción del Kaveri al compartir la tecnología del M88. [34]

Diseño

Un motor turboventilador de postcombustión de baja relación de derivación (BPR) con un compresor de núcleo de seis etapas de alta presión (HP) con álabes guía de entrada variable (IGV), un compresor de baja presión (LP) de tres etapas con álabes transónicos, un cámara de combustión anular y turbinas refrigeradas HP y LP monoetapa. El modelo de desarrollo está equipado con una boquilla variable convergente-divergente ("con-di") avanzada , pero el GTRE espera adaptar la aeronave Tejas de producción con una boquilla vectorial de empuje simétrica y multieje para mejorar aún más la agilidad del LCA. El motor turborreactor principal del Kaveri es el Kabini .

La disposición general del Kaveri es muy similar a la de otros motores de combate contemporáneos, como el Eurojet EJ200 , General Electric F414 y Snecma M88 . Tiene una relación de derivación muy baja (0,16: 1). Cantidades bajas similares de derivación en motores anteriores, requeridas solo para el enfriamiento de la boquilla y el postquemador, [35] introdujeron el término "turborreactor 'con fugas'".

El motor Kaveri ha sido diseñado específicamente para el entorno operativo indio, que va desde el desierto caliente hasta la cadena montañosa más alta del mundo. El diseño del GTRE prevé lograr una relación de presión del ventilador de 4: 1 y una relación de presión general de 27: 1, lo que cree permitirá al Tejas hacer un " supercrucero " (un crucero supersónico sin el uso del postquemador).

También existen planes para los derivados del Kaveri , incluida una versión sin poscombustión para un entrenador de jet avanzado y un turboventilador de alta relación de derivación basado en el núcleo Kabini . [36] Otro concepto que se está considerando es una versión ampliada del Tejas con dos motores equipados con toberas totalmente vectoriales, lo que podría hacer que la cola vertical sea redundante (el Tejas no tiene cola horizontal). [3]

El Establecimiento de Investigación de Aviónica de Defensa (DARE) de Bangalore ha desarrollado una unidad autóctona de Control de motor digital de autoridad total (FADEC), denominada Unidad de control de motor digital Kaveri (KADECU) . El Establecimiento de Investigación y Desarrollo de Vehículos de Combate (CVRDE) de Avadi fue responsable del diseño y desarrollo de la caja de cambios de accesorios montada en aeronaves (AMAGB) de Tejas y el eje de toma de fuerza (PTO).

Aplicaciones

Los planes también están en marcha para los derivados del Kaveri , incluida una versión sin postcombustión para un entrenador de jet avanzado y un turboventilador de alta relación de derivación basado en el núcleo de Kaveri , llamado Kabini. [36]

  • GTX-35VS Kaveri :
    • HAL Tejas (previsto para modelos de producción)
    • Aviones de combate medios avanzados HAL
    • HAL TEDBF
  • Derivados:
    • Turbina de gas marina Kaveri (KMGT), un derivado desarrollado recientemente del motor GTX-35VS Kaveri para barcos. [37] [38]
    • Ghatak, un derivado de Kaveri que se desarrollará para impulsar el vehículo aéreo de combate no tripulado DRDO AURA de la India . [39]

Especificación (GTX-35VS Kaveri )

Características generales

  • Tipo: turbofan de postcombustión
  • Longitud: 3490,0 mm (137,4 pulgadas)
  • Diámetro: 909,3 mm (35,8 pulgadas)
  • Peso en seco: 1.236 kg (2.724 lb)

Componentes

  • Compresor: de dos carretes, con compresores axiales de baja presión (LP) y alta presión (HP) :
    • Compresor LP con 3 etapas de ventilador y palas transónicas
    • Compresor HP con 6 etapas, que incluyen álabes guía de entrada variable y dos primeros estatores
  • Combustores : anulares, con difusor de descarga y atomizadores de combustible con chorro de aire
  • Turbina : 1 etapa LP y 1 etapa HP

Rendimiento

  • Empuje máximo :
  • Militar : 52 kN (11,687 lb f )
  • Postquemador : 81 kN (18,210 lb f )
  • Consumo específico de combustible :
  • Militar : 0,78 lb / (lbf • h) (79,52 kg / (kN · h))
  • Postquemador : 2,03 lb / (lbf • h) (207,00 kg / (kN · h))
  • Relación empuje-peso : 7.8

Ciclo del motor

  • Flujo de aire: 78 kg (172 lb) por segundo
  • Relación de derivación: 0,16: 1
  • Relación de presión total: 21,5: 1
  • Relación de presión del compresor LP: 3.4: 1
  • Relación de presión del compresor HP: 6.4: 1
  • Temperatura de entrada a la turbina: 2.600 ° F (1.427 ° C; 1.700 K)

Ver también

  • Lista de fabricantes de motores de aeronaves
  • Lista de motores de aviones

Referencias

  1. ^ a b "Comunicados en inglés de la Oficina de información de prensa" . Consultado el 6 de febrero de 2015 .
  2. ^ DRDO se une a Snecma para reactivar el motor de Tejas Business Standard 21 de noviembre de 2016
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  5. ^ Ha habido muchas críticas sobre el grado de realismo en los cronogramas de planificación del DRDO para varios elementos del programa LCA, más particularmente para elesfuerzo de desarrollo de Kaveri . La francesa Snecma , con más de medio siglo de exitosa experiencia en el desarrollo de motores a reacción, tardó casi 13 años en llevar elmotor M88 del caza Rafale a una producción de bajo volumen después de que comenzaran las pruebas de banco; un lapso de tiempo similar para el GTRE con menos experiencia vería Kaveri producción no antes de 2009. (Ver Reddy, Manmohan C. (16 de septiembre de 2002). empezando economía LCA archivados 17 de marzo de 2009 en la Wayback Machine . El hindú
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  7. ^ Desde que la India no posee aviones adecuado, las pruebas de gran altitud del Kaveri se contrae a Rusia , que utiliza un Tu-16 bombardero para el propósito. Otromotor Kaveri se entregó a Rusia para realizar más pruebas de vuelo de junio a septiembre de 2006, pero en unbanco de pruebas Il-76 en lugar de un Tu-16.
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enlaces externos

  • Detalle del producto Kaveri en el sitio web de DRDO
  • El motor Kaveri cobra impulso
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