El General Electric F414 es un motor turbofan de postcombustión estadounidense en la clase de empuje de 22,000 libras (98 kN ) producido por GE Aviation . El F414 se originó a partir del turbofan F404 ampliamente utilizado de GE , ampliado y mejorado para su uso en el Boeing F / A-18E / F Super Hornet . El motor se desarrolló a partir del turboventilador sin poscombustión F412 planeado para el A-12 Avenger II , antes de que fuera cancelado.
F414 | |
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Tipo | Turbofan |
origen nacional | Estados Unidos |
Fabricante | Energia General |
Primer intento | 20 de mayo de 1993 [1] |
Principales aplicaciones | Boeing F / A-18E / F Super Hornet HAL Tejas Mk2 KAI KF-21 Boramae Saab JAS 39E / F Gripen |
Desarrollado por | General Electric F404 |
Diseño y desarrollo
Orígenes
GE convirtió el F404 en el turboventilador sin poscombustión F412-GE-400 para el McDonnell Douglas A-12 Avenger II . Después de la cancelación del A-12, la investigación se dirigió hacia un motor para el F / A-18E / F Super Hornet . GE presentó con éxito el F414 como un derivado de bajo riesgo del F404, en lugar de un nuevo motor más riesgoso. El motor F414 se concibió originalmente para que no utilizara ningún material o proceso que no se utilizara en el F404, y se diseñó para ocupar el mismo espacio que el F404. [2]
El F414 utiliza el control de motor digital central y de autoridad total (FADEC) del F412, y el sistema de baja presión del motor YF120 desarrollado para la competencia Advanced Tactical Fighter . Una de las principales diferencias entre el F404 y el F414 es la sección del ventilador. El ventilador F414 es más grande que el del F404 , pero más pequeño que el ventilador F412. [3] El ventilador más grande aumenta el flujo de aire del motor en un 16% y es 5 pulgadas (13 cm) más largo. Para mantener el F414 en el mismo sobre, o espacio ocupado en la estructura del avión, como el F404, la sección del postquemador se acortó 4 pulgadas (10 cm) y la cámara de combustión se acortó 1 pulgada (2,5 cm). También se modificó con respecto al F404 la construcción de las primeras tres etapas del compresor de alta presión, que son blisks en lugar de discos separados y hojas en cola de milano, lo que ahorra 50 libras (23 kg) de peso. [2] El F414 utiliza un sistema " hidráulico de combustible " para controlar el área de la boquilla convergente-divergente en la sección del postquemador. Los actuadores de boquilla usan combustible de motor, mientras que el F404 usa un sistema hidráulico de motor. Los actuadores "hidráulicos" para boquillas de postcombustión se han utilizado desde la década de 1960 en el Pratt & Whitney J58 [4] y Rolls-Royce Turbomeca Adour , [5] por ejemplo. También se utilizan para girar la boquilla VTOL del Rolls-Royce LiftSystem . [6]
Mayor desarrollo
El F414 continúa mejorando, tanto a través de los esfuerzos internos de GE como de los programas de desarrollo financiados por el gobierno federal. En 2006, GE había probado un motor de durabilidad mejorada (EDE) con un núcleo avanzado. El motor EDE proporcionó un aumento de empuje del 15% o una vida más larga sin el aumento de empuje. Tiene un compresor de alta presión de seis etapas (en comparación con las 7 etapas del F414 estándar) y una turbina de alta presión avanzada. [7] El nuevo compresor debería ser aproximadamente un 3% más eficiente. La nueva turbina de alta presión utiliza nuevos materiales y una nueva forma de suministrar aire de refrigeración a las palas. Estos cambios deberían aumentar la capacidad de temperatura de la turbina en aproximadamente 150 ° F (83 ° C). [8] El EDE está diseñado para tener una mejor resistencia al daño por objetos extraños y una tasa de quema de combustible reducida. [9] [10]
El programa EDE continuó con la prueba de un ventilador avanzado de dos etapas de disco de cuchillas o " blisk ". El primer ventilador avanzado se produjo utilizando métodos tradicionales, pero los futuros ventiladores blisk se fabricarán mediante soldadura por fricción traslacional con el objetivo de reducir los costes de fabricación. [8] GE afirma que esta última variante produce un aumento del 20% en el empuje o un aumento del triple en la durabilidad de la sección caliente con respecto al F414 actual. [7] Esta versión se llama Motor de Rendimiento Mejorado (EPE) y fue parcialmente financiado a través del programa federal de Tecnología de Motor de Turbina de Alto Rendimiento Integrado (o IHPTET). [9] [11]
Otras posibles mejoras del F414 incluyen esfuerzos para reducir el ruido del motor mediante el uso de chevrones mecánicos o fluídicos y esfuerzos para reducir las emisiones con una nueva cámara de combustión de vórtice atrapada. [8] Los Chevron reducirían el ruido del motor al inducir la mezcla entre el aire de derivación más frío y lento y el aire de escape del núcleo más caliente y más rápido. Los galones mecánicos vendrían en forma de cortes triangulares (o extensiones) al final de la boquilla, dando como resultado un patrón de "dientes de tiburón". Los galones fluídicos operarían inyectando flujos de aire diferenciales alrededor del escape para lograr los mismos fines que la variedad mecánica. Es probable que una nueva cámara de combustión apunte a reducir las emisiones quemando un porcentaje más alto de oxígeno , reduciendo así la cantidad de oxígeno disponible para unirse con el nitrógeno que forma el contaminante NO x .
A partir de 2009, el F414-EDE se estaba desarrollando y probando, en virtud de un contrato de la Marina de los Estados Unidos para un motor de demostración de consumo específico de combustible reducido (SFC). [12] [13] Además, General Electric ha probado motores F414 equipados con una segunda etapa de turbina de baja presión hecha de compuestos de matriz cerámica (CMC). El F414 representa el primer uso exitoso de un CMC en una parte giratoria del motor. Las pruebas demostraron que los CMC son lo suficientemente fuertes como para soportar el calor y la tensión rotacional dentro de la turbina. La ventaja que ofrece la CMC es un peso de un tercio del de la aleación de metal y la capacidad de funcionar sin aire de refrigeración, lo que hace que el motor sea más eficiente aerodinámicamente y de combustible. Sin embargo, la nueva turbina aún no está lista para un avión de producción, ya que se necesitan más cambios de diseño para hacerla más robusta. [14]
Se han entregado más de 1.000 motores F414 y la familia de motores totalizó más de 1 millón de horas de vuelo en 2010. [15]
Variantes
- F414-GE-400
- Vuela en el Boeing F / A-18E / F Super Hornet . También propuesto para la variante naval F-117N sin construir del F-117 Nighthawk . [dieciséis]
- F414-EDE
- "Motor de durabilidad mejorada" o "EDE", incluye una turbina de alta presión (HPT) y un compresor de alta presión (HPC) mejorados. El HPT está rediseñado para soportar temperaturas ligeramente más altas e incluye cambios aerodinámicos. El HPC se ha rediseñado en 6 etapas, en lugar de 7. Estos cambios tenían como objetivo reducir el SFC en un 2% y la durabilidad de los componentes tres veces mayor. [17]
- F414-EPE
- "Motor de rendimiento mejorado" o "EPE", incluye un nuevo núcleo y un ventilador y un compresor rediseñados. Ofrece un impulso de empuje de hasta un 20 por ciento, incrementándolo a 26,400 libras (120 kN), dando una relación empuje / peso de casi 11: 1. [18]
- F414M
- Utilizado por EADS Mako / HEAT . Empuje reducido a 12.500 lbf (55,6 kN) en seco y 16.850 lbf (75 kN) en húmedo. [19] Propuesto para versiones internacionales de la serie coreana T-50 de entrenadores y aviones de combate, pero luego reemplazado por una nueva oferta con un F414 estándar. [7] [20]
- F414G
- Producido para el Saab JAS 39 Gripen Demonstrator. Ligeramente modificado para su uso en un Gripen monomotor, en lugar de un avión bimotor como el F / A-18. Con él, el Gripen Demonstrator alcanzó Mach 1,2 en supercrucero (sin postcombustión). [21]
- F414BJ
- Propuesto para el Dassault Falcon SSBJ. Produciría alrededor de 12,000 lbf (53 kN) de empuje sin el uso de postquemador. [22] [23]
- F414-GE-INS6
- La Agencia de Desarrollo Aeronáutico de la India (ADA) seleccionó el F414-GE-INS6 para impulsar el HAL Tejas Mark 2 de la Fuerza Aérea India (IAF). India ordenó 99 motores en octubre de 2010. Produce más potencia que las versiones anteriores y cuenta con un sistema de control electrónico digital de autoridad total (FADEC). [24] Los motores se entregarán en 2013. [25]
- F414-GE-39E (GE RM16)
- Nueva versión del F414G para Saab JAS-39E / F Gripen. [26] [27] [28]
- F414-KI
- Variante del F414-GE-400 co-desarrollado por General Electric y Hanwha Aerospace para el KAI KF-X de Corea del Sur , para ser fabricado conjuntamente y ensamblado localmente en Corea del Sur por Hanwha Aerospace. [29] [30]
- F414-GE-100
- Una versión hecha a medida para conducir el X-59 Quiet SuperSonic Technology X-plane de la NASA . Las modificaciones derivadas del F414-GE-39E incluyen software de control diferente, tubería de combustible y falta de rieles de montaje. Se fabricaron dos unidades. [31]
Aplicaciones
- Boeing F / A-18E / F Super Hornet
- EADS Mako / HEAT
- HAL Tejas Mk2
- HAL TEDBF
- KAI KF-21 Boramae
- Lockheed Martin X-59 QueSST
- Saab JAS 39E / F Gripen
Especificaciones (F414-400)
Datos de GE Aviation, [32] Deagal.com, [33] y MTU Aero Engines [34]
Características generales
- Tipo: turboventilador de poscombustión
- Longitud: 154 pulgadas (391 cm)
- Diámetro: 35 pulgadas (89 cm)
- Peso en seco: 2,445 lb (1,110 kg) de peso máximo
Componentes
- Compresor: compresor axial con 3 ventiladores y 7 etapas de compresor
- Combustores : anular
- Turbina : 1 etapa de baja presión y 1 etapa de alta presión
Actuación
- Empuje máximo :
- 13.000 lbf (57,8 kN ) de empuje militar
- 22.000 lbf (97,9 kN) con postquemador
- Relación de presión total : 30: 1
- Relación de derivación : 0,25: 1
- Flujo másico de aire: 170 lb / s (77,1 kg / s)
- Relación empuje-peso : 9
Ver también
Desarrollo relacionado
- General Electric F404
- General Electric YF120
- Volvo RM12
Motores comparables
- Eurojet EJ200
- GTRE GTX-35VS Kaveri
- Guizhou WS-13
- Klimov RD-93
- Snecma M88
Listas relacionadas
- Lista de motores de aviones
Referencias
- ^ "GE marca el progreso de F414; pruebas de resistencia cerca" (1993). Semana de la aviación y tecnología espacial . Vol. 139, núm. 1; pag. 31
- ^ a b "GE confiado se dirige a F414 CDR el próximo mes" (1994). Diario aeroespacial . Vol 169, núm. 34; pag. 270.
- ^ "GE gana el estudio F-18E / F" (1991). Vuelo internacional . 4 de septiembre de 1991.
- ^ https://www.sr-71.org/blackbird/manual/1/1-12.php
- ↑ Jane's All The World's Aircraft 1975-1976, editado por John WRTaylor, ISBN 0 531 03250 7 , p.707
- ^ Kandebo, Stanley (1992). "Programa de prueba de componentes de GE para reducir el riesgo en el desarrollo del motor F414". Semana de la aviación y tecnología espacial . Vol. 136, núm. 26; pag. 64.
- ^ a b c "Los motores de combate GE F110 y F404 / F414 expanden la capacidad y la presencia global" . GE Aviation, 17 de julio de 2006
- ^ a b c Kandebo, Stanley W. "Preparaciones mejoradas de F414 para pruebas" (2004). Semana de la aviación y tecnología espacial . Vol. 160, N ° 1; pag. 58.
- ^ a b Norris, Guy. "GE busca un motor más potente para los super avispones, Growlers" . Semana de la aviación , 14 de mayo de 2009.
- ^ Trimble, Stephen. "El Super Hornet de Boeing busca la venta de exportación para lanzar una mejora de empuje del 20%" . Flight International , 12 de mayo de 2009.
- ^ "El motor de demostración de crecimiento F414 completa las pruebas" (comunicado de prensa). GE. 12 de diciembre de 2006 . Consultado el 13 de agosto de 2009 .
- ^ "Nuevos pedidos, inserciones de tecnología marcan mayor presencia de motores de combate GE" . Comunicado de prensa de GE. 15 de junio de 2009. Consultado el 13 de agosto de 2009.
- ^ "Recuperación: demostración de reducción de consumo de combustible específico" . Oportunidades comerciales federales. 2009. Número de solicitud: N00019-09-G-0009 . Consultado el 13 de agosto de 2009 .
- ^ Norris, Guy. "CMCs advance", Semana de la aviación y tecnología espacial, 2 al 15 de febrero de 2015, pág. 28.
- ^ "Experiencia probada, actualizaciones del programa Spark GE F110 y F404 / 414 popularidad" Archivado el 29 de septiembre de 2010 en la Wayback Machine . GE Aviation, 19 de julio de 2010.
- ^ Marruecos, John (1994). "Lockheed regresa a Navy con un nuevo diseño de F-117N". Semana de la aviación y tecnología espacial . Vol. 140, núm. 10; pag. 26.
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- ^ Sweetman, Bill. "GE trae cosas buenas a Hornet, Gripen" . Blog de la semana de la aviación en Ares, 21 de abril de 2011.
- ^ "Entrenamiento militar: fase III". Vuelo internacional . 15 de julio de 2003. p. 40.
- ^ "Lockheed reflexiona sobre la reingeniería de T-50 para el programa TX" . Vuelo global . 24 de mayo de 2011.
- ^ Hoyle, Craig (22 de enero de 2009). "Saab celebra el éxito de la prueba de 'supercrucero' para Gripen Demo" . Vuelo global . Vuelo internacional ..
- ^ "Los funcionarios de Dassault dicen que la SST de tres motores tendría un alcance de 4 000 millas" (1998). El semanario de la aviación comercial . Vol. 66, núm. 22; pag. 239.
- ^ Warwick, Graham (8 de septiembre de 1998). "Negocio de los grandes reactores" . Vuelo global . Vuelo internacional.
- ^ Hoyle, Craig. "India elige F414 de GE para el caza Tejas MkII" . Flight International , 1 de octubre de 2010.
- ^ "Tejas, aviones de combate ligeros de la India, historia" . tejas.gov.in. Archivado desde el original el 1 de julio de 2014.
- ^ "Motores militares, el motor F414" . Aviación GE.
- ^ Mantenimiento del motor de JAS39E a Trollhättan
- ^ Motor RM12: apoyo a Gripen durante más de 300.000 horas de vuelo
- ^ "Hanwha Techwin firma un acuerdo con GE para fabricar localmente motores F414 para aviones KF-X [sic]" . Hanwha . 12 de julio de 2016. Archivado desde el original el 26 de enero de 2018 . Consultado el 26 de enero de 2018 .
- ^ Jung, Min-hee (24 de julio de 2016). "Hanwha Techwin, GE se unen para desarrollar piezas de motor KF-X" . Corea de negocios . Seúl, Corea del Sur. Archivado desde el original el 26 de enero de 2018 . Consultado el 26 de enero de 2018 .
- ^ Banke, Jim (20 de agosto de 2020). "La NASA recibe el motor a reacción GE para X-59" . Nasa.gov . Consultado el 30 de agosto de 2020 .
- ^ "Motores turbofan F414-GE-400" (PDF) . GE Aviation.
- ^ "Motores de aviones de combate, F414 GE 400" . Dégel.
- ^ "F414" . MTU Aero Engines (mtu.de) . Consultado el 24 de julio de 2019 .
enlaces externos
- Página de GEAE F414 / F414M
- Página F414 en GlobalSecurity.org