Pratt & Whitney J58

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. června 2015; kontroly vyžadují 17 úprav .
J58/P4

J58 z Evergreen Aviation Museum
Typ Turbo náporový motor s axiálním kompresorem
Země  USA
Používání
Roky provozu od roku 1966 do roku 1998
aplikace Lockheed SR-71
Lockheed A-12
Lockheed YF-12
Výroba
Výrobce Pratt & Whitney
Celkem vydáno minimálně 64
Hmotnostní a rozměrové charakteristiky
Suchá hmotnost 3200  kg
Délka 5720  mm
Průměr 1370  mm
Provozní vlastnosti
tah 10630  kgf
Tah přídavného spalování 14460  kgf
Kompresor axiální 9stupňový jednohřídelový kompresor
Turbína axiální 2-stupňové
Teplota turbíny 1100  °C
Spalovací komora prstencový, s 8 spalovacími komorami
Tlakový poměr 8.5
Řízení mechanické
Proud vzduchu až 200  kg / s
Spotřeba paliva 15418  kg / h
Specifický tah 4,52  kgf / kg
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Pratt & Whitney J58-P4 (firemní označení JT11D) je proudový motor s proměnným cyklem , který byl použit ve vojenském průzkumném letounu Lockheed A-12 a následně v YF-12 a SR-71 Blackbird . Jedná se o hybrid proudového motoru a náporového motoru .

Historie vytvoření

J58 byl původně vyvinut pro americké námořnictvo pro plánovanou verzi proudového létajícího člunu Martin P6M . Po zrušení tohoto projektu si motor vybraly společnosti Convair a Lockheed pro svůj nadzvukový letoun . Jiné zdroje připisují jeho původ žádostem USAF o pohonnou jednotku WS-110A , budoucí XB-70 Valkyrie . Byl to první motor, který mohl běžet po dlouhou dobu pomocí přídavného spalování , a první motor, který byl testován americkým letectvem při rychlostech řádově 3 Mach .

Za zmínku stojí zejména popis toho, jak byl tento motor testován na zemi, vzhledem k obrovskému rozsahu otáček, pro které byl tento motor navržen.

Konstrukce

J58 je proudový motor s proměnným cyklem , který funguje jak jako proudový, tak i jako nápor s asistovaným ventilátorem. Turboventilátorové motory byly v té době vzácné, ale Ben Rich později popsal motor jako „proudový motor s obtokem pomocí výstupu vzduchu“.
Motor Snecma M35 je považován za vývoj tohoto motoru.

J58 - Hybridní motor : Účinný proudový motor uvnitř náporového motoru s asistovaným ventilátorem. To je nutné, protože proudové motory jsou při vysokých rychlostech neúčinné, ale náporové motory nemohou pracovat při nízkých otáčkách. K vyřešení tohoto problému se cesta proudění vzduchu motorem mění v závislosti na tom, co je účinnější: náporový nebo turbojet, čímž se realizuje proměnný cyklus . Pro vytvoření tohoto efektu se při rychlostech přes 3200 km/h přední kužel motoru posunul přibližně o 50 mm dozadu, aby se zlepšilo proudění vzduchu v přímé části. Při rychlosti 3,2 Mach - 80 % tahu motoru zajišťuje přímoproudá část motoru a pouze 20 % proudová část; při nižších rychlostech funguje J58 jako čistý turbojet.

Hlavním rysem J58 jsou kužely v přívodech vzduchu s variabilní geometrií , které se automaticky pohybovaly tam a zpět, podle příkazů speciálního počítače. Poloha kuželek a obtokových klapek je řízena podle údajů o tlaku vzduchu v sacích kanálech vzduchu. Tyto kužely vytlačily nadzvukový proud vzduchu a zajistily, že podzvukový proud vzduchu byl přiváděn do sání. Kužele jsou ve vysunuté poloze a jsou uzamčeny pod 9144 metry. Nad touto výškou jsou odemčeny. Pokud rychlost letu překročí Mach 1,6, pak se kužely začnou pohybovat zpět přibližně o 4 cm na Mach 0,1 na celkovou vzdálenost přibližně 66 cm (poloha kuželů je naprogramována jako funkce Machova čísla letu a může se měnit při odchylce od jmenovitých hodnot úhlů náběhu a skluzu).

Vysoké otáčky a teploty motoru si vyžádaly nové palivo JP-7 . Obtíže při jeho zapalování si vyžádaly vstřikování speciální látky do motoru - triethylboranu (TEB), který byl na začátku vstřikován do motoru k zapálení paliva a za letu vstřikován do přídavného spalování (pro zapnutí přídavného spalování); nad -5 °C TEB se při kontaktu se vzduchem samovolně vznítí . Každý motor nesl dusíkem utěsněnou nádobu (jak je vidět na jiných fotografiích motoru) s 600 ccm TEB, což stačí na nejméně 16 startů, restartů nebo přídavných spalování; toto číslo omezovalo SR-71 dobu letu , protože přídavné spalování musely být znovu zapáleny po každém tankování ve vzduchu .

Zpočátku byl motor akcelerován startovacím vozem AG330 se dvěma motory Buick Wildcat V8 o celkovém výkonu 600 koní. S. a společný svislý hřídel (pro spuštění motorů zajela až ke spodní části SR-71 a zrychlila J58 na 3200 otáček za minutu, než mohl začít obvyklý proudový cyklus). Později se ke startu používal konvenční vůz[ co? ] (ačkoli tato nosná raketa byla stále přítomna pro případ, že by se motory nepodařilo nastartovat normálním postupem)

Když pilot přesunul plynovou páku z počáteční polohy do minimální provozní polohy, palivo vstoupilo do motoru a krátce nato bylo do spalovací komory vstříknuto 50 cm³ TEB, kde se TEB samovolně vznítil a osvítil trysku. nazelenalý záblesk (je to vidět na dalších fotkách motoru a na testovacích videích [1] ). V některých případech však bylo vstřikování TEB ztíženo, když se na trysce vstřikovače nahromadilo nespálené palivo , což bránilo pokusům o restart. Doplňování nádrže TEB bylo riskantní; tým údržby pracoval ve stříbrných hasičských oblecích . Tankování JP-7 bylo naproti tomu tak bezpečné, že během doplňování paliva byla na letadle povolena určitá údržba . Chemické zapalování bylo zvoleno před konvenčním zapalováním z důvodů spolehlivosti a snížení mechanické složitosti. Nádrž TEB byla chlazena palivem proudícím kolem ní a obsahovala disk[ co? ] , který se v případě přetlaku roztrhl a umožnil tak TEB a dusíku vstoupit do přídavného spalování.

Automatická regulace dodávky paliva udržovala požadovaný poměr mezi spotřebou paliva a tlakem v přídavném spalování v souladu s teplotou na vstupu do kompresoru, otáčkami motoru a nastavenou hodnotou tahu . Palivo proudící do motoru bylo použito jako chladicí kapalina pro chlazení motoru , hydraulická kapalina , olej , nádržka TEB, ovládací potrubí ovladače trysky přídavného spalování, klimatizační systém a části těla vystavené aerodynamickému teplu (a pro některé ventily motoru palivo je také hydraulická kapalina). To také vyžadovalo ohřev na tankeru KC-135Q . (palivo bylo za studena jako dehet a své normální vlastnosti (tekutost) získalo až při určité teplotě)

Motorový olej byl silikonový (organosilikonový) , pevný při pokojové teplotě (pod +27 °C) a předehřátý před spuštěním motoru (při okolní teplotě +5 °C nebo nižší).

Schéma

Podrobný popis proudění vzduchu v motoru podle tohoto schématu:

Vzduch, zpočátku stlačený a ohřátý kužely rázové vlny, vstupuje do 4stupňového kompresoru a poté se proud vzduchu rozdělí: část vzduchu prochází do kompresoru (vzduch „hlavního proudu“), zatímco zbývající proudění obchází jádro pro vstup do přídavného spalování. Vzduch procházející kompresorem je dále stlačován před vstupem do spalovací komory, kde je smíchán s palivem a zapálen. Teplota proudění dosahuje maxima ve spalovací komoře : těsně pod teplotou, při které by lopatky turbíny změkly. Vzduch se při průchodu turbínou ochlazuje a před vstupem do přídavného spalování se spojuje s obtokovým vzduchem .

V rámci Mach 3 počáteční stlačení rázovým kuželem ohřívá vzduch, což znamená, že proudový motor musí snížit poměr palivo/vzduch ve spalovací komoře , aby se zabránilo roztavení lopatek turbíny po proudu . Proudové komponenty motoru tak poskytují mnohem menší tah a 80 % tahu motoru zajišťuje vzduch, který obchází většinu turbín a vstupuje do přídavného spalování, kde hoří, expanduje a vytváří reakční moment směrem k zadní ploše motoru. tryska.

Pozemní zkouška motoru

Samostatný popis si zaslouží ty poruchy a nedokonalosti motoru, které se objevily během prvních letů SR-71.

V době, kdy byl postaven, bylo mnoho měřicích přístrojů nedokonalých, navíc bylo tehdy obtížné vytvořit na zemi podmínky, které vznikaly za letu. To způsobilo tvůrcům motoru mnoho potíží a vedlo k tomu, že mnoho nedostatků bylo opraveno již během letových zkoušek. Zároveň bylo zjištěno mnoho nedostatků.

Například, aby se vytvořil ohřev vzduchu odpovídající tomu, ke kterému dochází za letu, byla provedena speciální instalace, ve které horký vzduch z motoru J75 šel přímo do motoru J58.

S mnoha senzory byly problémy (potíže s měřením), protože selhávaly dříve, než z nich bylo možné vzít data. Pratt & Whitney tedy museli vylepšit techniku ​​měření, aby tato data zachytila.

Poruchy a nedokonalosti motoru

Během testů jich bylo poměrně hodně. Řekněme, že se ukázalo, že tento motor (protože je výkonný a má složité nasávání vzduchu) snadno nasává různé drobné předměty, úlomky atd. Musela být proto zavedena speciální služba, která tyto drobné předměty hlídá, aby se často neopravovaly tento motor později drahý a náročný motor.

Problémy byly s palivovou soustavou (v určitých provozních režimech motoru v ní skákal tlak) a s ovládáním sání vzduchu (což si nakonec vynutilo zavedení elektronického systému řízení motoru - zpočátku byly ovládány téměř ručně), a s ohřevem a rozpínáním částí motoru (to vedlo k poškození hřídelí) as malými předměty ...

Obecně se ukázalo, že jde o velmi náročný motor na správu a údržbu (i přes svou architektonickou jednoduchost).

Aplikace

Existovaly další projekty, ve kterých bylo možné použít různé modifikace tohoto motoru, ale zůstaly pouze ve fázi projektu.

Technické údaje

Viz také

Literatura

Poznámky

  1. ↑ Zkušební buňka motoru J 58 SR 71  (ruština)  ? . Staženo: 25. září 2022.

Odkazy