برنامه های نیروی هوایی آمریکا برای موتورهای جت با فناوری تطبیقی

[Son of anarchy]

نمونه دِمو موتور ADVENT کمپانی جی.ئی اویشن - برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 
هدف از برنامه فناوری موتور تطبیقی چندمنظوره (ADVENT) توسعه و نمایش فناوری ورودی هوا، موتور، نازل خروجی، و مدیریت یکپارچه دما برای بهیته‌سازی عملکرد سیستم پیشرانش در طیف وسیعی از ارتفاع‌ها و سرعت‌های پرواز بود.

ادونت به دنبال تلاش برای ایجاد یک انقلاب در طراحی موتور جت ایجاد شد. اگر آن را به خودرو تشبیه کنیم مثل این است که عملکرد موتور در موقع لزوم به مانند فرمول یک باشد و هر وقت هم که بخواهیم به مانند موتور خودروی کم مصرف برایمان کار کند! هواپیمای مجهز به چنین فناوری قادر خوهد بود به بُردهای بسیار طولانی دست پیدا کند و در عین حال قابلیت سوئیچ کردن سریع به وضعیت مانورهای سنگین با سرعت بالا داشته باشد و در عین حال عملکرد موثر خود را در هر دو وضعیت حفظ کند. در این طراحی جدید از پره‌های فن و هسته‌ با ویژگی تطبیقی برای تولید رانش زیاد در زمان نیاز و مصرف بهینه سوخت در طول پرواز کروز استفاده شده است.

موتورهای تطبیقی برای تغییر نرخ فشار فن و نرخ کلی کنارگذر (دو عامل کلیدی در مصرف سوخت ویژه، و تراست) از آرایه‌ی تجهیزات با هندسه متغیر یهره می‌برند. نسبت فشار با کمک فن چند طبقه و تطبیقی قابل تغییر است. این مکانیزم نسبت فشار فن را در هنگام برخاستن و شتابگیری به سطوح مناسب برای موتور جنگنده افزایش می‌دهد و آن را در هنگام کروز کردن به سطوح مشابه هواپیماهای خطوط مسافری پایین می‌آورد.
در اینگونه طراحی، برای تغییر نسبت کنار گذر از یک جریان هوایی سوم در بیرون از طراحی استاندارد هسته و مجرای کنارگذرِ عادی بهره گرفته می‌شود. می‌توان بسته به فاز ماموریت از این جریان سوم به عنوان یک منبع کمکی برای افزایش جریان جرمی جهت افزایش بهره‌وری و کاستن مصرف سوخت بهره گرفت و یا از آن به عنوان جریان اضافی برای هسته به منظور ایجاد تراست بالاتر و خنک‌کاری هوایی بخش‌های داغ موتور و سوخت و ایجاد یک هیتسینک برای هواپیما استفاده کرد. جریان سوم می‌تواند کاربرد دیگری نیز در فاز کروز داشته باشد، بدین صورت که با ایجاد یک سد هوایی باعث کاهش نیروی پسای نشتی (spillage drag) در ورودی می‌شود.



VAATE

پروژه ادونت یکی از چندین پروژه، تحتِ برنامهِ موتورهای توربینی پیشرفته با قابلیت ابتیاع و چند منظوره (VAATE) است. برنامه واته توسط دفتر پیشرانش آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی آمریکا (AFRL) مدیریت می‌شود. هدف آن افزایش ده برابری قابلیت ابتیاع (affordability) موتور توربینی در عین افزایش عملکرد است. واته حول چهار محور تمرکز دارد: حوزه دوام، با انتظارِ توسعه، طراحی، و آزمودن پروتکل‌هایی که از شکست اجزا جلوگیری کند، عمر را افزایش دهد، قابلیت ترمیم را بالا ببرد، و احتمالا عملکرد را بهبود ببخشد - حوزه چند منظورگی با هدف توسعه فناوری‌های هسته موتور (شامل کمپرسور، محفظه احتراق، و توربین) برای چندکارگی، عملکرد 4000-ساعته، و با قابلیت تعمیر و نگهداری ساده - حوزه هوشمندسازی موتور، با کمک توسعه و به کارگیری فناوری‌هایی که ویژگی‌های دوام، تطبیق، مدیریت عمر با مقاومت در برابر آسیب به ارمغان بیاورند - و در نهایت حوزه فناوری‌های مرتبط با یکپارچه‌سازی بدنه موتور که در کاهش قابل توجه هزینه و وزن، یک موضوع کلیدی به شمار می‌روند.


برای اندازه بزرگتر اینجا کلیک کنید

 
HEETE
برنامه کوچک‌تری به نام موتور توربینی تعبیه‌شده بسیار کار‌آمد (HEETE) نیز به موازات تلاش‌های ذکر شده در بالا از سال 2007 پیگیری شد. هدفش صحه‌گذاری امکانپذیری یک جهش اساسی در سیستم‌های کمپرسور فشار-بالا برای هواگردهای زیرصوت آینده بود (زسیدن به نرخ فشار 70:1 و کاهش نرخ مصرف سوخت ویژه به میزان 25 درصد). ظاهرا افرل قصد داشت در صورت موفقیت این پروژه سه ساله، آن را به عنوان یک کمپرسور پیشرفته‌تر در واته به کار گیرد. کمپانی رولز رویس در سال 2013 از اتمام موفقیت‌آمیز آزمون‌های کمپرسور خود برای این برنامه خبر داد.

ADVENT

ادونت از سال 2006 و به عنوان یک پروژه پنج ساله توسط آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی (اَفرل) برای موتوری در کلاس 20 هزار پوند (89 کیلو نیوتن) آغاز شد. دو کمپانی رولز رویس و GE Aviation در سال 2007 برنده قرارداد فاز یک برای ارائه طرح‌های مفهومی، توسعه و آزمون قطعات حساس، و شروع طراحی‌های اولیه شدند. این موتور باید قادر به کاهش پارامتر مصرفِ سوخت-ویژه (SFC) به میزان 25 درصد نسبت به موتورهای رده سالِ 2000 باشد (یا به عبارت دیگر 30 درصد رنج اضافه برای پلتفرم پروازی فراهم کند). ابتدا قرار بود در فاز دوم تنها یک پیمانکار باقی بماند اما در نهایت قرارداد فاز دوم برای ساخت نمونه‌های نمایشگر فناوری به هر دو کمپانی اهدا شد. جی.ئی هسته ادونت خود را در سال 2013 تحت آزمون قرار داد و به دمایی حتی بیش از 53 درجه سانتیگراد بالاتر از رکورد بالاترین دمای ثبت شده مجموع کمپرسور و توربین در تاریخ نیروی هوایی دست یافت.
از طرف دیگر کمپانی Pratt & Whitney به عنوان سازنده موتور اف-135 برای جنگنده اف-35، در دوره‌ای تهدید ناشی از موتور اف-136 جی.ئی را احساس می‌کرد. آنها دست به توسعه یک نمونه با فن تطبیقیِ اف-135 زدند تا شاید برای برنامه توسعه فناوری موتور تطبیقی (AETD) اَفرل واجد شرایط باشد.



 

AETD
زمینه لازم برای ادامه تلاش‌ها در قالب برنامه AETD اَفرل توسط ادونت پایه‌ریزی شد. هدف از این برنامه ایجاد فناوری لازم برای یک موتور نظامی جدید با مصرفِ سوختِ ویژه-تراستِ 25 درصد کمتر، اما توان نظامی 5 درصد بیشتر و حداکثر تراست 10 درصد بالاتر نسبت به اف-135 پرت اعلام شد. بنابراین AETD از حیث کارآمدی و توان، حتی از ادونت هم فراتر رفت و برخلاف هسته‌های کوچکتر که در اوایل راه مد نظر بود و موتورهایی در طیف بمب افکن B-2 را هدف‌گذاری کرده بود، پیرامون هسته‌های بزرگتر در جریان قرار گرفت.
در سال 2012 با کنار گذاشته شدن رولز رویس از این برنامه، جی.ئی و پرت باقی ماندند. جی.ئی تا سال 2015 یک میلیارد دلار در زمینه فناوری‌های مرتبط با آن هزینه کرده است. این برنامه قرار است در سال 2016 و با نمایش یک هسته در وزن پروازی به پایان برسد و برنامه جدید متعاقب آن آغاز شود. جی.ئی در همین راستا آزمون‌های فن و رانش هسته موتور را در تاسیسات خود در اوندال اوهایو انجام خواهد داد. پرت پیش از این خبر داده بود که بازبینی مقدماتی طراحی (PDR) را در اوایل سال جاری آغاز خواهد کرد (بازبینی ابتدایی طراحی IDR در سال 2013 انجام شده بود).


AETP

برنامه انتقالی موتور تطبیقی (AETP) نام برنامه جدید نیروی هوایی در ادامه قبلی‌ها است. AETP راه را برای سیستم تولید پیشران تطبیقی در کلاس تراست 45 هزار پوند (20 کیلو نیوتن) برای نسل ششم هواپیماهای رزمی و همینطور احتمال مهندسی دوباره اف-35 لاکهیدمارتین در سال‌های 2020 فراهم می‌کند. تعیین زمانبندی، بودجه و اطلاعات این برنامه در جریان است اما انتظار است در زمانی در 2016 میلادی آغاز شود. این تلاش سه ساله درنهایت به بلوغ فناوری تطبیقی و کاهش ریسک آمادگی برای یک برنامه توسعه تولید و مهندسی (EMD) منتهی خواهد شد.

به گفته مک کورمیک، مدیر کل برنامه‌های موتور رزمی پیشرفته، عملیات سیستم‌های نظامی کمپانی جی.ئی، موتور طراحی شده بر اساس AETP فراتر از نیازمندی‌های استاندارد اف-35 در حال حاضر است اما در سطح تامین توان سلاح‌های انرژی مستقیم کافی نیست، در عوض پتانسیل بالقوه برای گشودن پاکت پروازی کم-ارتفاع/پر-سرعت برای اف-35 دارد (عملیات‌های گسترش‌یافته در 0.8/0.9 ماخ در 500 پایی). به گفته وی اف-35 ها امروزه به دلیل مدیریت حرارتی، محدودیت پروازی در ارتفاع‌های پایین دارند. موتور پیشنهادی جی.ئی بسته به پروفایل بودجه‌ای AETP تا میانه های سال‌های 2020 می‌تواند روی اف-35 باشد. مک کورمیک ادامه داد: گفته شده که سلاح‌های انرژی مستقیم به عوان یک بازیگر برای پلتفرم‌های آینده (جنگنده نسل ششم) مطرح خواهند بود، پیشبینی من برای حداقل یک مگاوات توان خروجی مورد نیاز است و ما در حال تلاش برای ایجاد یک فضای طراحی هستیم. ما در حال انجام مطالعات برای نسل بعد هستیم. پول از طریق افرل به جی.ئی منتقل می‌شود و ما سه هواپیماساز (بوئینگ، لاکهید مارتین، و نورثروپ گرومان) را برای کار با ما به عنوان بخشی از این مطالعات، تامین می‌کنیم.

دیدن لینک ها برای شما امکان پذیر نیست. لطفا ثبت نام کنید یا وارد حساب خود شوید تا بتوانید لینک ها را ببینید.
http://www.military.ir/