| J58/P4 | |
|---|---|
| J58 fra Evergreen Aviation Museum | |
| Type | Turbo ramjet motor med aksial kompressor |
| Land | USA |
| Brug | |
| Års drift | fra 1966 til 1998 |
| Ansøgning |
Lockheed SR-71 Lockheed A-12 Lockheed YF-12 |
| Produktion | |
| Fabrikant | Pratt & Whitney |
| Samlet udstedt | mindst 64 |
| Vægt- og størrelsesegenskaber | |
| Tørvægt | 3200 kg |
| Længde | 5720 mm |
| Diameter | 1370 mm |
| Driftsegenskaber | |
| fremstød | 10630 kgf |
| Efterbrændertryk _ | 14460 kgf |
| Kompressor | aksial 9-trins enkeltakslet kompressor |
| Turbine | aksial 2-trins |
| Turbine temperatur | 1100 °C |
| Forbrændingskammeret | ringformet, med 8 forbrændingskamre |
| Trykforhold | 8.5 |
| Styring | mekanisk |
| Luftstrøm | op til 200 kg / s |
| Brændstofforbrug | 15418 kg / t |
| Specifik fremdrift | 4,52 kgf / kg |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
Pratt & Whitney J58-P4 (virksomhedsbetegnelse JT11D) er en turbojetmotor med variabel cyklus , der blev brugt i Lockheed A-12 militære rekognosceringsfly , og efterfølgende i YF-12 og SR-71 Blackbird . Det er en hybrid af en turbojetmotor og en ramjetmotor .
J58 blev oprindeligt udviklet til den amerikanske flåde til en planlagt version af Martin P6M jetdrevne flyvebåd . Efter aflysningen af dette projekt blev motoren valgt af Convair og Lockheed til deres supersoniske fly . Andre kilder tilskriver dens oprindelse til USAF -anmodninger om WS-110A- kraftværket , den fremtidige XB-70 Valkyrie . Det var den første motor, der kunne køre i lange perioder med efterbrænder , og den første motor, der blev testet af det amerikanske luftvåben ved hastigheder i størrelsesordenen Mach 3 .
Særligt bemærkelsesværdigt er beskrivelsen af, hvordan denne motor blev testet på jorden, på grund af det enorme hastighedsområde, som denne motor er designet til.
J58 er en turbojet med variabel cyklus , der fungerer både som en turbojet og som en ramjet med en assisteret blæser. Turbofan- motorer var sjældne på det tidspunkt, men Ben Rich beskrev senere motoren som "en bypass-jetmotor med luftudtag". Snecma
M35
- motoren betragtes som en udvikling af denne motor.
J58 - Hybridmotor : En effektiv turbojetmotor inde i en ramjetmotor med en assisteret blæser. Dette er påkrævet, fordi turbojetmotorer er ineffektive ved høje hastigheder, men ramjetmotorer kan ikke fungere ved lave hastigheder. For at løse dette problem ændres luftstrømsvejen gennem motoren afhængigt af, hvad der er mere effektivt: en ramjet eller en turbojet, og dermed realiseres en variabel cyklus . For at skabe denne effekt, ved hastigheder over 3200 km/t, flyttede motornæsekeglen sig ca. 50 mm tilbage for at forbedre luftstrømmen i den lige gennemsektion. Ved en hastighed på Mach 3,2 - 80% af motorens trækkraft tilvejebringes af den direkte strømningsdel af motoren og kun 20% af turbojetdelen; ved lavere hastigheder fungerer J58 som en ren turbojet.
Hovedegenskaben ved J58 er keglerne i luftindtag med variabel geometri , som automatisk bevæger sig frem og tilbage i henhold til kommandoerne fra en speciel computer. Placeringen af keglerne og bypass-klapperne styres i henhold til data om lufttrykket i luftindtagskanalerne. Disse kegler fortrængte den supersoniske luftstrøm, hvilket sikrede, at subsonisk luftstrøm blev leveret til indtagene. Keglerne er i udstrakt position og er låst under 9144 meter. Over denne højde er de låst op. Hvis flyvehastigheden overstiger Mach 1,6, begynder keglerne at bevæge sig ca. 4 cm tilbage pr. Mach 0,1 i en samlet afstand på ca. når der afviges fra de nominelle værdier for angrebs- og slipvinklerne).
De høje hastigheder og motortemperaturer krævede et nyt brændstof, JP-7 . Vanskeligheder med at antænde den krævede indsprøjtning af et særligt stof i motoren - triethylboran (TEB), som blev sprøjtet ind i motoren for at antænde brændstoffet i begyndelsen og sprøjtet ind i efterbrænderen (for at tænde for efterbrænderen) under flyvning; over -5 °C TEB antændes spontant i kontakt med luft . Hver motor bar en nitrogenforseglet beholder (som det ses på andre motorfotos) med 600cc TEB, nok til mindst 16 starter, genstarter eller efterbrændere; dette antal begrænsede SR-71'erens flyvevarighed , da efterbrænderne skulle genantændes efter hver tankning i luften .
I starten blev motoren accelereret af AG330- lanceringsbilen med to Buick Wildcat V8-motorer med en samlet effekt på 600 hk. Med. og en fælles lodret aksel (for at starte motorerne kørte hun op til bunden af SR-71'eren og accelererede J58'eren til 3200 rpm, før den sædvanlige turbojet-cyklus kunne begynde). Senere blev en konventionel bil brugt til at starte[ hvad? ] (selvom denne løfteraket stadig var til stede i tilfælde af, at motorerne ikke kunne starte ved normal procedure)
Da piloten flyttede gashåndtaget fra den første position til den mindste driftsposition, kom der brændstof ind i motoren, og kort tid senere blev 50 cm³ TEB sprøjtet ind i forbrændingskammeret, hvor TEB spontant antændte og oplyste dysen med et grønligt blink (dette kan ses på andre billeder af motoren og på testvideoer [1] ). I nogle tilfælde blev TEB-indsprøjtningen imidlertid hæmmet, når uforbrændt brændstof akkumulerede på injektordysen , hvilket forhindrede genstartsforsøg. Genopfyldning af TEB-tanken var en risikabel forretning; vedligeholdelsesholdet arbejdede i sølvfarvede brandslukningsdragter . Tankning af JP-7 var derimod så sikkert, at der var tilladt noget vedligeholdelse på flyet, mens det tankede. Kemisk tænding blev valgt frem for konventionel tænding af pålidelighedsgrunde og for at reducere mekanisk kompleksitet. TEB-tanken blev afkølet af brændstof, der strømmede rundt om den og indeholdt en skive[ hvad? ] , som revnede i tilfælde af overtryk, så TEB og nitrogen kom ind i efterbrænderen.
Automatisk styring af brændstoftilførslen opretholdt det nødvendige forhold mellem brændstofforbrug og tryk i efterbrænderen i overensstemmelse med temperaturen ved indløbet til kompressoren, motorhastigheden og den indstillede trykværdi . Brændstoffet, der strømmede ind i motoren, blev brugt som kølemiddel til at køle motoren , hydraulikvæske , olie , TEB-reservoir, kontrolledninger til efterbrænderdyseaktuator, klimaanlæg og dele af kroppen udsat for aerodynamisk varme (og for nogle motorventiler brændstof) er også hydraulisk væske). Dette krævede også, at den blev opvarmet på en KC-135Q tankvogn . (brændstoffet var som tjære, når det var koldt og fik kun sine normale egenskaber (fluiditet) ved en bestemt temperatur)
Motorolien var silikone (organosilicium) , fast ved stuetemperatur (under +27°C) og forvarmet før start af motoren (ved omgivelsestemperatur +5°C eller derunder).
Detaljeret beskrivelse af luftstrømmen i motoren ifølge dette diagram:
Luften, som i første omgang komprimeres og opvarmes af stødbølgekeglerne, kommer ind i 4-trins kompressoren, og derefter opdeles luftstrømmen: En del af luften passerer ind i kompressoren ("hovedstrømsluften"), mens den resterende strøm går udenom kernen til at komme ind i efterbrænderen. Luften, der passerer gennem kompressoren , komprimeres yderligere, inden den kommer ind i forbrændingskammeret, hvor den blandes med brændstof og antændes. Strømningstemperaturen når sit maksimum i forbrændingskammeret : lige under den temperatur, ved hvilken turbinebladene ville blive bløde. Luften afkøles, når den passerer gennem turbinen og kombineres med bypass-luft, før den kommer ind i efterbrænderen .
Inden for Mach 3 opvarmer den indledende kompression af stødkeglen luften, hvilket betyder, at turbojetmotoren skal reducere brændstof/luft-forholdet i forbrændingskammeret for at undgå smeltning af nedstrøms turbineblade . Motorens turbojetkomponenter giver således meget mindre tryk, og 80 % af motorens fremdrift kommer fra luft, der går uden om de fleste af turbinerne og kommer ind i efterbrænderen, hvor den brænder, udvider sig og skaber et reaktionsmoment mod den bagerste overflade af motoren. dyse.
Disse fejl og ufuldkommenheder i motoren, der dukkede op under de første flyvninger på SR-71, fortjener en separat beskrivelse.
På det tidspunkt, hvor det blev bygget, var mange måleinstrumenter ufuldkomne, desuden var det vanskeligt dengang at skabe på jorden de forhold, der opstod under flyvningen. Dette forårsagede mange vanskeligheder for skaberne af motoren og førte til, at mange mangler blev rettet allerede under flyveprøver. Mange mangler blev opdaget på samme tid.
For at skabe luftopvarmning svarende til den, der opstår under flyvning, blev der for eksempel lavet en speciel installation, hvor varm luft fra J75 -motoren gik direkte til J58-motoren.
Der var problemer med mange sensorer (besvær med målinger), fordi de fejlede, før det var muligt at tage data fra dem. Så Pratt & Whitney var nødt til at forfine måleteknikken for at fange disse data.
Motorfejl og ufuldkommenhederDem var der ret mange af under testene. Lad os sige, at det viste sig, at denne motor (fordi den er kraftig og har komplekse luftindtag) nemt trækker forskellige små genstande, affald osv. ind. Derfor skulle der indføres en særlig service til at overvåge disse små genstande for ikke ofte at reparere denne motor senere dyr og krævende motor.
Der var problemer med brændstofsystemet (trykket hoppede i det i visse motordriftstilstande) og med kontrollen af luftindtagene (som til sidst tvang indførelsen af et elektronisk motorkontrolsystem - først blev de styret næsten manuelt), og med opvarmning og udvidelse af motordele (dette førte til skader på akslerne) og med små genstande ...
Generelt viste det sig at være en meget krævende motor til styring og vedligeholdelse (på trods af dens arkitektoniske enkelhed).
Der var andre projekter, hvor forskellige modifikationer af denne motor kunne bruges, men de forblev kun på projektstadiet.
| Pratt & Whitney flymotorer | |
|---|---|
| stjerneformet |
|
| H-formet |
|
| Frit stempel |
|
| Turbojet | |
| Turbofans | |
| Turboprop / Gasturbine |
|
| propfan |
|
| raketmotorer |
|
| Gasturbiner baseret på fly |
|
| Tilknyttede virksomheder |
|
| Personligheder |
|
| † Samudviklede flymotorer | |