El General Electric F414 es un motor turbofán con postcombustión estadounidense de la clase de empuje de 22.000 libras (98 kN ) producido por GE Aerospace (anteriormente GE Aviation). El F414 se originó a partir del turbofán F404 de GE , ampliamente utilizado, ampliado y mejorado para su uso en el Boeing F/A-18E/F Super Hornet . El motor se desarrolló a partir del turbofán sin postcombustión F412 planificado para el A-12 Avenger II , antes de que fuera cancelado.
Diseño y desarrollo
Orígenes
GE desarrolló el F404 hasta convertirlo en el turbofán sin postcombustión F412-GE-400 para el McDonnell Douglas A-12 Avenger II . Tras 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 fue diseñado para encajar en el mismo espacio que el F404. [3]
El F414 utiliza el núcleo y el control digital del motor con autoridad total (FADEC) del F412, y el sistema de baja presión del motor YF120 desarrollado para la competición Advanced Tactical Fighter . Una de las principales diferencias entre el F404 y el F414 es la sección del ventilador. El ventilador del F414 es más grande que el del F404 , pero más pequeño que el del F412. [4] El ventilador más grande aumenta el flujo de aire del motor en un 16%, es 5 pulgadas (13 cm) más largo y aumentó el diámetro de 28 pulgadas (71 cm) a 31 pulgadas (79 cm). Para mantener al F414 en la misma envoltura, o espacio ocupado en la estructura del avión, que el F404, la sección de postcombustión se acortó en 4 pulgadas (10 cm) y la cámara de combustión se acortó en 1 pulgada (2,5 cm). También se ha modificado respecto del F404 la construcción de las tres primeras etapas del compresor de alta presión, que son blisks en lugar de discos separados y álabes en cola de milano, lo que supone un ahorro de 23 kg (50 libras) de peso. [3] El F414 utiliza un sistema " fueldraulic " para controlar el área de la tobera convergente-divergente en la sección de postcombustión. Los actuadores de las toberas utilizan combustible del motor, mientras que el F404 utiliza un sistema hidráulico del motor. Los actuadores "fueldraulic" para las toberas de postcombustión se han utilizado desde los años 60 en el Pratt & Whitney J58 [5] y el Rolls-Royce Turbomeca Adour [6] , por ejemplo. También se utilizan para girar la tobera VTOL del Rolls-Royce LiftSystem [7] .
Desarrollo adicional
El F414 sigue mejorando, tanto a través de esfuerzos internos de GE como de 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 del empuje del 15% o una vida útil 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. [8] 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 aspas. Estos cambios deberían aumentar la capacidad de temperatura de la turbina en aproximadamente 150 °F (83 °C). [9] El EDE está diseñado para tener una mejor resistencia al daño por objetos extraños y una tasa de consumo de combustible reducida. [10] [11]
El programa EDE continuó con la prueba de un ventilador avanzado de dos etapas con disco de palas o " blisk ". El primer ventilador avanzado se fabricó utilizando métodos tradicionales, pero los futuros ventiladores blisk se fabricarán utilizando soldadura por fricción traslacional con el objetivo de reducir los costos de fabricación. [9] GE promociona que esta última variante produce un aumento del 20% en el empuje o un aumento de tres veces en la durabilidad de la sección caliente en comparación con el F414 actual. [8] Esta versión se llama Enhanced Performance Engine (EPE) y fue financiada parcialmente a través del programa federal Integrated High Performance Turbine Engine Technology (o IHPTET). [10] [12]
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 un nuevo combustor de vórtice atrapado. [9] Los chevrones 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 rápido. Los chevrones mecánicos vendrían en forma de cortes triangulares (o extensiones) en el extremo de la boquilla, lo que daría como resultado un patrón de "dientes de tiburón". Los chevrones fluídicos funcionarían inyectando flujos de aire diferenciales alrededor del escape para lograr los mismos fines que la variedad mecánica. Un nuevo combustor probablemente apuntaría a reducir las emisiones al quemar un mayor porcentaje de oxígeno , reduciendo así la cantidad de oxígeno disponible para unirse con el nitrógeno formando el contaminante NO x .
En 2009, el F414-EDE se encontraba en desarrollo y prueba, en virtud de un contrato de la Marina de los Estados Unidos para un motor de demostración de consumo específico de combustible (SFC) reducido. [13] [14] Además, General Electric ha probado los 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 rotatoria 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 el CMC es un peso que es un tercio del de la aleación de metal y la capacidad de operar sin aire de refrigeración, lo que hace que el motor sea más eficiente aerodinámicamente y con un consumo de combustible más eficiente. 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. [15]
Hasta 2023, se han entregado más de 1.600 motores F414. [2]
Variantes
F/A-18 Super Hornets, propulsados por el motor F414-GE-400
F414-GE-400
Versión utilizada para el Boeing F/A-18E/F Super Hornet . También se propuso para la variante naval F-117N del F-117 Nighthawk , que no se construyó . [16]
F414-EDE
El "motor de durabilidad mejorada" o "EDE" incluye una turbina de alta presión (HPT) y un compresor de alta presión (HPC) mejorados. El HPT se ha rediseñado para soportar temperaturas ligeramente más altas e incluye cambios aerodinámicos. El HPC se ha rediseñado de 7 a 6 etapas. Estos cambios tenían como objetivo reducir la SFC en un 2% y triplicar la durabilidad de los componentes. [17]
F414-EPE
El "motor de rendimiento mejorado" o "EPE" incluye un nuevo núcleo y un ventilador y compresor rediseñados. Ofrece un aumento de empuje de hasta un 20 por ciento, lo que lo eleva a 26 400 lbf (117 kN ), lo que da una relación empuje/peso de casi 11:1. [18]
F414M
Utilizado por EADS Mako/HEAT . El empuje se redujo 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 aviones de entrenamiento y caza, pero posteriormente reemplazado por una nueva oferta con un F414 estándar. [8] [20]
F414-G
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
Versión propuesta para el Dassault Falcon SSBJ. Generaría alrededor de 12.000 lbf (53 kN) de empuje sin el uso de postcombustión. [22] [23]
A partir del 12 de agosto, se espera que el acuerdo para la producción bajo licencia de los motores se firme en los próximos seis meses (es decir, a fines del año fiscal 2024-25), mientras que General Electric Co. ha presentado ofertas técnico-comerciales. La presentación de la oferta será seguida por negociaciones de transferencia de tecnología. El pacto de transferencia de tecnología está en las etapas finales para ser aprobado por el Gobierno de la India . El acuerdo, de un valor estimado de $ 1 mil millones, conducirá a una transferencia de tecnología del 80% para los motores. Algunas de las tecnologías críticas que se transferirán incluyen recubrimiento para el extremo caliente del motor, cuchillas de cristal y tecnología de perforación láser . El terreno para establecer la planta de producción de motores ha sido elegido por HAL cerca de la ciudad de Bangalore . Mientras tanto, se están obteniendo las autorizaciones ambientales y de contaminación para el proyecto. La instalación comenzará la producción dentro de los dos años posteriores a la firma del contrato y la entrega dentro de los tres años posteriores al mismo. Si bien el objetivo de producción inicial del motor es de 99 unidades para el programa Tejas Mk 2, se espera que el tamaño del pedido crezca más allá de esto durante la próxima década. [29] A partir de septiembre de 2024, el Gobierno de la India formará un comité de negociación para finalizar el acuerdo con representantes del Ministerio de Defensa , HAL , ADA y GTRE . La mayor parte de la parte del trabajo podría subcontratarse al sector privado. [30]
F414-GE-39E (GE RM16)
Nueva versión del F414G para el Saab JAS-39E/F Gripen. [31] [32] [33]
F414-GE-400K
Variante del F414-GE-400 co-desarrollado por General Electric y Hanwha Aerospace para el KAI KF-21 Boramae surcoreano , que será fabricado conjuntamente y ensamblado localmente en Corea del Sur por Hanwha Aerospace. [34] [35]
F414-GE-100
Una versión hecha a medida para pilotar el avión X-59 Quiet SuperSonic Technology de la NASA . Derivado del F414-GE-39E, las modificaciones incluyen un software de control diferente, tuberías de combustible y falta de rieles de montaje. Se fabricaron dos unidades. [36]
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Enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con General Electric F414 .
