El IHI XF9 es un motor turbofán con postcombustión de baja derivación desarrollado por la Agencia de Adquisiciones, Tecnología y Logística (ATLA) del Ministerio de Defensa de Japón (MoD) e IHI Corporation .
El XF9 es un producto de un proyecto ATLA Investigación sobre el sistema de motor de combate (2015-2019) que siguió a dos proyectos preliminares, Investigación sobre los componentes principales de los motores de próxima generación (2010-2015) e Investigación sobre elementos de motor de combate (2013-2017). [1] [2] Iniciados después del desarrollo del motor de turbofán XF5 (1995-2008), estos proyectos de investigación son trabajos preliminares para el futuro programa de caza de Japón o el sucesor del caza Mitsubishi F-2 .
El concepto básico es producir un motor "delgado y de alta potencia", creando así más capacidad para alojar combustible y armamento dentro del fuselaje del caza furtivo para reducir la sección transversal del radar. El concepto, denominado High-power Slim Engine, también aparece en un informe del Ministerio de Defensa titulado A vision for research and development of future fighter aircraft (2010) como motor para un futuro caza japonés conceptual, el i 3 FIGHTER . [3]
Mientras que su predecesor, el XF5 , era un motor pequeño, el prototipo XF9-1 es cercano al General Electric F110 en tamaño, y es comparable al Pratt & Whitney F119 en términos de clase de empuje. Con el núcleo que soporta una temperatura de entrada de turbina de clase 2073 K (1800 °C), [4] el XF9-1 produce un alto empuje, mejorando al mismo tiempo la economía de combustible. A partir de 2018, el nivel de empuje oficialmente publicitado del prototipo es "11 toneladas (107 kN / 24,000 lbf) o más" en empuje militar y "15 toneladas (147 kN / 33,000 lbf) o más" con postcombustión. [5] El XF9 está diseñado para ser adaptable a una amplia gama de niveles de empuje, más altos o más bajos, según el requisito; [6] y el futuro programa de motores de combate se lleva a cabo con un empuje máximo objetivo de 20 toneladas (196 kN / 44.000 lbf) en mente, que se dio a conocer en el Simposio de Tecnología ATLA 2018.
El XF9-1 es un turbofán de postcombustión de flujo axial de doble carrete con un FADEC redundante doble , que consta de un ventilador de 3 etapas, un compresor de alta presión de 6 etapas, una cámara de combustión de tipo anular, una turbina de alta presión de una sola etapa, una turbina de baja presión de una sola etapa, un postquemador y una tobera convergente-divergente. El concepto, estilizado y de alta potencia, dio como resultado un empuje aproximadamente un 30% mayor por unidad de área de sección transversal en comparación con el GE F110 con el que está equipado el Mitsubishi F-2. Para lograr este nivel de empuje, se necesitaba una temperatura de combustión más alta (clase de 1.800 °C) y un diseño aerodinámico optimizado, lo que a su vez requirió tecnologías avanzadas de materiales, fabricación, refrigeración y análisis de fluidos.
Cada uno de los rotores es un blisk para contribuir a la reducción de peso y tamaño. [7] La cámara de combustión está equipada con quemadores patentados de nuevo tipo, Wide-angle Swirler, para facilitar la combustión estable y una distribución de calor más uniforme en la salida. Para reducir el costo, el disco de turbina de alta presión se fabrica mediante la técnica de forjado en lugar de la pulvimetalurgia (PM) empleada en el XF5; el material es una superaleación a base de níquel-cobalto, TMW-24, desarrollada por NIMS , cuya resistencia al calor es comparable a la de las superaleaciones de PM. [8] Las palas de turbina hechas de una superaleación monocristalina a base de níquel japonesa de quinta generación se sueldan por fricción al disco para formar el blisk, que está encerrado en la cubierta hecha de compuestos de matriz cerámica . [9] El postquemador es de un nuevo tipo para eliminar los portallamas anulares convencionales para mejorar la eficiencia.
Como otra característica, el XF9-1 incorpora un generador de arranque que produce 180 kW, lo que significa que un caza bimotor con este motor puede ser abastecido con hasta 360 kW de electricidad solo por los motores. [4] [10] La capacidad es bastante grande en comparación con la de los cazas convencionales de cuarta o quinta generación como el Boeing F-15E (76 kW), el Lockheed Martin F-22 (130 kW) y el Lockheed Martin F-35 (160 kW), lo que permite la aviónica de próxima generación y otros dispositivos y equipos de a bordo de alto consumo de energía.
Además, se está llevando a cabo una investigación para demostrar el control de vectorización de empuje y su tecnología de manejo de fallas de 2016 a 2020 en paralelo con el desarrollo del motor. Esta investigación tiene como objetivo lograr una mayor maniobrabilidad y superficies de control más pequeñas favorables para los aviones furtivos. Para el XF9-1, está disponible la tobera de vectorización de empuje tridimensional XVN3-1, que puede desviar el empuje hasta 20 grados en todas las direcciones de la circunferencia. [11] [12]
Datos de [13] [14]
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