Авиация Pratt & Whitney J58-P4

01 июня 2011


Оглавление:
1. Pratt & Whitney J58-P4
2. Схема
3. Применение

Pratt & Whitney J58-P4 — турбореактивный двигатель изменяемого цикла, который использовался на Lockheed A-12, и, впоследствии, на YF-12 и на SR-71 Blackbird. Это по существу гибрид турбореактивного двигателя и прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

История и описание

J58 был первоначально развивался для ВМС США, для планируемой версии реактивной летающей лодки Martin P6M. После отмены этого проекта, двигатель был выбран Convair и Lockheed для их сверхзвуковых самолетов. Другие источники связывают его происхождение с запросами ВВС США для силовой установки WS-110A, в будущем XB-70 Valkyrie. Это был первый двигатель, который мог долго работать с применением форсажа, и первый двигатель, который был испытан ВВС США на скорости порядка 3 Махов. Главной особенностью J58 были конусы в воздухозаборниках изменяемой геометрии, которые автоматически перемещались вперед и назад, управляемые специальным компьютером. Управление положением конусов и перепускных створок происходит по данным о давлении воздуха в каналах воздухозаборников. Эти конусы смещали сверхзвуковой поток воздуха, гарантируя подачу дозвукового потока воздуха в воздухозаборники. Конусы находятся в выдвинутом положении и заблокированы при высоте ниже 9144 метров. Выше этой высоты они разблокируются. Если же скорость полета превышает 1.6 Маха, то конусы начинают перемещаться назад приблизительно на 4 см за 0.1 Мах, до общего расстояния приблизительно 66 см.

Особого упоминания заслуживает описание того, как этот двигатель испытывали на земле, в связи с огромным диапазоном скоростей, на который проектировался этот двигатель.

J58 это турбореактивный двигатель изменяемого цикла, который работает и как турбореактивный двигатель и как прямоточный воздушно-реактивный двигатель с помогающим вентилятором. Турбовентиляторные двигатели были редки в то время, но Бен Рич позднее описал двигатель как «турбовентиляторный реактивный двигатель с отбором воздуха». При скорости 3.2 Маха, 80 % тяги двигателя обеспечивается прямоточной частью двигателя и только 20 % турбореактивной частью. На более низких скоростях J58 работает как чистый турбореактивный двигатель. Двигатель SNECMA M35 считается развитием этого двигателя.

Фотография двигателя, где тоже хорошо видны перепускные трубы, отбирающие воздух у вентилятора

Вначале двигатель разгоняли машиной для старта AG330, с двумя двигателями Бьюик Wildcat V8 общей мощностью 600 л.с. и общим вертикальным валом. Машина подъезжала снизу к SR-71, для запуска двигателей. Она разгоняла J58 до 3200 оборотов в минуту перед тем, как мог начаться обычный турбореактивный цикл. Позднее, использовалась обычная машина для старта.

Высокие скорости и температуры двигателя потребовали нового реактивного топлива JP-7. Трудности в его поджигании потребовали впрыска в двигатель специального вещества — triethylborane, который впрыскивался в двигатель для поджига топлива вначале, и впрыскивался в форсажную камеру в полете; выше −5 °C TEB спонтанно загорается в контакте с воздухом. Каждый двигатель нес закрытый контейнер герметизируемый азотом с 600 см³ TEB, что было достаточно для, по крайней мере, 16 запусков, перезапусков, или включений форсажа; это число ограничивало длительность полета SR-71, так как после каждой дозаправки в воздухе форсажные камеры должны быть заново зажжены.

Вероятно отдельного раздела заслуживают и те отказы и несовершенства двигателя, которые проявились при первых полетах SR-71.

Когда пилот перемещал ручку газа от самого начального положения до минимального рабочего, топливо поступало в двигатель, и, спустя короткое время после этого, 50 см ³ TEB впрыскивалось в камеру сгорания, где ТЕВ спонтанно зажигалось и освещало сопло зеленоватой вспышкой. В некоторых случаях, тем не менее, впрыск TEB был затруднён: когда на носике инжектора скапливались не сгоревшие остатки топлива, препятствуя попыткам перезапуска. Вторичное наполнение резервуара TEB было рискованным делом; команда обслуживания работала в серебряных противопожарных костюмах. Наоборот, заправка топливом JP-7 была настолько безопасна, что было разрешено некоторое обслуживание самолёта во время его заправки. Химическое воспламенение было выбрано вместо обычного по причинам надёжности, и для уменьшения механической сложности. Резервуар TEB охлаждался топливом, текущим вокруг него, и содержал диск, который разрывался в случае превышения давления, позволяя TEB и азоту попасть в форсажную камеру. Автоматика регулирования подачи топлива поддерживала требуемое соотношение между расходом топлива и давлением в форсажной камере в соответствии с температурой на входе в компрессор, числом оборотов двигателя и задаваемым значением тяги. Топливо, текущее в двигатель, используется как хладагент, чтобы охладить двигатель, гидравлическую жидкость, масло, резервуар TEB, систему управления форсажным соплом, систему кондиционирования воздуха и части корпуса, подверженные аэродинамическому нагреву. Это также требовало его подогревания на заправщике KC-135Q. только при определенной температуре)

Машинная смазка была основанным на силиконе жиром. Она была твердой при комнатной температуре и предварительно нагревалась до включения двигателя.

Наземные испытания двигателя

В то время, когда его строили многие измерительные приборы были несовершенны, кроме того, трудно было тогда создать на земле те условия, что возникали в полете. Это вызвало много трудностей у двигателестроителей в то время и привело к тому, что многие недочеты исправлялись уже во время полетных испытаний. И о многих недочетах узнавали тогда же.

К примеру, чтобы создать нагрев воздуха соответствующий тому, что возникает в полете сделали специальную установку, в которой горячий воздух от двигателя J75 шел прямо на двигатель J58.

Были проблемы со многими датчиками, поскольку они выходили из строя раньше, чем удавалось снять данные с них. Так что Pratt&Whitney пришлось дорабатывать измерительную технику, чтобы снять эти данные.

Отказы и несовершенства двигателя

Их было довольно много по ходу испытаний. Скажем, оказалось, что этот двигатель легко втягивает в себя различные мелкие предметы, мусор и т.п. Поэтому пришлось ввести специальную службу, которая следила бы за этими мелкими предметами, чтобы не ремонтировать часто этот дорогой и требовательный двигатель.

Были проблемы и с топливной системой, и с управлением воздухозаборниками — сначала они управлялись почти-что вручную, с нагреванием и расширением деталей двигателя и с мелкими предметами…

В общем это оказался весьма требовательный к управлению и обслуживанию двигатель.

Просмотров: 3106

<<< Rolls-Royce RB211