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General Electric F110

El General Electric F110 es un motor turbofán con postcombustión producido por GE Aerospace (anteriormente GE Aviation). Derivado del General Electric F101, se concibió como una...

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El General Electric F110 es un motor turbofán con postcombustión producido por GE Aerospace (anteriormente GE Aviation). Derivado del General Electric F101, se concibió como una alternativa al Pratt & Whitney F100 para propulsar aviones de combate tácticos, siendo el F-16C Fighting Falcon y el F-14A+/B Tomcat las plataformas iniciales; posteriormente, el F110 también impulsaría nuevas variantes del F-15 Eagle . El motor también es fabricado por IHI Corporation en Japón, TUSAŞ Engine Industries (TEI) en Turquía y Samsung Techwin en Corea del Sur, en virtud de acuerdos de licencia. [ 1 ] [ 2 ]

El F118 es una variante sin postcombustión del F110 que impulsa al bombardero furtivo Northrop B-2 y al avión de reconocimiento Lockheed U-2S .

Diseño y desarrollo

El F110 surgió de la confluencia de los esfuerzos de General Electric en la década de 1970 por reingresar al mercado estadounidense de motores para cazas y el deseo de la Fuerza Aérea de los EE. UU. de abordar los problemas de confiabilidad, longevidad y mantenimiento de los motores Pratt & Whitney F100 que impulsaban sus F-15 y F-16 . En 1975, General Electric utilizó sus propios fondos para comenzar el desarrollo del F101X, un derivado de su motor F101 para el bombardero B-1 ; el F101X heredaría gran parte del diseño central, pero con un ventilador más pequeño que se amplió a partir del F404 para que su ciclo termodinámico y empuje fueran más adecuados para un motor de caza. La tobera de iris convergente-divergente también se derivó del F404. [ 3 ]

La cancelación del B-1A por parte de la administración Carter (en lugar del bombardero de tecnología avanzada que se convirtió en el B-2 ) significó una pérdida de negocio para General Electric y proporcionó un mayor impulso para ofrecer el F101X al mercado de motores de caza. El motor atrajo el interés del Programa de Derivados de Modelos de Motores (EMDP) de la Fuerza Aérea, y en 1979 comenzó a financiarlo como el Motor de Caza Derivado F101, o F101 DFE. La Fuerza Aérea vio en el F101 DFE una alternativa potencial al F100 y también una forma de presionar a Pratt & Whitney para que mejorara su rendimiento y solucionara los problemas del F100. [ 3 ]

Un motor F110 se somete a pruebas de rendimiento en el Centro de Desarrollo de Ingeniería Arnold de la Fuerza Aérea .

Tras la finalización de las pruebas en tierra en 1980, el motor F101 DFE se instaló por primera vez en un F-16 para pruebas de vuelo, donde demostró una mejora considerable en rendimiento y operatividad con respecto al F100 existente. En 1982, la Fuerza Aérea inició el desarrollo a gran escala del F101 DFE como una opción para competir con el F100 en la futura producción de los F-15 y F-16; finalmente, el motor fue seleccionado para el F-16 y designado F110-GE-100 . La amenaza que representaba el F110 se ha citado como una razón para que Pratt & Whitney rectificara con mayor rapidez los problemas que afectaban al F100 y desarrollara la variante mejorada F100-PW-220. [ 3 ] [ 4 ] Buscando reducir los costos unitarios y mejorar el desempeño de los contratistas, la Fuerza Aérea implementó la competencia de Motores de Caza Alternativos (AFE) entre el F100 y el F110 en 1983 en lo que se denominó "La Gran Guerra de los Motores", donde el contrato del motor se adjudicaría mediante competencia. La Fuerza Aérea compraría ambos motores a partir de 1984, con contratos que se competirían cada año fiscal y los porcentajes de F100 versus F110 variarían según el contrato; las competencias finalmente terminaron en 1992. [ 5 ]

El prototipo F-14B, BuNo 157986, probando el F101 DFE, que la Armada finalmente adoptaría como el F110-GE-400.

El F101 DFE también se probó en el prototipo F-14B en 1981, y la aeronave mostró una mejora considerable en el rendimiento con respecto al Pratt & Whitney TF30 existente . [ 6 ] Aunque la Armada detuvo las pruebas adicionales en 1982, utilizaría los resultados de la evaluación AFE de la Fuerza Aérea para elegir el motor para los futuros F-14. El F101 DFE fue finalmente elegido por la Armada en 1984 y se le asignó la designación F110-GE-400 . [ 3 ]

Diseño

Vídeo de las pruebas del F110

El F110-GE-100/400 es un turbofán de flujo axial con postcombustión y bajo índice de derivación. Cuenta con un ventilador de 3 etapas accionado por una turbina de baja presión de dos etapas y un compresor de 9 etapas accionado por una turbina de alta presión de una etapa; la relación de presión total es de 30,4 y la relación de derivación es de 0,87. [ 7 ] A diferencia de los ambiciosos objetivos de rendimiento bruto del F100 de alto empuje y bajo peso, el F110 puso mayor énfasis en el equilibrio entre fiabilidad, operatividad y rendimiento. El ventilador y los álabes guía de entrada fueron diseñados para suavizar el flujo de aire y aumentar la resistencia a las pérdidas de sustentación del compresor. El motor tiene un sistema de control electrónico e hidromecánico que lo hace más tolerante a las entradas rápidas del acelerador. La principal diferencia entre el -100 y el -400 es la sección del aumentador de este último, que es aproximadamente 50 pulgadas más larga. El -100, utilizado en el F-16C/D Block 30/40, tenía un empuje estático sin instalar de 16.600 lbf (73,8 kN) en potencia intermedia y 28.200 lbf (125,4 kN) en postcombustión; las cifras para el -400, utilizado en el F-14B/D, eran 16.333 lbf (72,7 kN) y 26.950 lbf (119,9 kN) respectivamente. [ 8 ]        

Nuevos desarrollos

A mediados de la década de 1980, la Fuerza Aérea buscó mayor potencia para sus cazas tácticos y comenzó los programas de Motor de Rendimiento Mejorado (IPE, por sus siglas en inglés) para los F100 y F110, con el objetivo de lograr un empuje de 29 000 lbf (129 kN) , manteniendo las mejoras de durabilidad logradas en los F100-220 y F110-100. El resultado serían los Pratt & Whitney F100-PW-229 y General Electric F110-GE-129 . En comparación con el F110-100, el -129 incorporó mejoras en los componentes, incluido un control digital de motor de plena autoridad ( FADEC ), que permitió alcanzar el empuje máximo en un rango más amplio de condiciones y en porciones más grandes de la envolvente de vuelo, manteniendo una estandarización del 80 %; la relación de derivación se redujo ligeramente a 0,76. El motor -129 produce 17.155 lbf (76,3 kN) de empuje a potencia intermedia y 29.500 lbf (131,2 kN) con postcombustión máxima, y ​​se desplegó por primera vez en 1992 en el F-16C/D Block 50; el motor también impulsaría variantes mejoradas del F-15E, comenzando con el F-15K para Corea del Sur.      

La tobera de escape vectorial axisimétrica F110 en movimiento.

Una variante sin postcombustión del F110, denominada F118 , impulsaría el bombardero furtivo B-2 y el avión de reconocimiento U-2S remotorizado . Una variante del F110-100 equipada con una tobera de vectorización de empuje axisimétrica tridimensional , denominada por General Electric como Tobera de Escape Vectorial Axisimétrica (AVEN), fue probada en un F-16 especialmente modificado llamado NF-16D VISTA dentro del programa de Vectorización de Empuje Multieje (MATV); [ 9 ] [ 10 ] la tobera podía vectorizar el escape hasta 17 grados desde la línea axial en cualquier dirección. [ 11 ]

El F110 vería el desarrollo de una variante mejorada a partir del año 2000 con el F110-GE-132 , inicialmente denominado F110-GE-129EFE (Enhanced Fighter Engine). [ 12 ] Tanto el -132 como su competidor, el Pratt & Whitney F100-PW-232, fueron diseñados para aprovechar al máximo el conducto de entrada común modular (MCID) del F-16, o entrada "Big Mouth" introducida en la variante Block 30. El -132 incorpora un ventilador mejorado que es más eficiente y puede aumentar el flujo de aire máximo, conducto de ventilador compuesto, mejoras de durabilidad en la sección caliente, aumentador radial y mejoras en el sistema de control. El motor aprovechó la investigación realizada bajo el programa Integrated High Performance Turbine Engine Technology (IHPTET). El -132 produce 19 000 lbf (84,5 kN) de empuje en potencia intermedia y 32 500 lbf (144,6 kN) en postcombustión, pero también puede ajustarse para funcionar a niveles de empuje del -129 para aumentar los intervalos de inspección de 4300 ciclos a 6000; el antiguo -129 puede actualizarse a la configuración -132, siendo el nuevo ventilador un componente modular. El F110-132 fue seleccionado para propulsar el F-16E/F Block 60 para los Emiratos Árabes Unidos . [ 13 ] [ 14 ] Las pruebas de vuelo comenzaron en 2003 y el primer motor se entregó en 2005. [ 15 ]    

La tecnología del -132, así como la de los desarrollos comerciales del CFM56 , se han aplicado al Programa de Extensión de la Vida Útil (SLEP) del F110, y los F110-129 actualizados con tecnología SLEP recibieron la designación -129C. Las subvariantes mejoradas con intervalos de 6000 ciclos se designaron como -129D (para el F-16) y -129E (para el F-15). [ 16 ] El -129E también impulsa el prototipo TAI Kaan . [ 17 ]

Aplicaciones principales

F-14

Un F110-GE-400 visto a través del aumentador de un Grumman F-14D Tomcat.

El F-14A entró en servicio con la Armada de los Estados Unidos en 1973, propulsado por motores Pratt & Whitney TF30 . A finales de la década, tras numerosos problemas con el motor original (y problemas similares con el F100 en los F-15 y F-16), el Departamento de Defensa comenzó a adquirir los TF30-P-414A mejorados. Si bien estos motores resolvieron los problemas de operatividad, el consumo de combustible y el empuje eran comparables a los del modelo inicial, considerablemente inferiores a los que el F-14 había previsto. El Pratt & Whitney F401 , originalmente planeado para el F-14 y una versión naval ampliada del diseño del F100, también fue cancelado debido a problemas de costes y fiabilidad.

Después de revisar los resultados de la evaluación AFE de la Fuerza Aérea, la Armada elegiría el F101 DFE para remotorizar el F-14 en 1984, con la variante designada como F110-GE-400; la principal diferencia entre el -400 y el F110-GE-100 de la Fuerza Aérea es la longitud: el -400 tenía una extensión de tubo de escape de 50 pulgadas (1,3 m) para adaptarse al fuselaje del F-14, que se instaló aguas abajo del aumentador. Durante los primeros años de servicio, el tubo de escape alargado del -400 creó puntos calientes imprevistos en el revestimiento del postquemador, lo que resultó en la pérdida de varios F-14 antes de que se rectificara el problema. [ 18 ] El motor produjo 26 950 lbf (119,9 kN) de empuje sin instalar con postquemador; [ 19 ] [ 20 ] El empuje instalado es de 23 400 lbf (104,1 kN) con postcombustión a nivel del mar, que aumentó a 30 200 lbf (134,3 kN) a Mach 0,9. [ 21 ] Esto era similar al F401 originalmente previsto para el F-14 y proporcionó un aumento significativo con respecto al empuje máximo sin instalar del TF30 de 20 900 lbf (93 kN). [ 22 ] Estos aviones mejorados se conocían inicialmente como F-14A+ antes de ser redesignados como F-14B, al igual que los nuevos aviones de producción propulsados ​​por el F110. El mismo motor también impulsó la variante final del avión, el F-14D.         

Las variantes mejoradas propuestas del F-14, como el Super Tomcat 21 (ST-21), iban a estar propulsadas por el F110-GE-429, la variante naval del F110-GE-129 IPE. [ 23 ]

F-16

El F-16 Fighting Falcon entró en servicio propulsado por el turbofán con postcombustión Pratt & Whitney F100 . Buscando reducir los costos unitarios, la USAF implementó el programa Alternate Fighter Engine (AFE) en 1984, bajo el cual el contrato del motor se adjudicaría mediante competencia. En junio de 2005, el F110 impulsaba el 86% de los F-16C/D de la USAF. Si bien el F110-GE-100 puede proporcionar alrededor de 4000 lbf (17,8 kN) más de empuje que el F100-PW-200, requiere un mayor flujo de aire para que el avión aproveche al máximo el motor; la entrada de choque normal estándar (NSI) limitaba el F110 a 25 735 lbf (114,5 kN) . Esto llevó al aumento del área de la entrada del motor para el nuevo conducto de entrada común modular (MCID). Los F-16C/D Block 30/32 fueron los primeros en construirse con un compartimento de motor común, capaz de aceptar ambos motores, con los Block 30 teniendo la entrada MCID más grande (también conocida como "Boca Grande") para el F110 y los Block 32 conservando la entrada estándar para el F100.    

Un F-16C Block 50 equipado con el motor F110-GE-129.

Los F-16C/D Block 30 y 40 estaban propulsados ​​por el F110-GE-100 de 28 200 lbf (125,4 kN) , mientras que el Block 50 estaba propulsado por el F110-GE-129 IPE de 29 500 lbf (131,2 kN) . El F-16E/F Block 60 de los Emiratos Árabes Unidos está propulsado por el F110-GE-132 de 32 500 lbf (144,6 kN) , al igual que el propuesto Lockheed Martin-Tata F-21, basado en el Block 60 e inicialmente designado F-16IN, para la competición MMRCA de la Fuerza Aérea India . [ 24 ] [ 25 ] Los F-16C Block 70 de producción actual están equipados con el F110-129D con mayor vida útil y durabilidad. [ 26 ]      

Dos derivados del F-16, el Mitsubishi F-2 y el General Dynamics F-16XL , están propulsados ​​por el IPE -129. Los motores para el F-2 fueron fabricados bajo licencia por IHI Corporation y designados F110-IHI-129, antes [ 15 ] de la denuncia de un informante de la compañía IHI en febrero de 2024. [ 27 ] El 24 de abril de 2024, IHI anunció que el Ministerio de Tierra, Infraestructura, Transporte y Turismo de Japón estaba llevando a cabo una investigación sobre su filial, IHI Power Systems Co., que había falsificado los datos de sus motores desde 2003, afectando a más de 4000 motores en todo el mundo. [ 28 ]

F-15

Un F-15K surcoreano equipado con dos motores F110-GE-129.

Aunque la Fuerza Aérea eligió el Pratt & Whitney F100-PW-229 como motor de entrada para el F-15E Strike Eagle , se montaron dos F110-GE-129 en una aeronave para pruebas de vuelo. [ 29 ] [ 30 ] Corea del Sur eligió el -129 para propulsar 40 cazas F-15K, siendo la primera vez que los F-15 de producción fueron propulsados ​​por un motor de General Electric. Los motores se fabricaron a través de un acuerdo de licencia conjunta con Samsung Techwin Company. También ha sido elegido por la Fuerza Aérea de la República de Singapur (RSAF) para propulsar su F-15SG.

El F-15E se desarrollaría aún más hasta convertirse en el Advanced Eagle, con un nuevo sistema de control fly-by-wire que incorpora el FADEC del F110-GE-129. El Advanced Eagle con el F110-129E serviría de base para el F-15SA de Arabia Saudita , el F-15QA de Qatar y el F-15EX de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos . [ 31 ]

Variantes

  • F110-GE-100 : Variante inicial resultante del F101 DFE (Derivative Fighter Engine), que impulsa los F-16 Block 30 y 40.
  • F110-GE-400 : Variante naval del -100 con una extensión de aumento de 50 pulgadas para adaptarse al F-14, impulsa el F-14A+ (posteriormente designado F-14B) y el F-14D.
  • F110-GE-129 : Variante de motor de rendimiento mejorado, que impulsa los F-16 Block 50 y 70 y los F-15K, SG, SA, QA y EX.
  • F110-GE-132 : Variante con mayor empuje que impulsa el F-16 Block 60.

Aplicaciones

Presupuesto

F110-GE-100/400

Datos de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos , [ 7 ] Comando de Sistemas Aéreos Navales (NAVAIR) [ 20 ]

Características generales

  • Tipo: Turboventilador con postcombustión
  • Longitud: 181,9 pulgadas (462 cm ) para -100, 232 pulgadas (589 cm) para -400    
  • Diámetro: 35,66  pulgadas (90,6  cm) de entrada, 46,5  pulgadas (118,1  cm) de diámetro total.
  • Peso en seco: 3830 lb (1740 kg ) para -100, 4183 lb (1897 kg) para -400    

Componentes

Actuación

  • Empuje máximo :
    • -100: 16.600 lbf (73,8 kN ) intermedio, 28.200 lbf (125,4 kN) postcombustión completa    
    • -400: 16.333  lbf (72,7  kN) intermedio, 26.950  lbf (119,9  kN) postcombustión completa
  • Relación de presión total : 30,4:1
  • Caudal másico de aire: 270 lb/s (122,4 kg/s), 254 lb/s (115,2 kg/s) con entrada F-16 pequeña
  • Relación empuje-peso : 4,33:1 a potencia intermedia, 7,36:1 con postcombustión.

F110-GE-129

Datos de General Electric, [ 33 ] [ 34 ] Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) , [ 12 ] MTU [ 35 ]

Características generales

Componentes

Actuación

  • Empuje máximo :
    • Potencia intermedia: 17.155  lbf (76,3  kN)
    • Postcombustión máxima: 29.500  lbf (131,2  kN)
  • Relación de presión total : 30,7:1
  • Caudal másico de aire: 270 lb/s (122,4 kg/s)
  • Temperatura de entrada de la turbina: 2750 °F (1510 °C ; 1780 K )   
  • Relación empuje-peso : 4,38:1 a potencia intermedia, 7,50:1 con postcombustión.

F110-GE-132

Datos de General Electric, [ 14 ] Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), [ 12 ] Forecast International [ 36 ]

Características generales

Componentes

Actuación

  • Empuje máximo :
    • Potencia intermedia: 19 000  lbf (84,5  kN)
    • Postcombustión máxima: 32.500  lbf (144,6  kN)
  • Relación de presión total : 33,3:1
  • Caudal másico de aire: 275 lb/s (124,7 kg/s)
  • Relación empuje-peso : 4,69:1 a potencia intermedia, 8,02:1 con postcombustión.

Véase también

Desarrollo relacionado

Motores comparables

Listas relacionadas

Referencias

  1. ↑ "TEI > Bienvenido" . Archivado del original el 26/11/2014 . Consultado el 07/11/2014 .
  2. ↑ Fuerzas Aéreas F-16 - Turquía . F-16.net. Consultado el 16 de agosto de 2013.
  3. 1 2 3 4 Frank Camm (1993). El desarrollo de los motores F100-PW-220 y F110-GE-100: un estudio de caso de gestión y evaluación de riesgos (PDF) . RAND (Informe).
  4. ↑ Coalson, MS (18 de abril de 1982). Informe de situación del programa de derivación de modelos de motores de la USAF . Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos . doi : 10.1115/82-GT-183 . ISBN 978-0-7918-7957-3. S2CID 109148328 . 
  5. ↑ "F110-129, el fin de una era" . Fuerza Aérea de los Estados Unidos . 21 de noviembre de 2014.
  6. ↑ Reubush, David E.; Carlson, John R. (1 de marzo de 1982). Efectos de la instalación de toberas de escape F101 DFE en las características de la tobera de la parte posterior del avión F-14 (Informe). NASA.
  7. 1 2 Coalson, Michael S. (1984). DESARROLLO DEL MOTOR F110-GE-100 (Informe técnico). ASME. 84-GT-13.
  8. ↑ "Informe sobre el estado de los motores militares de GE Aircraft Engines" . General Electric Aerospace . 15 de junio de 1997. Archivado del original el 18 de julio de 2023. Consultado el 25 de enero de 2023 .
  9. ↑ "Hoja informativa del X-62A VISTA" . Base de la Fuerza Aérea Edwards (Fuerza Aérea de EE. UU.) . Archivado del original el 12 de noviembre de 2022. Consultado el 12 de noviembre de 2022 .
  10. ↑ Paul D. Anna; David S. Kidman (1994). Resultados de las pruebas de vuelo del avión F-16 modificado con la tobera de escape vectorial axisimétrica (PDF) (Informe técnico). Edwards, CA: Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA .
  11. ↑ Ashley, Steven (1995). Vectorización de empuje: un nuevo ángulo para la superioridad aérea . Ingeniería Mecánica-CIME (Informe técnico). Vol. 117. Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. 
  12. 1 2 3 Wadia, AR; James, FD (2000). F110-GE-129 EFE – Potencia mejorada a través de tecnología de derivados de bajo riesgo (Informe técnico). ASME.
  13. ↑ "GE lanza una variante del motor del caza F110 con un contrato de 400 millones de dólares en los Emiratos Árabes Unidos" . General Electric . 14 de marzo de 2000.
  14. 1 2 "Motores turbofán F110-GE-132" (PDF) . General Electric .
  15. 1 2 "GE inicia el programa de pruebas del F110-132" . Flight Global . 23 de junio de 2003.
  16. ↑ "La experiencia comprobada y las mejoras del programa impulsan la popularidad de los motores GE F110 y F404/414" . GE Aerospace (Comunicado de prensa). 19 de julio de 2010.
  17. ↑ "Primer lote de motores F110 entregado para el avión de combate nacional" . Defensa de Turquía . 2 de junio de 2022.
  18. ↑ Dosey, Jack (4 de febrero de 1996). "Los detalles ahora publicados del accidente del F-14 en el 93 muestran que las reparaciones se retrasaron" . The Virginian Pilot.
  19. ↑ "COMPARACIÓN TÉCNICA DE LA ACTUALIZACIÓN DEL MOTOR F-14 TF30-P-414 AL F110-GE-400" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 15 de junio de 2010.
  20. 1 2 Características estándar de la aeronave (SAC) F-14D (PDF) (Informe). Julio de 1985. Archivado del original (PDF) el 21 de julio de 2022.
  21. ↑ NAVAIR 01-F-14AAD-1A F-14D NATOPS MANUAL DE VUELO Enero de 2004 PARTE 1 CH-2 Sección 2.2 "Motor" pág. "2-9".
  22. ↑ Archivo global de vuelos
  23. ↑ Donald, David. "Northrop Grumman F-14 Tomcat, la Armada de los EE. UU. en la actualidad". Aviones de guerra de la flota. Londres: AIRtime Publishing Inc, 2004. ISBN 1-880588-81-1.
  24. ↑ Seguridad global: F110. Consultado el 21 de junio de 2008.
  25. ↑ "El motor F110-GE-132 completa las pruebas de vuelo iniciales" . GE Aviation . 16 de junio de 2003. Archivado del original el 11 de diciembre de 2005.
  26. ↑ "El motor F110 | GE Aviation" .
  27. ↑ "La empresa japonesa IHI manipuló datos de más de 4000 motores al menos desde 2003" . english.kyodonews.net . Kyodo News . Consultado el 29 de abril de 2024 .
  28. ↑ "Filial de IHI falsifica datos sobre el rendimiento de los motores de barcos y trenes" . The Japan News . Consultado el 29 de abril de 2024 .
  29. ↑ DeLisi, JW (16 de abril de 1990). "Programa de pruebas de vuelo de desarrollo inicial del motor de rendimiento aumentado F-15E/GE-129" . Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica . doi : 10.2514/6.1990-1266 .
  30. ↑ "GE en el F-15E" . Flight Global . 30 de abril de 1996.
  31. ↑ "GE envía los primeros motores para el caza F-15EX" .
  32. ↑ "General Electric supera a Rolls-Royce en la elección del fabricante de aviones de combate de fabricación turca" . 31 de octubre de 2018.
  33. ↑ GE Aviation F110-GE-129/F110-GE-132
  34. ↑ Hoja de datos GE-129 - pdf
  35. ↑ Hoja de datos F110-GE-129
  36. ↑ General Electric F110
  • Página del GE Aviation F110
  • Sociedad Histórica de Motores de Aeronaves - Galería F110-GE-100
  • Seguridad Global - F110