ゼネラル・エレクトリック F414

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F414-400

F414スタティクス・スラスト (85 kN) クラスのアフターバーナーターボファンエンジン。好評であったF404を基にGE・アビエーションで開発された。2010年までに1,000基以上のF414エンジンが配備され飛行時間は100万時間を突破している[1]

設計と開発[編集]

起源[編集]

GEはA-12 アベンジャー II向けにF404を発展させたF412を開発していた。しかし、アベンジャー IIがキャンセルされエンジンの開発も中止された。GEはA-12のキャンセル後も研究を続けこれはF/A-18E/FのF414開発へと引き継がれた。

F414は新型エンジンを開発するより低リスク・低コストとされた。F414はF404と同じ大きさかつ10パーセントの出力増加を目標にF414の設計は行われた。F/A-18E/F スーパーホーネットが長期に渡る寿命のなかで、新たな役割と刻々と変わる環境の変化に対応できるようにするためであった。開発に当たってはリスクを少しでも下げるためF404に使用されていない素材や技術は使用しないことが想定されていた[2]

F414にはF412のコアと全自動化デジタルエンジンコントロール (FADEC)、ATFの試作競争で開発されたYF120の低圧圧縮システムが使用され[3]、従来のF/A-18 ホーネットに搭載されていたF404よりも35%増しの出力を発揮できた。ファンはF404より13cm大きくされており(F412よりは小さい)これにより流量は16%増加した。F404と同じ大きさに保つためアフターバーナー部は10cm、燃焼器は2.5cmにそれぞれ短縮された。高圧圧縮機のファンにはブリスクを採用し、23kgの軽量化を実現した[2]。さらに、アフターバーナー部の制御に独立した油圧システムではなく、燃料を使用することで軽量化、構造の簡易化を図った[4]

発展[編集]

F414は改良が続けられている。GEは、2009年までアメリカ海軍のSFCデモンストレーターエンジンの契約に基づき先進的なコアを使用したF414-EDEの開発およびテストを実施しており[5][6]、15%の推力増加あるいは長寿命を確保できるとしている。EDEは先進的な高圧タービンを採用しており圧縮機の段数は6段となっており[7]、従来より圧縮機は3%効率的である。新しい高圧タービンには、新しい素材とブレード冷却システムが使用されており、タービンの温度は66℃上昇するとしている[8]。また、EDEはFOD(Foreign Object Damage)に対する耐性や燃焼速度を低下させる設計が行われている[4][9]。また、EDEプログラムは、先進的な2段のブレード・ディスク(ブリスク)ファンのテストを継続して行っており、最初のブリスクファンは、従来の方法を用いて製造したが将来的にはコスト削減のため非回転型の摩擦溶接(en)を用いて製造するとしている[8]

GEはまた、ホットセクションの耐久性を3倍にし、推力を20%向上させた最新型を提案している。これはEPEと呼ばれており、開発費の一部は統合高性能タービン技術(en)プログラムを通じて供給された。

その他のF414の改良には、機械的またはフルイディックシェブロンノズル(en)を使用してF404時代から悪評を買っていたエンジンの騒音を減らす研究と、新しいトラップされた渦の燃焼器で排出量を削減する研究が含まれている[8]。シェブロンノズルは、流れの遅いバイパス流と流れが速く熱いコア排気を素早く冷却することにより、エンジン騒音を減少させる効果がある。機械的なシェブロンノズルはノコギリ型の切り欠きをノズルに設けるもので、B787などにも採用されている。2010年にテストされた内容によれば、機械的シェブロンノズルを装備した場合に3デシベルの騒音軽減効果があったとされている[10]。これに対してフルイディックシェブロンノズルは、排気に細いジェット噴流をぶつけることによって同様の効果を得るものである。

また、酸素を高い割合で燃焼することで窒素との結合を抑え窒素酸化物を減らす新しい燃焼器の研究も行われている。

2010年からは空軍研究所との可変サイクルエンジン開発の一環としてセラミック・マトリックス複合材料(CMC)製の低圧タービンブレードの搭載試験などが行われており[11][12]、2015年に運転試験に成功した。CMCを動翼に用いての運転は世界初である。テストにおいてCMC製タービンブレードは内部の回転ストレスや熱に十分耐えることを証明した。CMC製タービンブレードは従来のニッケル合金と比べ重量が1/3で、ディスク、ベアリングや他の部品のダウンスリムが可能で耐熱性も高く、フィルム冷却を必要としないため燃焼効率の向上にも貢献するとされている[13]

2011年エアロインディアen)でボーイングが発表した資料によると、最終的には推力を、F-15F-16などに採用されている大型のP&W F100-PW-229に匹敵する130kNまで上げる予定であるとされている[14]

派生型及び搭載機[編集]

F414-GE-400

基本型。

F414-EDE

EDEは高圧タービン(HPT)および高圧圧縮機(HPC)を改良した型式。高圧タービンはわずかに高い温度に耐えられるようデザインが変更され、高圧圧縮機も空気力学に沿ったものとなり段数が7段から6段に変更された。これにより燃料消費率が2%減少している。EDEはEnhanced Durability Engine(強化耐久エンジン)の略。既存のF414-400のアップグレード用として提案されている[16]

F414-EPE

新型のエンジンコアやエンジンファン及びコンプレッサーを採用した型式。推力は20%増加して26,400lbf(120kN)となり、推力重量比は11:1となった。EPEはEnhanced Performance Engine(強化性能エンジン)の略。

F414M

Mako/HEAT英語版に搭載される予定であった型。ドライ推力12,500 lbf (55.6 kN)・アフターバーナー推力16,850 lbf (75.0 kN)[17]と、練習機向けにF414シリーズの中では推力を抑えている。韓国のT-50用としても提案されていたが、のちに、同等の推力を発揮する旧型のF404の提示によって取って代わられている[7][18]

F414G

グリペンDemo用。単発機のグリペンで使用するため若干の改修が施されている。アフターバーナー推力22,000lbf(98kN)。グリペンDemoはこのエンジンを搭載しアフターバーナーなしでのスーパークルーズを行いM1.2に達した[19]

F414-GE-INS6

インド空軍のテジャスMk.II用。高圧圧縮機は6段で新型FADECを採用している[20]。アフターバーナ推力22,000lbf(98kN)。2010年10月に発注され2013年までに99基が輸出された[21]

F414-GE-39E

グリペンNG用。F414Gの改良型[22]

  • グリペン NG
F414BJ

ダッソー ファルコン超音速ビジネスジェット機用に提案されたもの。推力は12,000 lbf (53 kN)[23][24]

性能(F414-GE-400)[編集]

  • 形式 アフターバーナー付きターボファンエンジン
  • 長さ 154 in (3,912 mm)
  • 直径 35 in (889 mm)
  • 乾燥重量 1,110 kg (2,445 lb)
  • 圧縮機 3枚のファン及び7段の軸流圧縮機
  • 燃焼器 カン型
  • タービン 高圧と低圧のタービンが1段ずつ
  • 推力
    • 62.3 kN (14,000 lbf) ドライ推力
    • 98 kN (22,000 lbf) アフターバーナー使用
  • バイパス比 0.25:1
  • 全圧縮比 30:1
  • 推力重量比 9:1

脚注[編集]

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  1. ^ "Proven Experience, Program Upgrades Spark GE F110 and F404/414 Popularity". GE Aviation, July 19, 2010.
  2. ^ a b "Confident GE heads to F414 CDR next month" (1994). Aerospace Daily. Vol 169, No. 34; p. 270.
  3. ^ "GE wins F-18E/F study" (1991). Flight International. 4 September 1991.
  4. ^ a b Kandebo, Stanley (1992). "GE Component Test Program to Reduce Risk in F414 Engine Development". Aviation Week and Space Technology. Vol. 136, No. 26; p. 64.
  5. ^ "New Orders, Tech Insertions Mark Increased GE Fighter Engine Presence". GE Press Release. June 15, 2009. Retrieved 13 Aug 2009.
  6. ^ Recovery: Specific Fuel Consumption Reduction Demonstration, Federal Business Opportunities, (2009), Solicitation Number: N00019-09-G-0009, https://www.fbo.gov/spg/DON/NAVAIR/N00019/N00019-09-G-0009/listing.html 2009年8月13日閲覧。 .
  7. ^ a b "GE F110 and F404/F414 Fighter Engines Expand Capability and Global Presence". GE Aviation, July 17, 2006
  8. ^ a b c Kandebo, Stanley W. "Enhanced F414 Readies for Tests" (2004). Aviation Week and Space Technology. Vol. 160, No. 1; p. 58.
  9. ^ Trimble, Stephen. "Boeing's Super Hornet seeks export sale to launch 20% thrust upgrade". Flight International, 12 May 2009.
  10. ^ Naval Research Advisory Committee Report on Jet Engine Noise Reduction April 2009
  11. ^ Ceramic-matrix composites heat up
  12. ^ General Electric primes CMC for turbine blades
  13. ^ GE Successfully Tests World’s First Rotating Ceramic Matrix Composite Material for Next-Gen Combat Engine
  14. ^ Super Hornet The Key to Long-Term Relevance P.16
  15. ^ Morrocco, John (1994). "Lockheed returns to Navy with new F-117N design". Aviation Week and Space Technology. Vol. 140, No. 10; p. 26.
  16. ^ USN study revives GE's hopes for major F414 upgrade
  17. ^ "Military training: Phase III". Flight International. 15 July 2003. p. 40.
  18. ^ “Lockheed ponders T-50 re-engining for T-X programme”, Flight global, (May 24, 2011), http://www.flightglobal.com/articles/2011/05/24/357148/lockheed-ponders-t-50-re-engining-for-t-x-programme.html .
  19. ^ Hoyle, Craig (22 January 2009), “Saab celebrates 'supercruise' test success for Gripen Demo”, Flight International (Flight global), http://www.flightglobal.com/articles/2009/01/22/321428/saab-celebrates-supercruise-test-success-for-gripen.html .
  20. ^ Hoyle, Craig. "India picks GE's F414 for Tejas MkII fighter". Flight International, 1 October 2010.
  21. ^ “Genesis”, History, IN: Tejas, http://www.tejas.gov.in/history/genesis.html .
  22. ^ The F414 Engine
  23. ^ "Dassault officials say three-engine SST would have a 4 000-mile range" (1998). The Weekly of Business Aviation. Vol. 66, No. 22; p. 239.
  24. ^ Warwick, Graham (8 September 1998), “Big-jet business”, Flight International (Flight global), http://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1998/1998%20-%202374.html .

外部リンク[編集]