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| リフトシステム | |
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| 2007年の パリ航空ショーでF135ターボファンと連結されたロールスロイスリフトシステム | |
| タイプ | STOVLリフトシステム |
| メーカー | ロールスロイス |
| 主な用途 | F-35 ライトニング II |
ロールスロイス・リフトシステムは、 F135エンジンとともに、 F-35ライトニングIIのSTOVL型で使用するために設計された航空機推進システムです。統合リフトファン推進システム（ILFPS）として知られる完全なシステムは、 2001年にコリアートロフィーを受賞しました。[1]
要件
統合打撃戦闘機（JSF）のF-35B STOVL型は、アメリカ海兵隊が使用するマクドネル・ダグラス AV-8B ハリアーIIとマクドネル・ダグラス F/A-18 ホーネットの代替として計画された。また、イギリス空軍とイギリス海軍が使用するブリティッシュ・エアロスペース社のハリアーIIとシーハリアーの代替となる予定だった。[2]この航空機は超音速飛行能力を持つ必要があり、この能力を損なわない適切な垂直リフトシステムがSTOVL型には必要だった。この要件は、プラット・アンド・ホイットニーとの13億ドルのシステム開発および実証（SDD）契約を通じて開発されたロールス・ロイス社のリフトシステムによって満たされた。[3]この要件は2001年7月20日に満たされた。 [4] [5]
設計と開発
ヤコブレフ Yak-38のような独立したリフトエンジンや、ハリアーのようなエンジンバイパス空気用の回転ノズルを使用する代わりに、「リフトシステム」には、ロッキード・マーティンが設計しロールス・ロイスが開発したシャフト駆動のリフトファンと、エンジン排気用の推力偏向ノズルがあり、これにより揚力が得られ、また通常飛行での燃焼後の温度にも耐えて超音速を達成できる。[4] 3ベアリング旋回ダクトノズル (3BSD) を備えた揚力/推進システムは、ハリアーが属する前世代の STOVL 設計よりも、1973 年のコンベア モデル 200 シーコントロール戦闘機の設計図に最もよく似ている。 [6]
推進システムの開発を担当したチームには、米国防総省統合打撃戦闘機プログラムオフィスのリーダーシップの下、ロッキード・マーティン、ノースロップ・グラマン、BAEシステムズ、プラット・アンド・ホイットニー、ロールス・ロイスが含まれていた。ロッキード・マーティン先進開発プロジェクト（スカンクワークス）の主任技術者であるポール・ベビラクア[7]がリフトファン推進システムを発明した。[8]シャフト駆動リフトファンの概念は1950年代半ばに遡る。[9] リフトファンは1995年から1997年にかけてアリソン・エンジン・カンパニーによって実証された。[10]
米国防総省（DOD）は、ゼネラル・エレクトリック社とロールス・ロイス社に、F135の代替としてF136エンジンを共同開発する21億ドルの契約を授与した。リフトシステムはどちらのエンジンでも使用できるように設計された。 [3]政府資金の打ち切りに伴い、GE社とロールス・ロイス社は2011年にエンジンのさらなる開発を中止した。[11]
ロールス・ロイス社は英国ブリストルで全体的な開発および統合プログラムを管理し、リフトファンターボ機械、3BSM、ロールポストの設計も担当しました。インディアナポリスのロールス・ロイス社はギアボックス、クラッチ、ドライブシャフト、ノズルを提供し、リフトファンの組み立てと検証テストを実施しました。
手術
ロールスロイスリフトシステムは4つの主要コンポーネントで構成されています。[3]
- リフトファン
- エンジンからファンへのドライブシャフト[12]
- 3ベアリングスイベルモジュール（3BSM）
- ロールポスト（2本）
3ベアリングスイベルモジュール（3BSM）は、航空機後部にある推力偏向ノズルで、エンジン排気を前方飛行のために再加熱機能付きで直進させるか、または揚力を得るために下方に偏向させるかのどちらかに導きます。[13]
垂直飛行では、29,000馬力[14] [15] [16]が、クラッチ[17]とベベルギアボックスを使用してエンジンファンの延長シャフトからエンジン前方にある二重反転リフトファンに伝達されます。ファンの気流（低速の非加熱空気）は、機体下面の推力偏向ベーンから排出され、後部ノズルからの揚力とバランスをとります。横方向の安定性とロール制御のために、エンジンからのバイパス空気が各翼のロールポストノズルで使用されます。[18]ピッチ制御のために、排気ノズルとリフトファン吸気口の面積は、総揚力を一定に保ちながら変化します。ヨー制御は、 3BSMをヨーイングすることで実現します。[16]前方および後方への動きは、3BSMとリフトファン可変面積ベーンボックスノズルのベーンを傾けることで制御されます。[5]
リフトモードでのシステムのコンポーネント推力値は次のとおりです。[3]
比較すると、AV-8Bに搭載されている最も強力なバージョンであるロールスロイス ペガサス11-61/F402-RR-408の最大推力は23,800ポンド力（106 kN）です。[19] AV-8Bの重量はF-35Bの約46%です。
リフトエンジンと同様に、追加されたリフトシステムコンポーネントは飛行中は重りとなりますが、リフトシステムを採用する利点は、その大きな揚力推力によって離陸時の積載量がさらに増加することです。[要出典]
エンジニアリングの課題
リフトシステムの開発においては、多くの技術的困難を克服し、新しい技術を活用する必要がありました。[20]
リフトファンは、中空ブレードのチタンブリスク（ブレードの超塑性成形とブリスクハブへの線形摩擦溶接によって実現されたブレードディスクまたは「ブリスク」）を使用しています。 [21]中間段のベーンには有機マトリックス複合材が使用されています。 リフトファンは、最大250ノット（130 m / s）の飛行が可能です。 この状態は、水平吸気口への横風として現れ、航空機が前進飛行とホバリングの間を移行するときに発生します。[23]
クラッチ機構は、もともと航空機のブレーキから派生した乾式プレートカーボンカーボン技術を採用しています。摩擦は、エンジンの回転数が低いときにリフトファンを作動させる場合にのみ使用されます。フルパワーに上昇する前に、機械的なロックアップが作動します。[24]
ギアボックスは、最大 1 分間のオイル供給の中断があっても、90 度で LiftFan に全パワーを伝達できる必要があります。[引用が必要]
3 ベアリング スイベル モジュールは、最終的な高温の推力偏向ノズルを支えると同時に、その推力負荷をエンジン マウントに伝達する必要があります。3BSM の「燃料駆動」アクチュエータは、重量と複雑さを軽減するために、油圧流体ではなく、3,500 ポンド/平方インチ (24,000 kPa、250 kgf/cm 2 ) に加圧された燃料を使用します。1 つのアクチュエータはスイベル ノズルとともに移動し、激しい熱と振動にさらされながら 95 度移動します。[引用が必要]
テスト
統合打撃戦闘機の概念定義中に、2つのロッキード機体の飛行試験が行われました。ロッキードX-35A（後にX-35Bに改造されました）と、より大きな翼を持つX-35C、[25]、ロールスロイスリフトファンモジュールを組み込んだSTOVL型です。
リフトシステムの飛行試験は2001年6月に開始され、同年7月20日、X-35Bは史上初めて、短距離離陸、水平超音速ダッシュ、垂直着陸を1回の飛行で達成した航空機となった。8月に試験が完了した時点で、この航空機は17回の垂直離陸、14回の短距離離陸、27回の垂直着陸、5回の超音速飛行を達成していた。[4]統合打撃戦闘機の最終資格飛行試験では、X-35Bは500フィート（150メートル）未満で離陸し、超音速飛行に移行し、垂直着陸した。[26]
F136とリフトシステムの組み合わせの地上試験は、 2008年7月にオハイオ州ピーブルズのゼネラルエレクトリック施設で実施された。2010年3月18日には、メリーランド州レキシントンパークのパタクセントリバー海軍航空基地で、STOVLを搭載したF-35Bが垂直ホバリングと着陸のデモンストレーションを実施した。[27]
コリアートロフィー賞
2001年、リフトシステム推進システムは「アメリカの航空学または宇宙学における最大の功績」としてコリアートロフィーを受賞しました。[28]具体的には、「前年の実際の使用によってその価値が十分に実証された航空機または宇宙船の性能、効率、安全性の向上」が認められました。[4]
仕様（リフトシステム）
- 主エンジン
- プラット・アンド・ホイットニー F135
- 17,600ポンド力（78kN）の乾燥推力
コンポーネント: [3]
- リフトファン
- 直径50インチ（1.3メートル）の2段反転中空チタンブリスクファン。最上部のファンには可変入口ガイドベーンが取り付けられています。20,000ポンド力（89kN）以上の冷間推力を発生できます。[21]
- 3ベアリングスイベルモジュール
- 2.5秒で95度回転し、リフトモードで18,000ポンド（80kN）のドライスラストを方向付けることができ、通常の水平姿勢で再加熱機能を備えています。
- ロールポスト
- 2: 油圧作動式
ギャラリー
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X-35/LiftSystem による、VTOL 構成への移行、ホバリング、STOVL 構成での離陸、飛行中の燃料補給、垂直ホバリング、着陸の飛行デモンストレーション。
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3BSM の動作を示す垂直着陸のデモンストレーション。
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参照
- 関連リスト
参考文献
- ^ http://naa.aero/userfiles/files/documents/Press%20Releases/Collier%202001%20PR.pdf [ベア URL PDF ]
- ^ https://archive.org/details/DTIC_ADA395506/page/n5/mode/2up?q=joint+strike+fighter、p.4
- ^ abcdef LiftSystem ロールスロイス ウェブサイト。2017 年 7 月取得
- ^ ロッキード・マーティン統合打撃戦闘機のabcd 推進システムがコリアー・トロフィーを受賞 2011年5月25日アーカイブ、Wayback Machine。ロッキード・マーティンのプレスリリース、2003年2月28日。2008年11月3日閲覧。
- ^ ab 超音速からホバリングまで：F-35の飛行方法 クリス・ケルガード 上級編集者 掲載日：2007年12月21日
- ^ 「F-35B ライトニング II 3ベアリング スイベル ノズル | Code One Magazine」.
- ^ ロッキード・マーティンのビデオ（日付不明）[永久リンク切れ ] 2009年12月閲覧
- ^ 「垂直短距離離着陸機用推進システム」、米国特許 5209428
- ^ ロールスロイス リフトシステム (米国)、エアロエンジン - リフトファン ジェーンズ エアロエンジン。2008 年 11 月 4 日閲覧[リンク切れ ]
- ^ 「-as Allison begins JSF lift-fan tests」Flight International、1997年5月21日。2010年9月19日閲覧。2012年11月2日アーカイブ。
- ^ ノリス、ガイ。「GEとロールス、F136 JSF代替エンジンの開発を断念」Aviation Week、2011年12月2日。
- ^ Warwick, Graham. 「F-35B - ドライブシャフト」、Wayback Machineで 2014 年 4 月 13 日にアーカイブされました。Aviation Week & Space Technology、2011 年 12 月 9 日。アクセス日: 2014 年 4 月 10 日。
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- ^ ワーウィック、グラハム。「F-35B - STOVL の課題」Wayback Machineに 2014 年 4 月 13 日にアーカイブされました。Aviation Week & Space Technology、2011 年 12 月 9 日。アクセス日: 2014 年 4 月 10 日。
- ^ ワーウィック、グラハム。「F-35B - リフトファン」Wayback Machineで2014年4月13日にアーカイブ。Aviation Week & Space Technology、2011年12月9日。アクセス日：2014年4月10日。
- ^ ab Lockheed Propulsion System Archived 20 June 2010 at the Wayback Machine VTOL.org . 2010年9月19日閲覧。
- ^ ワーウィック、グラハム。「F-35B - クラッチ Archived 13 April 2014 at the Wayback Machine」Aviation Week & Space Technology、2011年12月9日。アクセス日：2014年4月10日。
- ^ Warwick, Graham. 「F-35B - ロール投稿 Archived 13 April 2014 at the Wayback Machine」Aviation Week & Space Technology、2011年12月9日。アクセス日：2014年4月10日。
- ^ STOVL の血統がロールスロイスに重要な技術的優位性を与える。2008 年 11 月 15 日、Wayback Machineにアーカイブ。ロールスロイス: 国防航空宇宙。2008 年 11 月 5 日閲覧。
- ^ 垂直飛行 - 短距離離陸、垂直着陸システムの開発。2015年7月20日アーカイブ、Wayback Machine Ingenia Online (PDF) 2004年8月。2009年12月取得。原文: http://www.ingenia.org.uk/ingenia/articles.aspx?Index=271 2012年8月2日アーカイブ、archive.today
- ^ ab 「ロールスロイスの統合打撃戦闘機用リフトシステム」 2013年12月19日アーカイブ、Wayback Machineより エリー・ゾルファガリファード、The Engineer 2011年3月28日
- ^ ワーウィック、グラハム。「F-35B - ドア 1 Archived 13 April 2014 at the Wayback Machineドア 2 Archived 13 April 2014 at the Wayback Machine」Aviation Week & Space Technology、2011年12月9日。アクセス日：2014年4月10日。
- ^ ゾルファガリファード、エリー。「ロールスロイスの統合打撃戦闘機用リフトシステム」エンジニア（英国の雑誌）、2011年3月28日。2013年12月19日アーカイブ]
- ^ 「統合打撃戦闘機用シャフト駆動リフトファン推進システム」P. Bevilaqua、アメリカヘリコプター協会第53回年次フォーラム、バージニア州バージニアビーチ、1997年4月29日～5月1日発表
- ^ 「Joint Strike Fighter公式サイト - 歴史ページ」。2019年7月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年11月11日閲覧。
- ^ PBS: Nova のトランスクリプト「X-planes」
- ^ ロッキード・マーティンのプレスリリース 2010年3月22日アーカイブ、 Wayback Machine 2010年3月18日閲覧
- ^ Collier 2000–2007 Winners アーカイブ 2011年5月31日Wayback Machineアメリカ航空協会。2008年11月10日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ロールス・ロイス リフトシステムに関連するメディアがあります。
- プラット・アンド・ホイットニー F135 - プロジェクトのマイルストーン
- ロールスロイス - リフトシステム
- GovExec: エンジンは
- 扇風機を持った男
- Paul M. Bevilaqua: 統合打撃戦闘機用シャフト駆動リフトファン推進システム DTIC.MIL Word 文書、5.5 MB。日付: 1997 年。
- 短距離離陸と垂直着陸を実現するための 2 つのアプローチ 設計エンジニア - 航空宇宙、2013 年 2 月 21 日
- F-35B ライトニング II 3 ベアリング スイベル ノズル Code One Magazine、2014 年 8 月 12 日