General Electric F110
Motor de avión
F110
Un motor turbofán F110-GE-100 que se utilizaría en un F-16, alrededor de 1986
TipoTurbofán
Origen nacionalEstados Unidos
FabricanteGE Aeroespacial
Primera ejecuciónDécada de 1980
Aplicaciones principalesGeneral Dynamics F-16 Fighting Falcon
Grumman F-14B/D Tomcat
McDonnell Douglas F-15E Strike Eagle
Boeing F-15EX Eagle II
Mitsubishi F-2
TAI TF Kaan
Desarrollado a partir deGeneral Electric F101
VariantesGeneral Electric F118

El General Electric F110 es un motor a reacción de turbofán con postcombustión producido por GE Aerospace (anteriormente GE Aviation). Se derivó del General Electric F101 como motor alternativo 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; el F110 eventualmente también propulsaría nuevas variantes del F-15 Eagle . El motor también es construido por IHI Corporation en Japón, TUSAŞ Engine Industries (TEI) en Turquía y Samsung Techwin en Corea del Sur como parte de acuerdos de licencia. [1] [2]

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

Diseño y desarrollo

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

La cancelación del B-1A por parte de la Administración Carter (en sustitución 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 proporcionar el F101X al mercado de motores de combate. El motor atrajo el interés del Programa de Derivados del Modelo de Motor (EMDP) de la Fuerza Aérea, y en 1979 comenzó a financiarlo como el Motor de Combate Derivado F101, o F101 DFE. La Fuerza Aérea vio al F101 DFE como una alternativa potencial al F100 y también una forma de obligar a Pratt & Whitney a mejorar su rendimiento al abordar los problemas con el 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 F101 DFE se instaló por primera vez en un F-16 para pruebas de vuelo, donde mostró una mejora considerable en el rendimiento y la operatividad con respecto al F100 existente. En 1982, la Fuerza Aérea comenzó el desarrollo a gran escala del F101 DFE como una opción para competir con el F100 para su aplicación en la futura producción de F-15 y F-16; el motor fue finalmente seleccionado para el F-16 y designado F110-GE-100 . La amenaza del F110 ha sido citada como una razón para que Pratt & Whitney rectifique más rápidamente los problemas que afectaban al F100 y desarrolle la variante mejorada F100-PW-220. [3] [4] En un intento por reducir los costos unitarios y mejorar el desempeño de los contratistas, la Fuerza Aérea implementó la competencia de motores de combate alternativos (AFE) entre el F100 y el F110 en 1983, en lo que se denominó "La gran guerra de motores", donde el contrato de motor se adjudicaría mediante competencia. La Fuerza Aérea compraría ambos motores a partir de 1984, y los contratos se competirían cada año fiscal y los porcentajes del F100 frente al 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 F110-GE-400

El F101 DFE también fue probado en el prototipo F-14B en 1981, y el avión experimentó una mejora considerable en el rendimiento con respecto al Pratt & Whitney TF30 existente . [6] Aunque la Marina detuvo más pruebas en 1982, utilizaría los resultados de la evaluación AFE de la Fuerza Aérea para elegir el motor para futuros F-14. El F101 DFE fue finalmente elegido por la Marina en 1984 y fue designado F110-GE-400 . [3]

Diseño

Vídeo de la prueba del F110

El F110-GE-100/400 es un turbofán de postcombustión de flujo axial de baja derivación. Tiene un ventilador de 3 etapas impulsado por una turbina de baja presión de dos etapas y un compresor de 9 etapas impulsado por una turbina de alta presión de una etapa; la relación de presión general es de 30,4 y la relación de derivación es de 0,87. [7] En contraste con los ambiciosos objetivos de rendimiento bruto para el F100 de alto empuje y bajo peso, el F110 puso un mayor énfasis en el equilibrio entre confiabilidad, operabilidad y rendimiento. El ventilador y los álabes guía de entrada fueron diseñados para suavizar el flujo de aire para aumentar la resistencia a los estancamientos 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 el aumentador de este último, o sección de postcombustión, que es aproximadamente 50 pulgadas más largo. El -100, utilizado en el F-16C/D Bloque 30/40, tenía un empuje estático no instalado 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, fueron 16.333 lbf (72,7 kN) y 26.950 lbf (119,9 kN) respectivamente. [8]

Desarrollos futuros

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) para el F100 y el F110, con el objetivo de lograr un empuje en la clase de 29.000 lbf (129 kN), manteniendo al mismo tiempo las mejoras de durabilidad logradas en el F100-PW-220 y el F110-GE-100. El resultado sería el Pratt & Whitney F100-PW-229 y el General Electric F110-GE-129 . En comparación con el F110-100, el -129 incorporó mejoras en los componentes, incluido un control digital del motor de autoridad total ( FADEC ), que permitió lograr el empuje máximo en una gama más amplia de condiciones y en porciones más grandes de la envolvente de vuelo, al tiempo que conservaba un 80% de uniformidad; la relación de derivación se redujo a 0,76. El -129 produce 17.155 lbf (76,3 kN) de empuje en potencia intermedia y 29.500 lbf (131,2 kN) en postcombustión completa, y se utilizó por primera vez en 1992 en el F-16C/D Bloque 50; el motor también impulsaría variantes mejoradas del F-15E, empezando por el F-15K para Corea del Sur.

Una variante sin postcombustión del F110, denominada F118 , propulsaría al bombardero furtivo B-2 y al avión de reconocimiento U-2S con nuevos motores. Una variante del F110-100 equipada con una tobera de empuje vectorial axisimétrica tridimensional , denominada por General Electric como Axisymmetric Vectoring Exhaust Nozzle (AVEN), se probó en un F-16 especialmente modificado llamado NF-16D VISTA en el marco del programa Multi-Axis Thrust-Vectoring (MATV). [9]

El F110 vería el desarrollo de una variante mejorada a partir de 2000 con el F110-GE-132 , inicialmente conocido como F110-GE-129EFE (Enhanced Fighter Engine). [10] 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, un conducto de ventilador compuesto, mejoras de durabilidad en la sección caliente, un aumentador radial (o postcombustión) y mejoras en el sistema de control. El motor aprovechó la investigación realizada en el marco del 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 se puede ajustar para funcionar a niveles de empuje de -129 para aumentar los intervalos de inspección de 4.300 ciclos a 6.000; el antiguo -129 se puede actualizar 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 . [11] [12] Las pruebas de vuelo del motor comenzaron en 2003, y la primera entrega fue en 2005. [13]

La tecnología del -132, así como de los desarrollos comerciales del CFM56, se comparte con el Programa de Extensión de la Vida Útil del F110 (SLEP), y el F110-129 mejorado con tecnología SLEP recibió la designación -129C. Otras subvariantes mejoradas con intervalos de 6.000 ciclos se designaron -129D (para el F-16) y -129E (para el F-15). [14] El -129E también propulsa el prototipo TAI Kaan . [15]

Aplicaciones principales

F-14

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

El F-14A entró en servicio en la Armada de los Estados Unidos en 1973, equipado con motores Pratt & Whitney TF30 . A finales de la década, tras numerosos problemas con el motor original (y problemas similares con el F100 en el F-15 y el F-16), el Departamento de Defensa comenzó a adquirir los motores TF30-P-414A mejorados. Si bien estos motores resolvieron los problemas de capacidad de servicio, el consumo de combustible y el empuje eran comparables a los del modelo inicial, considerablemente menores de lo que se había diseñado para el F-14; el Pratt & Whitney F401 originalmente planeado para el F-14 , un desarrollo naval mejorado del diseño del F100, también se canceló debido a problemas de costos y confiabilidad.

Después de revisar los resultados de la evaluación AFE de la Fuerza Aérea, la Armada elegiría el F101 DFE para reequipar el F-14 en 1984, con la variante designada 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 del tubo de escape de 50 pulgadas (1,3 m) para adaptarse a la estructura del F-14, que se instaló aguas abajo del aumentador (sección de postcombustión). El motor produjo 26.950 lbf (119,9 kN) de empuje no instalado con postcombustión; [16] [17] el empuje instalado es de 23.400 lbf (104,1 kN) con postcombustión al nivel del mar, que aumentó a 30.200 lbf (134,3 kN) a Mach 0,9. [18] Este motor era similar al F401, originalmente previsto para el F-14, y proporcionaba un aumento significativo con respecto al empuje máximo no instalado del TF30, de 20 900 lbf (93 kN). [19] Estos aviones mejorados se conocieron inicialmente como F-14A+ antes de ser rebautizados como F-14B, al igual que los nuevos aviones de producción propulsados ​​por el F110. El mismo motor también propulsaba la variante final del avión, el F-14D.

Las variantes mejoradas propuestas del F-14, como el Super Tomcat 21 (ST-21), iban a ser propulsadas por el F110-GE-429, la variante naval del IPE F110-GE-129. [20]

F-16

El F-16 Fighting Falcon entró en servicio propulsado por el turbofán de postcombustión Pratt & Whitney F100 . En busca de una forma de reducir los costos unitarios, la USAF implementó el programa de Motor de Caza Alternativo (AFE) en 1984, según el cual el contrato del motor se adjudicaría mediante concurso. 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 más flujo de aire para que el avión aproveche al máximo el motor; la entrada de choque normal (NSI) estándar limitaba el F110 a 25 735 lbf (114,5 kN). Esto llevó al aumento del área de la entrada del motor para el MCID. Los F-16C/D Block 30/32 fueron los primeros en construirse con un compartimiento del motor común, capaz de aceptar ambos motores, siendo los Block 30 los que tenían la entrada MCID más grande (también conocida como "Big Mouth") para el F110 y los Block 32 los que conservaban la entrada estándar para el F100.

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

Los F-16C/D Block 30 y 40 estaban equipados con el F110-GE-100 de 28.200 lbf (125,4 kN), mientras que el Block 50 estaba equipado con el F110-GE-129 IPE de 29.500 lbf (131,2 kN). El F-16E/F Block 60 de los Emiratos Árabes Unidos está equipado con el F110-GE-132 de 32.500 lbf (144,6 kN), al igual que el Lockheed Martin-Tata F-21 propuesto, basado en el Block 60 e inicialmente designado F-16IN, para la competición MMRCA de la Fuerza Aérea de la India . [21] [22] Los F-16C Block 70 de producción actual están equipados con el F110-129D con mayor vida útil y durabilidad. [23]

Dos derivados del F-16, el Mitsubishi F-2 y el General Dynamics F-16XL , están propulsados ​​por el IPE -129. Los motores del F-2 fueron construidos bajo licencia por IHI Corporation y designados F110-IHI-129, [ cita requerida ] antes [13] de la denuncia de un denunciante de la empresa IHI en febrero de 2024. [24] 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, lo que afectó a más de 4000 motores en todo el mundo. [25]

F-15

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

Aunque la Fuerza Aérea eligió el Pratt & Whitney F100-PW-229 como el IPE para el F-15E Strike Eagle , se montaron un par de F110-GE-129 en una aeronave para pruebas de vuelo. [26] [27] Corea del Sur elegiría el -129 para propulsar 40 cazas F-15K, la primera vez que los F-15 de producción fueron propulsados ​​​​por un motor 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 sería la base para el F-15SA de Arabia Saudita, el F-15QA de Qatar y el F-15EX de la Fuerza Aérea de los EE. UU . [28]

Variantes

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

Aplicaciones

Presupuesto

F110-GE-100/400

Datos de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos , [7] Comando de Sistemas Aéreos Navales (NAVAIR) [17]

Características generales

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 general : 30,4:1
  • Flujo de masa de aire: 270 lb/s (122,4 kg/s), 254 lb/s (115,2 kg/s) con entrada pequeña F-16
  • Relación empuje-peso : 4,33:1 en potencia intermedia, 7,36:1 en postcombustión

F110-GE-129

Datos de General Electric, [30] [31] Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) , [10] MTU [32]

Características generales

Componentes

Actuación

  • Empuje máximo :
    • Potencia intermedia: 17.155 lbf (76,3 kN)
    • Postcombustión completa: 29.500 lbf (131,2 kN)
  • Relación de presión general : 30,7:1
  • Flujo de masa 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 en potencia intermedia, 7,50:1 en postcombustión

F110-GE-132

Datos de General Electric, [12] Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), [10] Forecast International [33]

Características generales

Componentes

Actuación

Véase también

Desarrollo relacionado

Motores comparables

Listas relacionadas

Referencias

  1. ^ "TEI > Bienvenidos". Archivado desde el original el 26 de noviembre de 2014. Consultado el 7 de noviembre de 2014 .
  2. ^ Fuerzas Aéreas F-16 - Turquía. F-16.net. Consultado el 16 de agosto de 2013.
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  4. ^ Coalson, MS (18 de abril de 1982). Informe de situación del programa de modelos derivados de motores de la USAF. Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos . doi :10.1115/82-GT-183. ISBN. 978-0-7918-7957-3.S2CID109148328  .​
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  6. ^ Reubush, David E.; Carlson, John R. (1 de marzo de 1982). Efectos de la instalación de las toberas de escape DFE del F101 en las características de la tobera de popa del avión F-14 (informe). NASA.
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  8. ^ "Informe sobre el estado de los motores militares de GE Aircraft Engines". General Electric Aerospace . 15 de junio de 1997.
  9. ^ "Ficha técnica del X-62A VISTA". Edwards AFB (Fuerza Aérea de EE. UU.) .
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  11. ^ "GE lanza una variante del motor de combate F110 con una ganancia de 400 millones de dólares en los Emiratos Árabes Unidos". General Electric . 14 de marzo de 2000.
  12. ^ ab "Motores turbofán F110-GE-132" (PDF) . General Electric .
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  14. ^ "Experiencia comprobada: las actualizaciones del programa aumentan la popularidad de los modelos GE F110 y F404/414". GE Aerospace (nota de prensa). 19 de julio de 2010.
  15. ^ "Se entrega el primer lote de motores F110 para el avión de combate nacional". Defensa de Turquía . 2 de junio de 2022.
  16. ^ "COMPARACIÓN TÉCNICA DE LA ACTUALIZACIÓN DEL MOTOR DEL F−14 TF30−P−414 AL F110−GE−400" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2010-06-15.
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  18. ^ NAVAIR 01-F-14AAD-1A MANUAL DE VUELO NATOPS F-14D Enero de 2004 PARTE 1 CH-2 Sección 2.2 "Motor" pág. "2-9".
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  20. ^ Donald, David. "Northrop Grumman F-14 Tomcat, US Navy today". Aviones de guerra de la flota. Londres: AIRtime Publishing Inc, 2004. ISBN 1-880588-81-1.
  21. ^ Seguridad global: F110 Consultado el 21 de junio de 2008.
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  23. ^ "El motor F110 | GE Aviation".
  24. ^ "El IHI de Japón manipuló los datos de más de 4.000 motores al menos desde 2003". english.kyodonews.net . Kyodo News . Consultado el 29 de abril de 2024 .
  25. ^ "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 .
  26. ^ DeLisi, JW (16 de abril de 1990). "Programa de pruebas de vuelo iniciales del motor de mayor rendimiento F-15E/GE-129". Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica (AIAA) . doi :10.2514/6.1990-1266.
  27. ^ "GE en el F-15E". Flight Global . 30 de abril de 1996.
  28. ^ "GE envía los primeros motores para el caza F-15EX".
  29. ^ "General Electric supera a Rolls-Royce en el suministro de energía para el avión de combate autóctono de Turquía". 31 de octubre de 2018.
  30. ^ Aviación GE F110-GE-129/F110-GE-132
  31. ^ Ficha técnica GE-129 - pdf
  32. ^ Ficha técnica del modelo F110-GE-129
  33. ^ General Electric F110
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con General Electric F110 .
  • Página del F110 de GE Aviation
  • Galería de la Sociedad Histórica de Motores de Avión: F110-GE-100
  • Seguridad global - F110
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