Westinghouse J40 - Westinghouse J40

J40
Вестингауз J40 1952.jpg
ТипТурбореактивный
национальное происхождениеСоединенные Штаты
ПроизводительПодразделение авиационных газовых турбин Westinghouse
Основные приложенияМакдоннелл F3H Демон
Стоимость программы281 миллион долларов[1]

В Westinghouse J40 был ранним высокопроизводительным форсажем турбореактивный двигатель разработан Подразделение авиационных газовых турбин Westinghouse начиная с 1946 г. до ВМС США Бюро Аэронавтики (BuAer) запрос. BuAer намеревался использовать эту конструкцию в нескольких истребителях и бомбардировщике. Однако, хотя ранний проект с низким энергопотреблением был успешным, попытки масштабировать его до его полной проектной мощности потерпели неудачу, и проект был окончательно заброшен, что было сочтено «провалом».

Первоначально проект предусматривал установку двигателя 7500 л.фунт-сила (33 кН) толкать в уровень моря статические условия без форсаж и тяга 10900 фунтов силы с форсажной камерой. Более мощная модель с тягой 9500/13700 фунт-сил была предназначена для замены более ранних двигателей в различных планерах. Всего было запланировано тринадцать различных вариаций. Прогнозируемая потребность в двигателях большей мощности побудила BuAer заключить второй контракт на производство двигателей с Ford Motor Company, Lincoln Mercury Division для двигателей J40-WE-10 и J40-WE-12.

Версии с более высокой мощностью, как оказалось, имели дефектную конструкцию компрессора и не имели подходящей системы управления. Это оставило ВМФ только с более ранними двигателями меньшей мощности. В конечном итоге они использовались для ранних летных испытаний, но оказались в значительной степени непригодными. Особенно известное использование было в McDonnell F3H-1N Демон, который оказался опасно слабым с меньшими двигателями. Конструкция была быстро обоснована после неоднократных инцидентов, вызванных полетами теперь уже слишком тяжелого планера, и ряда отказов двигателей, которые привели к потере самолета. Правительственное расследование проблемы программы F3H-1N не смогло определить, были ли потеряны пилоты исключительно из-за проблем с двигателем. Заземленные планеры либо списали, либо использовали для наземных тренировок. F3H-2N использовал Эллисон J71 двигатель.

Программа J40 была прекращена в 1955 году, к тому времени все самолеты, которые он должен был приводить в действие, были либо заземлены, либо отменены, либо переработаны для использования альтернативных двигателей. Неудача J40 была среди тех, которые повлияли на большинство военных программ. Сбой программы был в первую очередь из-за нехватки инвестиций в исследовательские и экспериментальные ресурсы Westinghouse, в результате чего они не смогли решить проблемы с различными моделями двигателей. В 1953 году Вестингауз работал с Rolls-Royce предлагать двигатели на базе Avon, который имел аналогичную производительность, но превратился в отличный дизайн с еще более высокой производительностью. Westinghouse прекратил производство авиационных двигателей к 1965 году, когда их уменьшенная версия двигателя Avon 300-й серии XJ54 с тягой 6200 фунтов (28 кН) в уменьшенном масштабе также не смогла найти рынок США.[2]

В J57 также заменит для ВМС США катастрофический Westinghouse J40, который так и не материализовался в приемлемой форме.

— Томас Гарднер, F-100 Super Sabre на войне

Разработка

J40 приводил в действие прототип XF3H-1 на USSКоралловое море в 1953 г.

Westinghouse Electric Corporation учредил Подразделение авиационных газовых турбин Westinghouse (AGT) в 1945 году. Вместе с General Electric Компания Westinghouse имела обширный опыт в проектировании турбин, который позволил ей опередить признанных производителей авиационных двигателей, у которых было мало опыта работы с этими совершенно новыми концепциями дизайна. В то время как большинство первых двигателей в США были модернизированными версиями британских самолетов, J30 был первым по-настоящему американским турбореактивным двигателем, который работал и нашел применение в Макдоннелл FH Фантом. Увеличенный J34 был устаревшим на момент внедрения, но умеренно успешным. После стремительного развития отрасли потребовался новый дизайн.

J40 предоставил Westinghouse большие возможности стать заметным игроком на рынке турбореактивных двигателей. ВМС США проявили большое доверие к компании, сделав ставку на успех или неудачу реактивных двигателей нового поколения на Westinghouse по сравнению с тремя другими производителями двигателей. В июне 1947 года Бюро аэронавтики ВМФ заключило контракт на его разработку. Опытный образец двигателя впервые был запущен в ноябре 1948 года. Согласно статье в апрельском выпуске журнала 1949 года Конфиденциальный бюллетень морской авиации Лейтенант-коммандер Нил Д. Харклероуд из Бюро аэронавтики по электростанциям: «Двигатель до сих пор работает успешно». На момент написания этой статьи 50-часовой полетный тест должен был быть завершен к июню 1949 года, а 150-часовой квалификационный тест - к декабрю 1949 года.

J40 был разработан, чтобы обеспечить вдвое большую тягу двигателей, находящихся в эксплуатации, что позволяет J40-WE-8 с форсаж для оснащения многих новых палубных истребителей ВМС одним двигателем. К ним относятся Grumman XF10F Ягуар истребитель общего назначения с изменяемой стреловидностью Макдоннелл F3H Демон и Дуглас F4D Skyray перехватчики. Прогнозировалось увеличение тяги на форсаже до более 15 000 фунтов силы (67 кН). Версия без форсажной камеры, J40-WE-6, должна была приводить в действие Дуглас A-3D Skywarrior двухмоторный палубный бомбардировщик.

J40-8 имел диаметр немногим более 40 дюймов (1000 мм), но длину 25 футов (7,6 м), с дополнительными принадлежностями и форсажной камерой. Он весил почти 3500 фунтов (1600 кг), при этом -6 был почти на 7 футов (2,1 м) короче и примерно на 600 фунтов (270 кг) легче, потому что у него не было форсажной камеры.

В 1949 году для A3D была предложена более мощная версия без дожигания J40-WE-12, развивающая тягу 9500 фунтов силы (42 кН) с лучшим расходом топлива, и версия с дожиганием (J40-WE-10), развивающая 13 700 фунтов силы. Для проектов истребителей предлагалась тяга (61 кН). Обе версии были приняты и стали двигателями, для которых были разработаны планеры. Ранние опытно-конструкторские модели с меньшей мощностью теперь предназначались для использования только для наземных и первоначальных летных испытаний, пока не стали доступны мощные двигатели.

Списание

Разработка большого двигателя затянулась. Важнейшее 150-часовое квалификационное испытание, которое должно было пройти в декабре 1949 года, было завершено только в январе 1951 года, на год позже графика. Форсажная камера была особенно неприятна - форсажная версия двигателя, J40-WE-8, не проходила 150-часовую квалификацию до августа 1952 года. В результате, двигатели J40-WE-6 без форсажных камер пришлось использовать для начальной испытания, вызывающие задержки в программах летных испытаний.

Раньше даже маломощные версии двигателя считались непригодными для использования из-за проблем с надежностью. A3D оказался успешным с альтернативными двигателями, но F3H-1 был понижен до дозвуковых характеристик с использованием двигателя меньшей мощности и продолжал оставаться дозвуковыми даже после замены более мощным Allison J71. Было заявлено, что, хотя F3H-1 считался неудачным, он мог быть конкурентоспособным с ранними сверхзвуковыми истребителями ВВС серии Century, если бы оригинальные двигатели соответствовали их проектным спецификациям.[3] Фактически, Demon, который возник в результате разработки, представлял собой всепогодный истребитель с ракетным вооружением, более чем на 8000 фунтов (3600 кг) тяжелее, чем был XF3H-1, и даже мощный J71 не смог восстановить его характеристики.

Одномоторный реактивный истребитель F3H-1N Demon изначально вызвал серьезное разочарование из-за ненадежности J40 и трудностей, связанных с полетом на гораздо более тяжелом планере с двигателями J40-WE-22A меньшей мощности. Конструкция планера предполагала, что силовой установкой будет более мощный J40-WE-10. Эти первые серийные Demons были подготовлены для модернизации, чтобы принять двигатель J71 после потери шести самолетов и четырех пилотов.[4] Решение о переводе Demon на J71 было принято задолго до того, как появилась первая серийная партия, и, поскольку разработка подходящей форсажной камеры для J71 затягивалась, BuAer решила принять первые самолеты с двигателями Westinghouse J40-WE-22A и -22. . Это решение было рассмотрено Конгрессом в 1955 году и вызвало резкую критику со стороны Конгресса. Журнал Тайм назвал «фиаско» приземление ВМС всех F3H-1 Demons с двигателями Westinghouse с 21 нелетающим самолетом, который можно было использовать только для наземных тренировок ВМФ с потерей 200 миллионов долларов.[5] Одной из высших точек J40 было установление в 1955 году неофициального рекорда по времени набора высоты на Demon - 10000 футов (3000 м) за 71 секунду.[4]

Замена двигателя не могла быть легко установлена ​​на приземленных «Демонах», так как фюзеляж пришлось переделывать и увеличивать. Когда эта модернизация была сделана для размещения J71, площадь крыла также была увеличена, чтобы противостоять увеличившейся массе всепогодного самолета. F4D Skyray, который был разработан для более удобной установки различных двигателей, появился в производстве с приводом от Пратт и Уитни J57.

A3D также появился с двигателями J57 без дожигания. Программа F10F-1 была отменена в первую очередь из-за нерешаемых аэродинамических проблем с крылом изменяемой стреловидности и системами управления. Во время летных испытаний прототипа вопросы двигателя J40 были второстепенными.

Варианты

XJ40-WE-2, XJ40-WE-4
Двигатели собственной разработки.
J40-WE-1
Версия J40-WE-8 для ВВС США, оснащенная Североамериканский X-10 БПЛА. (Два двигателя, сохранившиеся в X-10, выставлены на выставке в Музее ВВС США в Дейтоне, штат Огайо)
XJ40-WE-3
Первоначальное обозначение ВВС первой предложенной версии XJ40-WE-12:
XJ40-WE-5
Обозначение ВВС США для модификаций Block II / Block III XJ40-WE-12: тяга 9 500–9 900 фунтов силы (42–44 кН)
J40-WE-6
Летные испытания предсерийных двигателей, питающих два Дуглас XA3D-1 Skywarrior прототипы, Дуглас XF4D-1 Skyray прототип, Макдоннелл F3H Демон прототипы, Grumman XF10F Ягуар прототипы: тяга 7500 фунтов силы (33 кН)
J40-WE-8
Предсерийный двигатель с дожигателем заменил версии -6 в Skyray, Demon и Jaguar. (Один двигатель сохранился в Смитсоновском музее авиации и космонавтики): тяга 10900 фунтов силы (48 кН)
XJ40-WE-10
Экспериментальная форсажная версия XJ40-WE-12. Насколько можно определить, на самом деле ничего не было построено, хотя форсажная камера ирисового типа была построена: тяга 13 700 фунтов силы (61 кН)
XJ40-WE-12
Экспериментальный двигатель повышенной мощности. Четыре разрушены в результате отказа компрессора на испытательном стенде: тяга 9500 фунтов силы (42 кН)
XJ40-WE-14
Конструкция с двумя золотниками, заключенная по контракту, но не разработанная: тяга 12000 фунтов силы (53 кН)
XJ40-WE-16
Форсажная версия J40-WE-14, поставленная по контракту, но не разработанная: тяга 17 400 фунтов силы (77 кН)
XJ40-WE-18
Модифицированная версия форсажной записи J40-WE-10 для программы Convair Skate предложена, но не принята. Предложение позже было изменено для самолета Martin Minelayer, но не было принято и для этого: тяга 11400 фунтов силы (51 кН) с удалением большинства высотных возможностей.
XJ40-WE-20
Модифицированный J40-WE-10 с форсажной камерой для работы на высоте до 50 000 футов, не построен.
J40-WE-22 / -22A
Серийная версия J40-WE-8, две модели используют разные системы управления. (Один -22A сохранился как экспонат в Национальном музее военно-морской авиации): тяга 10900 фунтов силы (48 кН)
XJ40-WE-24
Предполагаемое снижение номинальных характеристик двигателя J40-WE-10 на начальных этапах производства: тяга 12 050–13 100 фунтов-силы (53,6–58,3 кН)
XJ40-WE-26
Предполагаемое снижение номинальных характеристик двигателя J40-WE-12 на раннем этапе производства: тяга 9 500–9 900 фунтов силы (42–44 кН).

Приложения

Технические характеристики (J40-WE-8)

Данные из Полет.[6][7]

Общие характеристики

  • Тип: дожигание турбореактивный
  • Длина: 300 дюймов (7,6 м)
  • Диаметр: 40 дюймов (1 м)
  • Сухой вес: 3500 фунтов (1600 кг)

Составные части

  • Компрессор: одноступенчатый, 11-ступенчатый, осевой (большинство источников ошибочно заявляют, что компрессор двигателя имел 10 ступеней), 50/50 действие / реакция
  • Камеры сгорания: кольцевой
  • Турбина: два этапа
  • Тип топлива: JP-3, JP-4 и 100/130 avgas
  • Масляная система: сухой картер, 4,5 галлона США (17 л; 3,7 имп галлона), масляно-топливный теплообменник, 30-секундный перевернутый предел полета

Спектакль

Смотрите также

Связанные списки

Рекомендации

  1. ^ Авиадвигатели 1956 (1956). Полет. 11 мая 1956 г., стр. 596
  2. ^ Westinghouse Electric
  3. ^ Боб Джеллисон МакДоннелл F3H Демон
  4. ^ а б Boeing.com: истребитель демонов F3H / F-3
  5. ^ Журнал Time "Демон на земле" 7 ноября 1955 г.
  6. ^ Westinghouse Turbojets (1953 г.). Полет. 13 ноября 1953 г. с. 642
  7. ^ Авиадвигатели 1954 (1954). Полет. 9 апреля 1954 г. с. 461
  • Дорр, Роберт (23 января 2006 г.). "Неисправности двигателя" сломали "карьеру во флоте Демона". Army Times. Получено 2008-05-29.
  • Грин, Уильям (1967). Мировое руководство по боевым самолетам. Doubleday.
  • Кей, Энтони Л. (2007). История и развитие турбореактивных двигателей 1930-1960 Том 2: СССР, США, Япония, Франция, Канада, Швеция, Швейцария, Италия и Венгрия. (1-е изд.). Рэмсбери: The Crowood Press. ISBN  978-1861269393.
  • "Эсминец B-66 / A3D Skywarrior". Получено 2006-10-12.
  • Кристиансен, Пол Дж. (2015). Семейство осевых турбореактивных двигателей Westinghouse J40, история разработки и технические характеристики (1-е изд.). Олни, доктор медицины: Bleeg Press LLC. ISBN  978-0692358528.