Nový chladící systém pro víceúčelové stíhačky F-35 Lightning II

Nový chladící systém pro víceúčelové stíhačky F-35 Lightning II
Vizualizace odebíraní proudu vzduchu v F-35 / YouTube (Zvětšit)

Společnost Collins Aerospace (součást RTX, Raytheon) oznámila dosažení významného milníku se svým novým energetickým a chladícím systémem EPACS (Enhanced Power and Cooling System) pro víceúčelové stíhačky F-35 Lightning II. Jak F-35 dostává nové podsystémy – senzory, elektroniku, zbraně atd. – nároky na chlazení rychle rostou.

F-35 nyní používá energetický a chladící systém PTMS (Power and Thermal Management System) od firmy Honeywell Aerospace. Chlazení se provádí pomocí vzduchu – ten je odebírán z kompresoru motoru a proháněn přes výměníky tepla. Současně přes výměníky a všechny klíčové elektrické podsystémy letounu, včetně radaru, cirkuluje chladící kapalina. Také kabina pilota je klimatizována pomocí vzduchu z PTMS.

PTMS dále zajišťuje spouštění hlavního motoru letadla a nouzové / pomocné napájení, například během pozemní údržby. Zajišťuje energii pro případ poruchy hlavního motoru za letu a udržuje funkční avioniku, přístroje v kokpitu, všechny ovládací prvky letounu atd. Umožňuje opětovné nahození motoru za letu. Dále poskytuje stlačený vzduch pro přetlakování pilotní kabiny a pro tlakování anti-G kombinézy pilota.

Avšak oproti původním předpokladům PTMS potřebuje k chlazení podsystémů letadla větší objem vzduch. To nutí motor F135 pracovat s větší zátěží, což se projevuje na jeho kratší životnosti (oproti předpokladům). Pratt & Whitney navrhla F135 k poskytování určitého objemu vzduchu pro PTMS, jak společnost Lockheed Martin definovala na počátku programu. V roce 2008 se však tyto požadavky ukázaly jako nedostatečné. Přitom již nebylo možné upravit motor F135.

Podle Breaking Defense (John Venable, Heritage Foundation) byl F135 navržen pro chladící výkon 15 kW. Nyní však pracuje s chladícím výkonem 30 kW. Pro dosažení plných schopností F-35 Block 4 je nutné dosáhnout 48 kW, optimálně 60 kW.

V květnové zprávě (od strany 32) kontrolního úřadu GAO (Government Accountability Office) se uvádí, že F-35 budoucích verzí, s novými zbraněmi a senzory, budou potřebovat nový nebo vylepšený PTMS.


PTMS (Power and Thermal Management System)

„Tyto problémy s chlazením se budou jen zhoršovat s tím, jak bude program přidávat letounu nové schopnosti. Modernizační schopnosti − včetně již instalovaných schopností Block 4 a budoucích schopností plánovaných do roku 2035 − vyžadují ještě větší chladící kapacitu a tlak vzduchu, než je schopen PTMS a motor podporovat,“ píše GAO.

Již nyní vyšší nároky na chlazení zkracují oproti plánům životnost motoru a zvyšují náklady. Podle GAO problémy s chlazením zvedly odhadní cenu programu o 38 miliard USD během celého životního cyklu – to je dáno zejména kratší životnosti motorů.

„Program musí do roku 2029 modernizovat PTMS, aby umožnil schopnosti plánované do roku 2035, a modernizovat motor, aby snížil náklady na životní cyklus. Současná konstrukce motoru a PTMS společně nesplní chladící kapacitu potřebnou pro podporu budoucích schopností plánovaných po roce 2029. Pokud program neprovede modernizaci PTMS do roku 2029, nebude schopen podporovat nové schopnosti plánované do roku 2035 nebo později. Naproti tomu představitelé programu uvedli, že současný motor by mohl podporovat schopnosti plánované do roku 2035, i když s výrazně sníženou životností motoru. V důsledku toho představitelé programu uvedli, že budou muset motor modernizovat, aby zvýšili jeho životnost a potenciálně se vyhnuli alespoň části zvýšených nákladů na životní cyklus ve výši 38 miliard USD,“ uvádí GAO.

Prvním krokem k nápravě je rozhodnutí o modernizaci motoru v rámci programu ECU (Engine Core Upgrade). To řeší akutní problém s nadměrným zatěžováním motoru oproti původním předpokladům. Jak postupovat s chladícím systémem však Pentagon ještě nerozhodl. Ve hře je modernizace PTMS nebo zavedení EPCS.

Honeywell PTMS samozřejmě obhajuje. „Systém PTMS je hluboce integrován do celkové konstrukce a systémové architektury letounu F-35 a bezproblémově spolupracuje s dalšími kritickými součástmi a subsystémy […] Zachováním PTMS se vyhneme rokům rozsáhlého a velmi složitého přepracovávání a opětovného testování, čímž předejdeme nákladným zpožděním, která by mohla vzniknout přijetím zcela jiného systému.“


Diagram motoru F135; větší foto / GAO

Honeywell odhaduje náklady na výměnu PTMS na tři miliardy dolarů. „Když se podíváme na výměnu PTMS, řekněme, že chcete nasadit EPACS, je to účet za tři miliardy dolarů, protože musíte vyměnit všechny náhradní díly, všechno ve flotile, veškeré podpůrné vybavení, veškerý výcvik,“ řekl Matt Milas, obchodní šéf vojenské divize Honeywell. Upozornil také na nutné „invazivní změny“ v letounu, pokud dojde k náhradě PTMS.

„PTMS není systém ‚plug and play‘, je to srdce a oběhový systém F-35 a je vysoce integrován do konstrukce F-35 a od počátku navržený tak, aby fungoval ve 14 různých provozních režimech,“ uvedl Milas a zdůraznil, že systém splňuje současné požadavky F-35.

Jill Albertelli, prezidentka divize vojenských motorů společnosti Pratt & Whitney, uvedla, že „ECU F135 ve spojení s modernizovaným PTMS pro letoun F-35 může poskytnout 80 kW nebo více chladícího výkonu, což překoná veškeré potřeby výkonu a chlazení pro letoun F-35 po celou dobu trvání programu.“

Navíc Honeywell spolupracuje s Lockheed Martin na poskytnutí dalších 17 kW chladícího výkonu pro F-35, celkem tedy 47 kW pro F-35 Block 4.

Collins Aerospace má jinou vizi:


EPACS (Enhanced Power and Cooling System); větší foto / RTX

„Stroje F-35 jsou oporou spojeneckých sil po celém světě,“ řekl Henry Brooks, prezident divize Power & Controls společnosti Collins Aerospace. „Pro modernizaci této platformy pomocí pokročilých systémů, které budou čelit novým hrozbám, je zapotřebí výrazně rozšířit možnosti chlazení. Díky účinnějšímu termodynamickému cyklu EPACS zajistí výkonější chlazení, které F-35 potřebuje, a pomůže prodloužit životnost letounu na další desetiletí.“

EPACS zahrnuje systém vzduchového cyklu společnosti Collins Aerospace, generátor a regulátor elektrické energie a pomocnou pohonnou jednotku od společnosti Pratt & Whitney. Před pár dny pak firma oznámila dosažení 80kW chladící kapacity EPACS. Systém má také odebírat relativně méně vzduchu z kompresoru, což se pozitivně projeví na nižší spotřebě paliva a vyšším doletu. EPACS by měl podle zastánců poskytovat dostatečný chladící výkon po celou dobu životnosti F-35.

„Příslušníci našich [ozbrojených] služeb naléhavě potřebují modernizovaný chladící a energetický systém na F-35, aby udrželi krok s neustálou modernizací schopností letadla,“ řekl americký poslanec Joe Courtney.„Dosažení chladící kapacity 80 kW EPACS demonstruje kritický milník, který rychle umožní životně důležité bojové schopnosti F-35 a zároveň povede k podstatným úsporám nákladů pro daňové poplatníky.“

Jak se nakonec Pentagon rozhodne, není jasné – ve hře je tedy modernizace PTMS nebo nový systém. Zatím Pentagon provádí průzkum trhu – zveřejnil žádost o informace RFI (Request For Information) na chladící systém pro F-35 s výkonem 62 kW, výhledově až 80 kW. Podle RFI má být toto řešení k dispozici v roce 2032, dle Collins Aerospace lze EPACS začít vyrábět již v roce 2030.

Zdroje: Breaking Defense, Avionics, RTX

Nahlásit chybu v článku


Související články

Rozhodnuto: F-35 získají modernizované proudové motory F135

Víceúčelové stíhačky F-35 Lightning II nakonec nedostanou revoluční tříproudové „adaptivní“ motory ...

Letová hodina Gripenu 5000 až 8000 dolarů? Ani náhodou!

Cena letové hodiny CPFH (Costs per Flying Hour) je často používanou metrikou, se kterou standardně ...

Nadzvuková střela SiAW pro víceúčelové stíhačky F-35 Lightning II

Společnost Northrop Grumman pro americké letectvo (USAF) vyvine a otestuje novou nadzvukovou střelu ...

Víceúčelové stíhačky F-35A Lightning II pro Českou republiku: Cena, harmonogram, průmyslová spolupráce

Ve středu 27. září Vláda schválila nákup 24 taktických nadzvukových stealth letounů páté generace ...

Zvýraznit příspěvky za posledních:

  • Tom90
    20:24 07.02.2024

    Dle vyjadreni z Honeywellu reseni pro chlazeni F35 Block 4 "neni az tak narocne": "According to Milas, adapting the cooling system capacity to address the needs of the Block 4 ...Zobrazit celý příspěvek

    Dle vyjadreni z Honeywellu reseni pro chlazeni F35 Block 4 "neni az tak narocne":

    "According to Milas, adapting the cooling system capacity to address the needs of the Block 4 requirement is straightforward. “What we could do to get up to the 47 kW is put on a more powerful motor and some more sturdy valves and push the PAO fluid through a little bit faster,” he says.

    Jumping to a 62-kW capacity system, however, will require more extensive changes, he notes. “If you want to jump to 62 kW of cooling, you’re not able to do it with the current [diameter] of plumbing,” Milas says. “

    Na druhou stranu zvyseni vykonu soucasneho chlazeni dal narazi na problem s prumery trubek a na to, ze vedou silovymi prepazkami letadla...takze zvetsovani prumeru chladiciho potrubi nezni moc nadejne.

    https://aviationweek.com/defen...

    A co se tyce EPACS - zatim toho dosahli pouze v laboratornich podminkach, takze zadne relevantni prostredi, natoz instalace na letadle.Skrýt celý příspěvek

    • darkstyle
      22:12 07.02.2024

      EPACS Sme v ére digitálneho inžinierstva a grafické karty NVIDIA s AI zvládajú divy.. Takže vedia to prostredie dosť relevantne nasimulovať.. Príklad - pozrite, si matku EPACS- ...Zobrazit celý příspěvek

      EPACS

      Sme v ére digitálneho inžinierstva a grafické karty NVIDIA s AI zvládajú divy..

      Takže vedia to prostredie dosť relevantne nasimulovať..

      Príklad - pozrite, si matku EPACS- Raytheon, za koľko dokázala naprojektovať B-21 a dosiahnuť jeho prvý výlet vs F-35A, resp. akékoľvek iné lietadlo predtým..

      Preto "laboratórne podmienky" v dnešnej dobe sa nemusia veľmi líšiť od tých reálnych..

      Je úplne jedno pre čo sa rozhodnú - všetko bude treba otestovať a všade bude potreba miliardy naprieč flotilou kvôli výmene..

      Ja som zatiaľ väčší fanda EPACS.. 80kw je predsa len viac a tak či tak tam chcú dať upravený motor..

      Radšej tam šupnúť niečo s dostatočnou rezervou ako v 2035 znova riešiť to isté..Skrýt celý příspěvek

  • JerzyŔ
    14:31 07.02.2024

    a paní Černochová už to ví?

    a paní Černochová už to ví?

  • moryk
    11:56 07.02.2024

    To znama ze block 4, ktery se porizuje pro ACR, bude mit pouze defaultni PTMS?

    To znama ze block 4, ktery se porizuje pro ACR, bude mit pouze defaultni PTMS?

    • darkstyle
      12:07 07.02.2024

      Nie.. len nevieme či upgraded PTMS alebo EPACS..

      Nie.. len nevieme či upgraded PTMS alebo EPACS..

      • liberal shark
        13:47 07.02.2024

        Tak snad to stihnou za těch 10 let zaimplementovat.

        Tak snad to stihnou za těch 10 let zaimplementovat.

        • darkstyle
          14:31 07.02.2024

          musia, inak block 4 nebude..

          musia, inak block 4 nebude..

          • Shania
            15:30 09.02.2024

            vylepseni motoru a ani chlazeni nebylo v puvodnim planu pro blok 4, takze ho to tezko zastavi, mimo to ruzne schopnosti bloku 4 budou prichazet postupne a v dobe, kdy se budou ...Zobrazit celý příspěvek

            vylepseni motoru a ani chlazeni nebylo v puvodnim planu pro blok 4, takze ho to tezko zastavi, mimo to ruzne schopnosti bloku 4 budou prichazet postupne a
            v dobe, kdy se budou modernizovat 3F stroje uz tu bude nabihat blok 5.

            To co dela z F-35 blok 4 jsou TR-3 procesory.

            Mensi vykon chlazeni znamena jen vetsi zatez pro motor = nizsi zivotnost a to ze systemy budou muset bezet na nizsi vykon. Tisice stroju bude litat jeste hodne dlouho s puvodnimi motory a vsechny F-35B... urcite nikde neuslysis, ze blok 4 na F-35B nebude...

            My ani nevime, jestli budeme mit vylepsene motory...
            Z pohledu ACR je to uplne irelevantni, jestli se neco stihne nestihne... kazda vyrobni serie bude mit jinou konfiguraci a po celou dobu zivotnosti se budou stroje prubezne modernizovat.Skrýt celý příspěvek

          • darkstyle
            13:17 10.02.2024

            Shania

            Máte pravdu..

            Lenže plnohodnotný block 4 podľa diagramu zo všetkými moznosťami naozaj nebude..

            Hàdam nebudete chcieť znížiť životnosť motoru alá MiG-29..

            Shania

            Máte pravdu..

            Lenže plnohodnotný block 4 podľa diagramu zo všetkými moznosťami naozaj nebude..

            Hàdam nebudete chcieť znížiť životnosť motoru alá MiG-29..

          • Shania
            10:03 12.02.2024

            darkstyle: ten motor ma zivotnost 8000h, my budeme mit nalet 150 rocne - to je 55 let, takze lehce rychlejsi opotrebeni nas asi nebude tolik trapit, jako USAF s 250+, navic se da ...Zobrazit celý příspěvek

            darkstyle: ten motor ma zivotnost 8000h, my budeme mit nalet 150 rocne - to je 55 let, takze lehce rychlejsi opotrebeni nas asi nebude tolik trapit, jako USAF s 250+, navic se da predpokladat, kdyz jde tento modularni a PW to vyhral diky tomu, ze stavajici motory pujde snadno modernizovat, tak ze to postupne udelame take.

            Koukat na to jestli budeme mit plnohodnotny blok 4 je zbytecne, v tu dobu tu uz budou prvni schopnosti bloku 5 a pak 6, 7, 8... neustale bude co dohanet...

            Srovnat to s mig 29 je uplne mimo.Skrýt celý příspěvek

        • Tesil
          16:37 07.02.2024

          Proč deset let?Žádná penalizace nehrozí,tak ať si s tím pohrajou.
          Dolary včas dorazí,tam to asi bude nějak ošetřené,tak co.

          Proč deset let?Žádná penalizace nehrozí,tak ať si s tím pohrajou.
          Dolary včas dorazí,tam to asi bude nějak ošetřené,tak co.

        • flanker.jirka
          21:55 07.02.2024

          technických problémů oproti deklarované specifikaci mají více než dost a některé z nich řeší "úspěšně" delší dobu než 15 let.

          technických problémů oproti deklarované specifikaci mají více než dost a některé z nich řeší "úspěšně" delší dobu než 15 let.

Načítám diskuzi...