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AV-8A ハリアー RRペガサス Mk103( F402-RR-402 )高圧タービンブレード1段目

ハリアー_タービンブレード

ハリアー攻撃戦闘機(V/STOL)を空中に静止させる原動力

1960年代に英国 ホーカー シドレーによって開発された垂直離着陸が可能なハリアー攻撃戦闘機。

ベクタード・スラストと呼ばれる推力の可変機構を装備したこのエンジンは、離着陸時には排気を下向きに噴射し、通常飛行時は排気ノズルを水平にすることで亜音速での飛行も可能にする特殊なエンジン。

開発したのは 英ブリストルシドレーで、1959年9月にプロトタイプのPegasus 1(BE53-2)が初運転に成功。推力 9,000lbfを発生した。

ハリアー戦闘機には、2つの世代があり4つに分類できる。また、エンジンも様々なバリエーションがある。
また、アメリカ海兵隊では「F402」という型式名が使われている。

今回は、第一世代ハリアー AV-8A(1974~1982)に搭載されたPegasus11 Mk.103( F402-RR-402 )の高圧タービンブレード1段目を紹介します。

 

Spanish EAV-8B Harrier II+ "Cobra" (27448607244) (cropped)Javier Rodríguez from Palma de Mallorca, España, CC BY-SA 2.0,

 

Pegasus11 Mk.103(F402-RR-402) 高圧タービン 1段目

Hawker Siddeley Harrier

( GR.1/GR.3 and AV-8A )
RR Pegasus Mk.103(F402-RR-402)
1974~1982

Turbine Blade Stg1

  • エンジン型式:RR Pegasus Mk.103(F402-RR-402)
  • 初運転:Pegasus 1(1959年9月)、Mk.103(1974年)
  • 材質:ニッケル基耐熱合金 IN 100
  • コーティング:アルミ拡散コート
  • 結晶構造:
  • 冷却方式:コンベクション、フィルム冷却
  • 搭載機種:RAF GR.1/GR.3、USMC AV-8A、Royal Navy Sea Harrier

・ハリアー戦闘機に搭載されている「RR ペガサス」エンジンは、大きく12種類のバリエーションがある。ペガサス1~5(BE.53シリーズ)はプロトタイプや評価用といったもので、実際に運用されたのはペガサス6(Mk.101)以降から。

 

推力の要であり耐久性の肝でもある高圧タービン翼、その部品1つだけでも様々な変遷がある。

 

第一世代ハリアー(GR.1/GR.3とAV-8A)に搭載された、Pegasus 6,10,11,14(Mk.101/102/103/104)及び米海兵隊向け F402-RR-402には「IN 100」と呼ばれるニッケル耐熱合金材を使用した高圧タービンブレードが使われていた。(画像のブレード)

 

この「IN 100」は、コンコルド用 RRオリンパス593のHPTにも使用されていた。

 

第二世代 AV-8BハリアーⅡには、推力増強と耐久性を向上させたPegasus 11-21(Mk.105 / Mk.106)F402-RR-406が搭載された。HPT1,2の材質も、当時のRB211-524G/Hと同様の「Mar-M-002」に変更された。

 

ペガサス最終型となるPegasus11-61(Mk.107)F402-RR-408は、単結晶材「CMSX 4」がHPT1,2に採用されたことで、耐久性は500~2000時間と大幅に延長され、タービン入口温度(TET)も1,397℃まで向上したとされている。

 

 

 

※自動取得しているため、内容が違う場合があります。

F402-RR-402 タービンブレードの画像

・シンプルな形状は現在の大型エンジンの低圧タービン翼と似ているが、1974年開発当時はコンベクションやフィルム冷却、アルミ拡散による翼面コートなど当時の最新技術が結集された高性能ブレードだった。

 

・画像のMk.103(-402)と最終型となる「F402-RR-408」の高圧1段目タービン翼は、サイズや形状は似ているが、別物といっても過言でないほど大きく変化している。

-408は材質が単結晶(CMSX-4)に変更され、フィルム冷却孔が大幅に追加されたことで高温化と耐久性が向上した。

 

・「F402-RR-402」では、腹側に1列(55孔)だけのフィルム孔だが、「F402-RR-408」では腹側 後縁から1列(43孔)、2列(32孔)、3列(24孔)、4列、5列(34孔)という配置でフィルム冷却が行われている。

 

ハリアー AV-8A(F402-RR-402)とB747-100 JT9D-7エンジンの高圧タービン翼 1段目の比較画像

コアエンジンへの空気流量は、JT9D-7(112kg/s) F402(95.0kg/s)、TETの温度はどちらも近く、2段式高圧タービンというスペックとなっている。

高圧圧縮機によって圧力を高められた空気は、最終的に燃焼室手前で全体圧力比が16.3(F402)に達する。

 

空冷式 タービンブレード(コンベクション方式)

 

・タービン翼内の空冷は、超音速旅客機 コンコルドに搭載された「オリンパス593」のHPTと類似している。ブレード底部の根元から先端に向かって、翼型に沿って規則正しく貫通穴があけられている。

コンベクション冷却」と呼ばれる空気の対流による冷却は、ペガサスやオリンパス593だけでなくJT8D(9~17)など当時のエンジンでは数多く採用されていた。

 

ハリアーの分類とペガサスエンジンのバリエーション

USMC AV-8B:第二世代の登場によって、ハリアーの能力は一気に2倍になったともいわれている。

 

第一世代(1966~1982)

Hawker Siddeley Harrier

・RAF GR.1 / GR.3(1966)

・アメリカ海兵隊(USMC)AV-8A(1971)

British Aerospace Sea Harrier

・イギリス海軍 シーハリアー FRS.1(1980)

第二世代(1983~)

British Aerospace Harrier II

・RAF GR5/GR7/GR9(1985)

McDonnell Douglas AV-8B Harrier II

・アメリカ海兵隊(USMC)AV-8B(1983)

RR ペガサス エンジン

RR ペガサスのバリエーション

Pegasus 1 (BE53-2) 1959年9月

・プロトタイプ:推力9,000 lbf

Pegasus 2 (BE53-3)

・P.1127試験機:推力 11,500 lbf

Pegasus 3

・P.1127プロトタイプ:推力 13,500 lbf

Pegasus 5 (BS.53-5)

・Kestrel 試験機:推力 15,000 lbf

Pegasus 6 (Mk.101) 1966年

・ハリアー初期 GR.1:推力19,000 lbf

Pegasus 10 (Mk.102) 1970年

・AV-8A、GR.1A:推力 20,500 lbf

Pegasus 11 (Mk.103) F402-RR-402 1974年

・第一世代ハリアー

RAF GR.3、イギリス海軍 シーハリアー、USMC AV-8A

推力 21,000 lbf

Pegasus 14 (Mk.104)

・塩害による耐腐食性を改善

シーハリアー FRS.1

推力 21,000 lbf(Mk.103と共通)

Pegasus 11-21 (Mk.105 / Mk.106) F402-RR-406 1984年

・第二世代ハリアー

USMC AV-8B、RAF GR.5/GR.7、シーハリアー FA.2

推力 21,550 lbf

Pegasus 11-61 (Mk.107) F402-RR-408

・推力増強と耐久性を大幅に改良したペガサス11シリーズの最終型エンジン

USMC AV-8B、RAF GR.7A/GR.9

推力 23,800 lbf

 

RR ペガサスのスペック

Aircraft engine RR Pegasus cut-out RHuser:Jaypee, CC BY-SA 3.0,

Pegasus 11-61
(F402-RR-408)
D-30KU-154 series
推力 23,800 lbf 23,100~24,250 lbf
構成 3+8+2+2
Fan(LPC)+HPC+HPT+LPT
3+11+2+4
Fan(LPC)+HPC+HPT+LPT
ファン直径 1.22 m 1.45 m
バイパス比 1.2 2.42
吸気空気流量 209 kg 265 kg
全体圧力比 16.3 15.4~19.2
全長 3.48 m 5.7 m
重量 1,705 kg 2,305 kg
燃料消費率(巡航) 0.76 lb/hr/lb 0.70~0.71 lb/hr/lb
搭載機種 USMC AV-8B、RAF GR.7A/GR.9 Tu-154M

 

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