F110

General Electric, USA

(pracovní verze textu)

V roce 1974 se po výhře nad nabídkou General Electric dostaly do operační služby motory Pratt & Whittney F100, poháněly dvoumotorové F-15 a jednomotorové F-16. Motory F100 nejstarších verzí však byly problematické - ať už co se týče havárií z důvodu pumpáže motoru, nebo neschopností PW dodávat náhradní díly v potřebném množství. V roce 1979 byl proto zahájen program "Alternate Fighter Engine" (AFE), který měl za cíl najít spolehlivější motor s vyšší životností a levnějším provozem. Soutěže se zůčastnil motor F110-GE-100 a F100-PW-220, vylepšená varianta předchozích F100. Soutěž byla neoficiálně označována jako "Velká válka motorů" ("The Great Engine War"). Motor F110 používá jádro z motoru F101-GE-100 bombardérů B-1B. Pro dosažení optimálních charakteristik pro plánovanou kategorii letounů bylo k jádru přidáno jiné dmychadlo a nově komora přídavného spalování s regulovatelnou tryskou, jednalo se o zvětšeniny komponentů použitích na F404. Motor F110 prvně nesl označení F101DFE (Derived Fighter Engine). Vývoj motoru F110 byl od svého zahájení v roce 1975 až do spuštění soutěže financován vlastními prostředky GE, poté již byl sponzorován USAF v rámci 30 měsíčního vývojového programu. Letové zkoušky motoru F110 začaly na Edwards AFB v prosinci 1980 na F-16 a pokračovaly následující rok na F-14. Do konce roku 1982 byl motor instalován ještě na zkušební F-16XL.

V roce 1984 provedlo USAF pro oba motory (F100 a F110) obsáhlou analýzu nákladů na pořízení a provoz 2000 motorů během následujících 20 let. Přestože oba motory byly svými parametry blízké a plně splnily požadavky na ně kladené, pokud by USAF vybralo pouze motor od GE, měl by lehce výhodnější záruční podmínky, než s motorem od PW. V případě podílu produkce nových motorů mezi PW a GE se však ukázalo, že rozdíl nákladů na servis by byl mnohem výraznější, a tak se motor F110 stal vítězem "Velké války motorů". Konečné rozhodnutí bylo učiněno v únoru 1984 s tím, že bude ve fiskálním roce 1985 zakoupeno 160 motorů, z čehož 75% bude F110 a 25% F100.

Ve stejném měsíci byl Kongresem USA potvrzen plán "The Tactical Fighter Roadmap", který obsahoval také trojfázový rozvrh postupného vylepšování pohonných jednotek letounů USAF až do roku 1993. V první fázi šlo o vylepšení spolehlivosti a usnadnění údržby pohonných jednotek pro F-15C/D/E a F-16C/D - šlo o instalaci F100-PW-220 a F110-GE-100. Ve druhé fázi měly vzniknout výkonnější verze těchto motorů, znovu pro F-15 a F-16. V poslední fázi mělo jít o vývoj motoru, testujícího technologie pro budoucí motor programu ATF.

Motor F110-GE-100 byl pro použití na F-16 kvalifikován v roce 1985, oficiálně byl zařazen do služby v srpnu [flightinternational] nebo říjnu [geae] 1986. První exportní objednávky byly přijaty z Izraele a Turecka.

V roce 1989 byly motory zkoušeny na F-15E. Motorové gondoly těchto letounů jsou uzpůsobeny pro motory F100, po malých úpravách lze však nainstalovat i F110. S motory F110-GE-100 se však příliš nepočítalo, že by byly instalovány do F-15. To bylo v plánu potenciálně až po úspěšném ukončení programu IPE, viz dále.

Další úpravy základního motoru -100 vedly k verzím F110-GE-100A, F110-GE-100B (vylepšení digitálního řídícího systému a turbíny), F110-GE-100C a F110-GE-100D. Celá série F110 se vyznačuje nadprůměrnou spolehlivostí, bezpečností provozu a sníženým provozními náklady. Motor je označován za nejspolehlivější pohonnou jednotku v USAF v této tahové třídě.

Motor F110-GE-100 byl a je používán mnoha letectvy. Např. Řecko dostalo těmito motory vybavené F-16C/D Block 30 v rámci programu Peace Xenia I v letech 1989-1990. Turecké letectvo obdrželo v letech 1987-1994 celkem 160 F-16C/D Block 30/40 v programu Peace Onyx I. Po 40 měsíců trvající soutěži zvolilo na přelomu května a června 1996 letectvo Egyptu motor F110-GE-100B pro pohon svých 21 nových F-16C/D, to vše v rámci modernizačního programu egyptské armády pod názvem Peace Vector V. Program v hodnotě 85 mil USD si vyžádal znovuotevření výrobní linky F110-GE-100, která již dva roky stála (probíhala výroba jen novějších motorů F110-GE-129). Začátkem roku 1998 si motory F110-GE-100B vybral Bahrain pro své nové F-16, dodávky měly začít v roce 2000.

F110-GE-100 fotogalerie I
F110-GE-100 fotogalerie II.

F110-GE-400

Motor je téměř shodný s F110-GE-100 snad jen s tím rozdílem, že je pro použití na letounech F-14 prodloužen v prostoru komory přídavného spalování o 127 cm. V roce 1984 si jej vybralo americké námořnictvo pro přemotorování svých F-14A, poté nově značených F-14A Plus (F-14B). Motor F110-GE-400 se pak v roce 1987 stal standardní pohonnou jednotkou nové verze Tomcatu, F-14D. Do července 1987 US Navy dostala dodávku prvních 133 motorů. Oficiálně byl do služby zařazen v dubnu 1988 [geae] (?).

Oproti starším motorům TF30 poskytuje F110-GE-400 o 43% vyšší forsážní tah, o 37% vyšší tah neforsážní, o 30% nižší spotřebu s přídavným spalováním, o 62% větší operační radius a o 30% prodlouženou dobu hlídkování v cílovém prostoru, výhodou je také možnost vzletu z letadlové lodě bez použítí přídavného spalování. Celkové snížení spotřeby paliva při zachování průběhu mise, jako u letounů F-14 s motory TF30, je zhruba 20%. S motorem F110 navíc není pilot omezován ve volnosti pohybu s pákou ovládání motoru.

F110-GE-129

Tato verze vznikla v rámci programu Increased Performance Engine (IPE) společně s F100-PW-229. Program IPE byl zahájen v roce 1981, první spuštění F110-GE-129 proběhlo v březnu 1987, 4 měsíce po F100-PW-229. Program IPE dal GE na vývoj k dispozici 161 mil USA, pro PW to bylo 191 mil USD.

Motor -129 má tah 129kN, má 81% částí společných s verzí -100. Je vybaven řídícím systémem FADEC, díky kterému má rychlou odezvu na změnu polohy plynové páky, redukováno nebezpečí pumpáže a možnost být snadno přeprogramován. Monitorovací systém nepřetržitě sleduje stav jednotlivých částí motoru. Třístupňové dmychadlo omezuje nebezpečí pumpáže a má nadprůměrnou odolnost proti nárazu ptáka. Na lopatky vysoko i nízkotlaké turbíny je použita moderní monokrystalová, teplotně odolná, nerezivějící slitina René N5.

V letech 1990-1992 proběhlo praktické ověřování motorů -129 na letounech F-16 v rozsahu celkem 2288 motorových hodin, první let se uskutečnil 22.10.1991. Motor byl v prvé řadě určen pro letouny F-16, u amerického letectva od dubna 1992 (oficiální přijetí do výzbroje) pohání přibližně tři čtvrtiny všech F-16 Block 50/52.

V měsících únor až duben 1996 motor -129 provedl na Edwardsově základně úspěšně sadu testů, potřebnou pro kvalifikaci na F-15E. Z plánovaných 60 hodin při 25 letech nakonec stačilo 44 hodin při 19 letech. První let F-15E s motory -129 se uskutečnil 15.2.1996, trval 2 hodiny 20 minut a obnášel vzlet na plné forsáži, časté přesuny POM, starty ve vzduchu a tankování ve vzduchu. V roce 1997 začalo na Nellis AFB praktické ověřování motorů -129 na letounech F-15E, Field Service Evaluation (FSE). Program FSE měl trvat asi 18-24 měsíců a měl zahrnovat 1000 motorových hodin na dvou F-15E. První let proběhl 11.4.1997, vzlet let druhého letounu se uskutečnil 28.8.1997. Ověřování bylo úspěšně ukončeno v prosinci 1998, motory se velmi osvědčily a proto s nimi letouny mohly létat nad plán, celkem bylo akumulováno přes 1900 motorových hodin při více než 600 letech (jiný článek ze stejného zdroje hovoří o 1700 hodinách a ukončení v roce 1999).

Motory F110-GE-129 u některých mimamerických provozovatelů.

• Turecko si v březnu 1992 v rámci programu Peace Onyx II objednalo 40 F-16C/D Block 50 s motory -129. Letouny byly dodány v letech 1996-1997. Přímo v Turecku byla pro kompletaci motorů F110 zřízena montážní linka v Tusas Engine Industries (TEI), pro Peace Onyx II zde mělo být vyrobeno 96 motorů -129. Dalších 40 F-16C/D bylo dodáno v rámci programu Peace Onyx III v letech 1998-1999. Program Peace Onyx III má zahrnovat dodávku 30 F-16C/D (nebo E/F) s motory -129B kolem roku 2011. Cena objednávky na 42 motorů, logistiku a podporu je v tomto posledním programu přes 180 mil USD. Finální složení motorů v Tusas Engines Industry (TEI) by mělo začít v roce roku 2011. Motor -129B pro Turecko bude SLEP.
• Řecko v letech 1997-1998 dostalo 40 F-16C/D Block 50 v programu Peace Xenia II.
• Japonsku byly v roce 1998 dodány první kity motorů pro letouny F-2. Konečné složení zajišťovala firma Ishikawajima-Harima Heavy Industries pod označením F110-IHI-129 (údajně odpovídá F110-GE-129B).
• V srpnu 1999 byl podepsán kontrakt na dodání motorů F110 (pravděpodobně verze -129) pro 24 nových F-16C/D egyptského letectva, hodnota kontraktu na motory byla 110 mil. USD. Letectvo
• Chile si motory -129 zvolilo pro své F-16C/D na jaře 2001
• Stejné motory si o rok později zvolil Omán pro svou novou flotilu dvanácti F-16, hodnota druhého kontraktu na motory byla 50 mil. USD.
• Jihokorejské letectvo si motory F110 zvolilo pro svých 40 nových F-15K. První dodávky F110-GE-129 (údajně verze C) proběhly v létě 2004. První let korejského F-15K s motory -129 proběhl v březnu 2005. Motory budou licenčně kompletovány v závodech Samsung Techwin Co., LTD. Kompletace prvních 10 motorů proběhne ještě v závodech GE, poté se sestavování zbývajících 78 kusů přesune do Samsungu. Po několik desetiletí Samsung licenčně kompletoval motory T700, J79 a J85. GE a Jihokorejské letectvo také spolupracují na pokročilém cvičném - lehkém bojovém letounu T-50, poháněném motory GE F404.
• Singapur si motory -129C zvolil pro svých 12 F-15SG v prosinci 2005. Dodávky motorů měly dle plánu proběhnout v letech 2008-2009. Dle zprávy z 25.10.2007 si Singapur objednal pro svých dalších 12 F-15SG znovu motory F110-GE-129C (mající SLEP).
• Královské Saudské letectvo si v roce 2007 zvolilo F110 pro přemotorování F-15S. Smlouva zahrnuje zakoupení 65 F110-GE-129C a logistické podpory v hodnotě před 300 mil USD se začátkem plnění v roce 2008. 9. září 2008 byla oznámena další objednávka a to na 91 motorů -129C pro přemotorování 41 F-15S. Hodnota smlouvy je 450 mil USD. Motory pro Královské Saudské letectvo již mají SLEP.

Koncem 90. let se cena -129 udávala 3,5-4 mil USD.

F110-GE-129 EFE

Po testech nového dmychadla se stupni typu blisk v roce 1996 spustila firma GE v následujícím roce a na vlastní náklady program modifikace motoru -129 za cílem zvýšení výkonu, spolehlivosti a snížení provozních nákladů. Nový motor F110-GE-129 EFE (Enhanced Fighter Engine) měl mít tah 34000 liber s možným zvýšením na 36000 liber. Provoz na nižším výkonu by prodloužil interval prohlídek o 50%. Případné první sériové motory by byly s tahem ještě na 32000 librách.

EFE v sobě zahrnuje inovativní technologie vyvinuté pro program Advanced Tactical Fighter engine a ověřené na motorech pro F-18E/F a B-2. Účinnější třístupňové dmychadlo typu blisk vykazuje vyšší průtok vzduchu a větší poměr stlačení. Komora přídavného spalování má vzduchem chlazené stabilizátory plamene a rozprašovače paliva z motorů YF120 a F414. Komora má snížené množství součástí, čímž výrazně snižuje cenu údržby. Některé zdroje zmiňují snížení tepelného vyzařování a radarové odrazivosti.

EFE je fyzicky zaměnitelný s -129, přičemž tyto starší motory lze dodatečně upgradovat na EFE.

Motor EFE byl prvně představen na Dubai Air Show v roce 1997. Kvalifikace pro provoz na F-16C/D a F-15E byla plánována na prosinec 1999 (informace z roku 1997), zahájení sériové výroby mělo být v roce 2000. Na vývoj -129 EFE přímo navázal vývoj motoru F110-GE-132, financovaný z kontraktu se Spojenými Arabskými Emiráty (nezjistil jsem, jak těsný vztah -132 a -129 EFE má). Motor EFE se po spuštění programu -132 zřejmě nikam dále (vlastní cestou) nevyvíjel.

F110-GE-132

Vývoj motoru začal v roce 2000 na základě objednávky Spojených Arabských Emirátů na 80 letounů F-16C/D Block 60 (F-16E/F) s výkonnější pohonnou jednotkou, hodnota kontraktu na motory byla 400 mil. USA. Základní pozemní výkonové testy skončily v lednu 2001, pozemní výškové testy probíhaly od ledna do května, testy výdrže začaly v létě. První F110-GE-132 byl dodán firmě Lockheed Martin v prosinci 2002. Letové zkoušky motor zahájil v dubnu 2003 na Edwards Air Force Base na upraveném F-16 Block 50, v září 2003 byl motor kvalifikován, jako způsobilý provozu u USAF. Ještě koncem téhož roku začaly v Texaském Fort Worth tentokrát nejen motorové, ale celkové testy letounu F-16, vybaveného motory F110-GE-132.

Motor F110-GE-132 vznikl implementací technologií programu IHPTET do F110-GE-129.. Změny se projevily na nárůstu tahu ze 129 na 147 kN. V podmínkách, kdy není potřeba zvýšeného tahu oproti F110-GE-129 se díky IHPTET zvyšuje životnost horkých částí o 50%, samozřejmě s pozitivním dopadem na provozní náklady motoru. IHPTET v sobě v případě F110 zahrnuje použití upraveného trojstupňového dmychadla z F118 se stupni typu blisk a s lopatkami s dlouhou tětivou. Dmychadlo má vyšší průtok vzduchu, vyšši stlačení a delší životnost. Další změnou je kompozitový vnější kanál upravený z F404 a F414, dále je to komora přídavného spalování upravená z té od F414 (a vylepšená v programu F136), mající o 25% méně součástí. Motor má vylepšeny materiály v horké sekci, vylepšeno chlazení. Volitelně může mít motor ejektorovou trysku - více v bloku vpravo.

První motor -132 byl Spojeným Arabským Emirátům dodán v roce 2003, první letoun F-16 byl dodán v květnu 2005. Motor je nyní k dispozici i pro ostatní letouny F-16, minimálně Block 60 a Block 50. Motor také pohání F-16IN Super Viper, upravený F-16E/F, sloužící jako kandidát do indického programu MRCA. Tento letoun vznikal a byl testován v letech 2008 a 2009. Motor je způsobem uchycení a vnějšími rozměry 100% kompatibilní se svými staršími verzemi, nevyžaduje tedy žádné změny v konstrukci letounu.

GE plánuje u příštích verzí F110-GE-132 použít jádro vyvinuté v programu SLEP s cílem prodloužit životnost a provozuschopnost (informace z roku 2005). F110-GE-132 existuje také jako kit upravující starší verze F110.

SLEP, AENR

Motory F110-GE-100 jsou ve službě už od poloviny 80. let a začínají vykazovat známky nadměrného opotřebení a technologické zastaralosti. Podobný problém mají, či dříve nebo později budou mít i motory verze -129. Vzhledem k předpokladu udržovat letouny F-16 ve výzbroji až do roku 2025 bylo nutné hledat cesty, jak ekonomicky výhodně udržet stávající motory ještě delší dobu v provozuschopném stavu, případně produkovat i starší verze motorů, ale s delší životností. Řešení má být ambiciózní program SLEP (Service Life Extension Program) sponzorovaný v rámci programu F110 CIP (Component Improvement Program).

F110 v úpravě SLEP používá jádro z úspěšného civilního CFM56-7 - má tedy jinou spalovací komoru, vysokotlakou turbínu, kompresor, jsou použity nové materiály a aplikovány nové technologické postupy. Motory mají upravenou komoru přídavného spalování (nevím jistě, zda v rámci SLEP, nebo čistě jen v rámci AENR). Tyto všechny změny vedou k prodloužení životnosti, redukci ceny, zvýšení spolehlivosti a zlepšení bezpečnosti. V konkrétních číslech je to 25% zvýšení šance znovunastartování ve vzduchu, 25% snížení nákladů na letovou hodinu, 50% prodloužení intervalu mezi prohlídkami a ztrojnásobení tzv. time-on-wing (čas, kdy je motor dostupný k provozu, není servisován či jinak momentálně nepoužitelný). S ohledem na současné škrty v rozpočtech může program SLEP letectvům ušetřit množství financí a udržovat motory F110 v provozu až do roku 2025.

Do listopadu 2004 zaznamenaly zkušební motory programu SLEP celkem 1148 hodin pozemního provozu. Další fáze zahrnovala letové zkoušky nejprve F110-GE-100B a později F110-GE-129, celkem 20 letů a 30 motorových hodin s předpokládaným ukončením v únoru 2005. První dodávky sériových kompoment vyhovujících SLEP měly začít v roce 2006. Program by měl USAF ušetřit přes miliardu dolarů. Celková cena modifikačního programu SLEP v době jeho běhu mezi roky 2006 a 2012 měla být přibližně 570 mil. dolarů, upgrade AENR (M) vyjde asi na 56 mil. dolarů. Plány počítaly s přestavbou asi 800 motorů -100 (600 ks) a -129 (200 ks) na SLEP (zdroj z jiného data hovoří o ceně této konverze ve výši přibližně 280 mil USD). V roce 2005 podepsali USAF a GE kontrakt v hodnotě 57 mil USD na přestavbu prvních 95 F110 na standard SLEP Oklahoma Air Logistics Center přijalo první motor F110 pro provedení úprav SLEP a AENR (Augmenter Exhaust Nozzle Refurbishment) oficiálně v listopadu 2005. Program AENR běží souběžně s SELP, spočívá v instalaci nové komory přídavného spalování značně usnadňující její údržbu a zvyšující spolehlivost.

SLEP měl být implementován do nově vyráběných motorů -129 od roku 2006 (není jisté, u kterých konkrétních verzí -129 se tak děje). Koncept SLEP měl být také implementován do dalších motorů, a to F101 pro bombardéry B-1B a F118 pro B-2 a U-2S.

Letectvo Turecka se v roce 2007 rozhodlo provést upgrade na SLEP u svých F110 celkem 169 letounů F-16, cena tohoto prvního mezinárodního projektu SLEP je přibližně 170 min USD.

Budoucnost F110

Výkonový skok, kterého bylo dosaženo vyvinutím motoru -129EFE a -132 by měl být následován dalším krokem, kdy by mělo dojít ke zvýšení tahu na 36-37 tis. liber (160-165 kN). Toho má být dosaženo použitím jádra nejnovějších verzí motoru CFM56 (není jisté, jaký vztah mají tyto plány k programu SLEP). Jednotné jádro pro civilní i vojenský senzor sníží náklady na jeho další vývoj i co se spolehlivosti týče. Spalovací komora o dlouhé životnosti bude mít laserem vytvářené chladící otvory. Bude použita vzduchem chlazená nízkotlaká turbína, dvoukanálový FADEC. Naproti zvyšujícímu se výkonu a spolehlivosti očekává GE pokles pořizovací ceny oproti F110. Očekává se uplatnění principu "Design to Cost", kdy výsledný produkt odpovídá tomu, kolik je zákazních ochoten investovat prostředků na pořízení motorů, absolutní hodnota životnosti motorů a jejich částí se tak může v každé sérii lišit.

V dalším kroku hodlá GE dosáhnout zvětšením průměru dmychadla tahu 40 tis. liber (179 kN). Zvýšený průtok vzduchu si však vyžádá také zvětšení nasávacích otvorů letounů. Mohla by být použita technologie motoru s proměnlivým cyklem, poprvé zkoumaná u YF120 pro program ATF. Motor s proměnlivým cyklem se přizpůsobuje podmínkám v různých částech letové obálky a pracuje tak efektivněji v režimech, pro které nebyl motor s pevným cyklem primárně počítán.

Konstrukce F110-GE-100

• 3-stup. dmychadlo s ovladatelnými lopatkami rozváděcího věnce (???), obtokový poměr 0,87
• 9-stup. vysokotlaký kompresor, lopatky statoru prvních tří stupňů jsou ovladatelné.
• prstencová spalovací komora s 20 vstřikovači paliva
• 1-stup. vysokotlaká turbína, teplota na vstupu až 1370°C. Lopatky vyměnitelné individuálně bez nutnosti demotovat celý rotor.
• 2-stup. nízkotlaká turbína, nechlazená
• komora přídavného spalování s smíseným vnitřním a vnějším proudem
• proměnlivá konvergentní-divergentní tryska
• řídící systém hydromechanický a elektrický

Motor pracuje s palivem MIL-5624, JP-4, JP-5 a JP-8. Olej je MIL-L-23699, -7808, nesen je v nádrži o objemu přes 11 litrů, průměrná spotřeba oleje je pod 0,4 litru za hodinu.

F-15 Eagle	F-16 Fighting Falcon	F-14D Tomcat

Základní TTD motorů F110

Statistika provozu motorů F110 v letech 1995-1998 dle tiskových zpráv vydávaných GEAE.

Poslední dva sloupce nezahrnují data z letectva Izraele.

Výškově rychlostní charakteristika motoru F110-GE-400

Zdroj: materiály US Navy.

Některé zdroje použitých informací a obrázků:

• http://www.geae.com
• http://www.primeportal.net/hangar/don_busack/f110-ge-100_f-16
• http://www.enginehistory.org/f110ge100.htm
• http://www.deagel.com/Fighter-Aircraft-Engines.htm
• http://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/systems/afe.htm
• http://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/systems/f110.htm
• http://www.ausairpower.net/TE-F-111-Upgrades-1998.html
• http://www.flightglobal.com

Poslední aktualizace: 28.11.2009