J402

Teledyne CAE, USA

	MQM-107
	AGM-84
	AGM-158
	Hustler 400
	AGM-53 Condor (J402 mohl pohánět verzi AGM-53 Turbo Condor)
	AGM-109

J402 byl jedním z motorů, které se začátkem 70. let ucházely o to, stát se pohonnými jednotkami protilodních střel Harpoon. V prvotním seznamu uvažovaných výrobců bylo 7 firem, z čehož byly vybráni dva finalisté - Teledyne CAE s motorem Model 370 (J402) a AiResearch s motorem ETJ331.

Velikost a hmotnost motoru byly dopředu dány dispozicemi už navržené střely - průměr nejvýše něco přes 30 cm a hmotnost 45 kg. Motor mělo být možné skladovat po dobu nejméně 5 let a to bez jakékoliv údržby a s možností jeho okamžitého použití. Nízká cena motoru byla dalším důležitým kritériem. K dosažení těchto požadavků se Teledyne rozhodl aerodynamicky zmenšit motor J69-T-406 na 32% původního průtokového množství vzduchu.

Demonstrátory obou motorů byly testovány koncem léta 1971. V únoru 1971 obě firmy získaly po 1 mil. USD, peníze měly sloužit k otestování třech motorů během následujících 10 měsíců. Kontrakt byl rozšířen v říjnu 1971 s cílem dále podpořit vývoj obou motorů. Teledyne tendr vyhrál a v červenci 1972 získal kontrakt v hodnotě 10,1 mil. USD na dodání prvním 55 letuschopných motorů pro střely Harpoon. Půlroční letové zkoušky na Harpoon začaly koncem roku 1972 a končily v polovině roku následujícího. Armádní kvalifikační testy motoru byly dokončeny koncem srpna 1974 s tahem stanoveným na 2,94 lbf a životností 45 min ^{[fg 1975 str 45]}. Jiné zdroje životnost zaokrouhlují na 1 hodinu. Tak jak tak, ve střele Harpoon motory déle, než 15 minut pracovat nebudou. První sériově vyráběný motor s celým označením J402-CA-400 byl dodán v roce 1975. Už v této době motory dosahovaly tahu až 745 lbf, přičemž minimálně jeden motor této verze při zkouškách běžel i na tahu 809 lbf.

Na přelomu roků 1974/75 získal Teledyne pilotní zakázku na sestrojení prvích 180 motorů pro US Navy, další objednávky následovaly, motorů bylo nakonec vyrobeno několik tisíc (např. v roce 1984 byl dodát 3000. motor J402-CA-400). Jednotková cena motoru se začátkem roku 1975 uváděla 15000 $, později se snížila na 13500 $.

Jednohřídelové konstrukční schéma motoru J402-CA-400 má kompresor s jedním nadzvukovým osovým a jedním podzvukovým radiálním stupněm. Spalovací komora je prstencová, turbína je jednostupňová, výstupní tryska pevná. Systém řízení je elektronický. Motor měl být maximálně spolehlivý i po dlouhodobém skladování v neideálních podmínkách. Šlo zřejmě o vůbec první motor, od kterého tato schopnost vydržet dlouhodobě bez údržby byla požadována a taky splněna. Ke splnění tohoto požadavku pomohlo také zjednodušení konstrukce motoru, například i redukcí počtu jednotlivých komponentů, ze kterých se motor a jeho části skládají. Tak například rotor se skládá ze 16 částí oproti 149 u J69. Motor nemá převodovku, palivové čerpadlo a alternátor jsou napojeny přímo na hřídel motoru. Vzhledem k určení pro pohon řízených střel má motor pyrotechnické startovací zařízení.

Verze -400 pohání všechny verze protilodních střel AGM-84A Harpoon a také z Harpoonu odvozené střely SLAM. Ukázalo se, že jde o extrémně spolehlivý motor i přes svou deklarovanou nížkou životnost. Tak například při sérii 131 odpalů v roce 1980 selhal jen ve dvou případech. Další zajímavostí je, že například v roce 1988 byla úspěšně vypuštěna střela Harpoon s motorem 11 let starým, neúdržbovaným.

Nedlouho po zahájení vývoje J402-CA-400 začal Teledyne pracovat na motoru Model 372, který vedl k sériovému J402-CA-700 (Model 372-2) pro cvičné cíle MQM-107 Streaker, ten se pod původním označením Beech Model 1089 zůčastnil tendru VSTT (Variable Speed Training Target), vypsaného v roce 1972. Tato verze motoru již nebyla určena k jednorázovému použití a proto musela být životnost zvýšena na 15 hodin. Toho bylo dosaženo snížením teploty před turbínou a snížením otáček. Pyrotechnický startovací systém musel být nahrazen systémem, který umožní více, než jen jedno spuštění. Výsledný motor tak měl tah 2,85 kN, místo původních 2,94 kN. Motor -700 byl použit na MQM-107A, C (postaveno asi 70 ks). Hodí se uvést, že zdroje uvádí také variantu Model 372-1 s tahem jen 0,91 kN. Motor měl být použit na cvičném cíli Beech Model 1092, více podrobností se ale nepodařilo zjistit.

Přibližně na přelomu let 1982 a 1983 nabízel Teledyne pro pohon raket a cvičných cílů novou verzi motoru, Model 372-11A o tahu 3,22 kN. Zvýšení tahu bylo dosaženo díky vylepšením turbínové sekce, tu bylo možné zpětně instalovat i do starších verzí J402. Motor Model 372-11A byl začátkem roku 1983 testován US Army na střelnici White Sands.

Interně v Teledyne vyvíjené verziModel 373 byl přidán jeden stupeň axiálního kompresoru. Zvýšilo se průtokové množství vzduchu na 6,2 kg.s^-1, celkové stlačení za kompresorem na 8,7. Větší průtok vzduchu si vyžádal přepracovat i turbínu. Dvoustupňový osový kompresor se testoval už v polovině 70. let, ale v té době se ještě nepracovalo na nové turbíně, to až zhruba desetiletí později. Jedna z vývojových verzí, Model 373-8, pak dostala konečné označení J402-CA-702 a byla později vybrána pro pohon MQM-107D, jehož přvní kus byl dodán U.S. Army v roce 1987. Motor je o 10 cm delší, než verze -400, tah se zvedl na 4,31 kN a specifická spotřeba paliva klesla o 24%, tedy přibližně na 95 kg.kN^-1.h^-1. Streakery objednané od roku 1989 již měly motory TRI 60-5 Model 220. Oba tyto motoru pak mohly pohánět Streaker ve verzi MQM-107E, ten poprvé letěl v roce 1992.

Poslední variantou je J402-CA-100 určená pro AGM-158 JASSM. Motor je založen na verzi -400. Hlavním rozdílem jsou změny v aerodynamice osového kompresoru a zvýšení účinnosti turbíny, což vedlo ke snížení specifické spotřeby paliva při přibližném zachování tahu varianty -400. Dle informací z roku 2000 se mělo s výrobou začít v roce 2001 s předpokládaným počtem 3700 vyrobených motorů. Prvotní sériové motory měly vycházet z J402-100-2, zatímco pozdější měly odpovídat složitější verzi J402-100-9B s dále vylepšenou aerodynamikou a perspektivou k dalšímu navýšení výkonu.

J402 blíže neurčených verzí měly možnost pohánět řadu dalších prostředků. J402 tak mohl být instalován ve zrušeném prostředku YQM-94A, měl sloužit jako návratový motor pro případ, že hlavní motor by přestal pracovat. Civilní letoun American Jet Industries Hustler 400 měl mít ke svému hlavnímu turbovrtulovému motoru také jeden záložní J402. J402 byl navrhován k prodloužení doletu protizemní střely AGM-53A Condor. Varianta Turbo Condor měla mít dva J402-CA-400 namontované po staných trupu. Jedna z verzí mohla pohánět ze vzduchu vypouštěnou verzi střely Tomahawk, konkrétně AGM-109H/L MRASM. Motor byl ve své době (1982) sice o 100 tis. USD levnější, než konkurenční F107 od Williamsu, měl však horší parametry. Verze MRASM však nakonec nikdy nebyla zařazena do výzbroje a ostatní verze střely Tomahawk používaly motory F107. Další šanci měl J402 v době, kdy se připravoval upgrade Tactical Tomahawk zhruba kolem roku 2000. Teledyne se svým již poměrně zastaralým motorem nebyl schopen včas splnit požadavky na výkon a spotřebu a tak kontrakt opět vyhrál Williams, tentokrát s typem F415. U AGM-158B JASSM ER byl motor J402-CA-100 nahrazen za ekonomičtější Williams F107.

PARAMETRY RŮZNÝCH VERZÍ J402

Maximální otáčky motoru J402-CA-400 jsou 41200 min^-1. Povolená trvalá letová rychlost pro motor J402-CA-400 je M = 0,9, po omezenou dobu je povolen provoz na rychlosti M = 1,1.

Některé zdroje použitých informací a obrázků:

• [fg] časopis Flight
• [airandspace] http://airandspace.si.edu/collections/artifact.cfm?id=A19900069000
• [wiki] Wikipedia
• http://www.aircraftenginedesign.com/mepics2.html
• http://www.nyethermodynamics.com/engines/teledyne/index.html
• http://www.flickriver.com/photos/chrisstreckfus/3075675409/
• http://www.flickr.com/photos/sdasmarchives/7222915022/sizes/o/in/photostream/
• http://www.flickr.com/photos/49487266@N07/7222913062

Poslední aktualizace: leden 2013