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Pratt & Whitney F119

Engenharia

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Sobre o objeto 3D Pratt & Whitney F119

Este é um arquivo desenvolvido e projetado com ferramenta CAD.

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Pratt & Whitney F119 foi projetado para Impressora 3D. O Pratt & Whitney F119 (designado internamente PW5000) e um turborreator de dupla corrente e duplo corpo com pos-combustao, desenvolvido pelo americano Pratt & Whitney entre o final dos anos 1980 e o inicio dos anos 2000. Propulsando os F-22 Raptor, avioes de caca furtivos da Forca Aerea dos EUA, e, portanto, o unico motor de aviao de caca de quinta geracao operacional atualmente. O P&W F119 e tambem um dos raros turborreatores capazes de propulsar o aviao que equipa a uma velocidade supersonica sem recorrer a pos-combustao; essa capacidade e conhecida como supercruise ou supercruzeiro. Para isso, ele entrega uma empuxo da ordem de 35.000 lbf (156 kN), apesar de ter 40% menos pecas em relacao ao seu predecessor, de forma a reduzir os custos de manutencao. O P&W F119 possui finalmente um bocal bidimensional orientavel de ±20°, com o objetivo de melhorar a manobrabilidade do aviao. Ate hoje, o P&W F119 equipa 187 exemplares de F-22 Raptor e deve ser substituido pelo P&W F135, uma variante do F119, para equipar os Lockheed Martin F-35 Lightning II, o proximo caca multirole da Forca Aerea dos EUA em desenvolvimento. O P&W F119 tambem foi utilizado no prototipo Northrop YF-23 Black Widow II. No inicio dos anos 1980, a administracao de Ronald Reagan inicia os primeiros trabalhos no programa Advanced Tactical Fighter, destinado a conceber um novo caca — o Lockheed Martin F-22 Raptor — com o objetivo de substituir os F-15 Eagle e F-16 Falcon da Forca Aerea dos EUA. Em setembro de 1983, o projeto e, entre outros, submetido a Pratt & Whitney e General Electric, encarregadas de propor um motor para equipar o aviao. O caderno de encargos do programa especifica, entre outras coisas, que o novo aviao deve ser capaz de atingir velocidades supersonicas (velocidades superiores a Mach 1) sem usar a pos-combustao. De fato, esse processo, que consiste em injetar querosene nos gases de escape do reator, de forma a aumentar repentinamente o empuxo, apresenta duas desvantagens. Por um lado, provoca um aumento da temperatura gerada pelo motor, o que pode comprometer a furtividade do F-22, e por outro lado, gera um importante sobreconsumo, limitando, assim, a autonomia do aviao. Projetado segundo os principios do desenvolvimento de produto integrado para garantir um justo equilibrio entre desempenho, seguranca, rentabilidade, manobrabilidade e custo de manutencao, o P&W F119 venceu em abril de 1991 a licitacao da Forca Aerea dos EUA, a frente do General Electric YF120. Sua producao comeca entao na fabrica de Middletown, em Connecticut, onde a maioria dos F119 sera construida. Embora inicialmente esteja previsto produzir mil motores, a uma taxa de dois por aviao F-22, mal a metade sera realmente produzida. Abril de 1991: O F119 vence a licitacao da USAF para motorizacao dos F-22; Dezembro de 1992: Primeiros testes em bancada do F119; Setembro de 1997: Primeiro voo do F-22; Dezembro de 2000: Primeiro F119 de serie entregue a USAF; Setembro de 2007: 300º motor F119 entregue a USAF; Fevereiro de 2009: O F119 totaliza 100.000 horas de voo acumuladas. O fluxo de ar em um Pratt & Whitney F119 comeca com um ventilador de tres estagios, seguido por seis estagios de compressao. O P&W F119, sendo um turborreator de dupla corrente, parte do ar que entra pelo ventilador nao passa pelo compressor e e desviado diretamente para contornar e ser direcionado ao bocal. As laminas de longa corda e os discos de laminas da maioria dos estagios sao feitos de uma unica peca de metal, limitando os defeitos nas pecas que podem prejudicar a boa compressao do ar; essa caracteristica e chamada de "blisk", contracao de "blade" (lamina) e "disk" (disco), mais conhecido em frances sob a designacao de "disco aubage monobloco" (DAM). Esse metal, alias, utilizado na maioria das pecas do motor, e composto por uma liga de titanio chamada "titanio ligado C", oferecendo melhor resistencia a fadiga e a altas temperaturas, o que permite empurrar os limites de uso do motor. O motor tambem possui um sistema de geometria variavel: o angulo das laminas do compressor pode ser ajustado por bielas em funcao da rotacao do motor, a fim de evitar, entre outras coisas, o fenomeno da perda de sustentacao rotacional. A camara de combustao, por sua vez, projetada para limitar ao maximo a emissao de fumaca durante a queima do querosene, possui um revestimento isolante termico em cobalto que limita a oxidacao induzida por altas temperaturas, prolongando, assim, sua vida util. Finalmente, o motor termina com uma turbina de alta pressao e uma turbina de baixa pressao contrarrotativas, acionando respectivamente o compressor e o ventilador; e por isso que o P&W F119 e um turborreator de duplo corpo. Vista 3/4 traseira do F119 colocado em um carrinho de transporte especifico. Dispositivo de empuxo vetorial bidimensional do P&W F119. Os motores P&W F119 possuem ainda um bocal bidimensional orientavel de ±20° ao longo do eixo longitudinal do motor. Este dispositivo de empuxo vetorial melhora a manobrabilidade do aviao em voo, mas tambem permite decolagens em distancias mais curtas. O bocal, parte na extremidade do bocal, adota uma forma retangular e nao circular, como geralmente e o caso; essa forma permite acelerar o resfriamento dos gases de escape, diminuindo, portanto, a assinatura infravermelha do aviao e preservando outra vez sua furtividade. O bocal e, pela mesma razao, feito de um novo material composto em ceramica (Composite Matrix Ceramic) destinado a absorver as emissoes de radar e infravermelho. O controle de rotacao do P&W F119 e garantido por duas unidades eletronicas FADEC da Hamilton Sundstrand, cada uma composta por dois computadores, limitando, assim, a probabilidade de uma falha do motor. O Pratt & Whitney F119 e um dos turborreatores mais performaticos dos anos 2000. Em velocidades supersonicas, seu empuxo (116 kN a seco) atinge praticamente o dobro do de motores convencionais, e permanece superior mesmo quando estes ultimos recorrem a pos-combustao. Com a pos-combustao ativada, o P&W F119 desenvolve cerca de 35.000 lbf (156 kN) de empuxo – para comparacao, o empuxo dos cacas F-15 Eagle e F-16 Falcon, ambos propulsados por um Pratt & Whitney F100, varia entre 23.000 (102 kN) e 29.000 lbf (116 kN) – para uma relacao empuxo-peso de 7,8:1. Essa performance, realizada com cerca de 40% menos pecas de forma a diminuir os custos de manutencao, e em parte o resultado de um estudo numerico CFD (Dinamica de Fluidos Computacional) do fluxo de ar no turborreator, mas tambem da utilizacao de tecnicas de ponta; o dominio das ultimas tecnicas de soldagem, como a soldagem por friccao, soldagem por difusao ou soldagem a laser, foi particularmente importante. F119-PW-100: denominacao do motor que equipa os Lockheed Martin F-22 Raptor; YF119-PW-100: denominacao do motor que equipa o Northrop YF-23 Black Widow II; F119-PW-614: denominacao do motor que equipa o Boeing X-32; F119-PW-611: denominacao do motor que equipa o Lockheed Martin X-35. O Northrop YF-23 Black Widow II e um prototipo concebido durante a licitacao da Forca Aerea dos EUA e concorrente do Lockheed Martin F-22 Raptor; e, portanto, motorizado pelo P&W F119. O Lockheed Martin X-35 e, por sua vez, um prototipo do Lockheed Martin F-35 Lightning II motorizado por um F119-PW-611. O F-35 Lightning II de serie sera, no entanto, finalmente propulsado pelo P&W F135, uma variante do F119.

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