Oprócz parametrów technicznych silnik F100 słynie z bezkonkurencyjnej niezawodności i potwierdzonego bezpieczeństwa, które są głównie efektem jego wysokiej wydajności. Silniki F100 napędzające floty F-16 i F-15 na całym świecie wylatały już ponad 30 milionów godzin, czyli prawie trzy razy tyle, co inne silniki myśliwców czwartej generacji.
Kiedy został opracowany silnik Pratt & Whitney F100, jakie są jego najważniejsze etapy rozwoju i jakie są jego aktualne zastosowania?
Z przyjemnością odpowiem na pytania. Jeżeli chodzi o F100, jest on dla nas powodem do dumy – w roku 2022 świętowaliśmy bowiem 50. rocznicę lotu pierwszego samolotu napędzanego F100. Był to oblatany w 1972 r. myśliwiec McDonnell Douglas F-15. Z kolei na początku bieżącego roku obchodziliśmy 50. rocznicę pierwszego lotu samolotu Lockheed Martin F-16 z silnikiem F100. Niedawno jednostki napędowe tego typu osiągnęły łączny nalot 30 milionów godzin, prawie trzy razy większy, niż inne silniki odrzutowe czwartej generacji.
Obecnie silnik F100 jest eksploatowany przez 26 użytkowników, z czego 23 to wojska lotnicze – w tym polskie Siły Powietrzne oraz Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych (USAF), a także dwie jednostki „Agresorów”. Niedawno rozpoczęliśmy współpracę z firmą Hermeus, która zamierza wykorzystać silnik F100 do napędu projektowanych hipersonicznych statków powietrznych Darkhorse i Quarterhouse.
Dotychczas wyprodukowaliśmy ponad 7300 jednostek, z czego ponad 3300 pozostaje dziś w czynnej służbie w wojskach lotniczych 23 państw na całym świecie. Linia produkcyjna Pratt & Whitney znajdująca się w Middletown w stanie Connecticut buduje obecne silniki F100 głównie dla samolotów Lockheed Martin F-16 Block 72.
Jednym z naszych powodów do dumy jest fakt, że myśliwce napędzane silnikami F100 są niepokonane w walkach powietrznych – aktualna statystyka zwycięstw to 165 do zera.
Można wyróżnić dwa podstawowe warianty silników F100, jest to wersja „klasyczna” (legacy) -220 oraz najnowsza, aktualnie produkowana wersja -229, wprowadzona w 1989 roku.
Dzięki ciągowi wynoszącemu ponad 180 kN, bezkonkurencyjnie niskiej wykrywalności, światowej klasy zarządzaniu temperaturą i najnowocześniejszemu zintegrowanemu układowi sterowania silnikiem F135 to najpotężniejszy i najnowocześniejszy wyprodukowany dotychczas silnik myśliwca, napędzający wszystkie trzy warianty F-35. Wszystkie fot. Pratt & Whitney
F100 jest również wyłącznym napędem F-16 używanych przez zespół akrobacyjny USAF „Thunderbirds”, którego piloci doceniają szybkość reakcji i przewidywalność tego silnika. Lubimy mówić, że F100 jest prawdziwym „silnikiem pilota”. Mimo, że F100 ma już 50 lat, firma Pratt & Whitney przewiduje, że jednostki tego typu będą zapewniać siłom powietrznym niezrównane możliwości jeszcze przez kolejne 50 lat.
Wkrótce do użytkowników F100 dołączą nowe projekty firmy Hermeus – Quarterhorse oraz Darkhorse, przeznaczone do osiągania prędkości hipersonicznych. Zastosowany przez Hermeus łączony system napędowy TBCC (turbine-based combined cycle) Chimera II będzie składał się z silnika F100 rozpędzającego Darkhorse do prędkości Ma=2 oraz drugiej jednostki strumieniowej (ramjet) pozwalającej na osiągnięcie prędkości rzędu Ma=5. Projekt Quarterhouse Mk 2 będzie napędzany tradycyjnym silnikiem F100-PW-229, w kolejnych modelach Quarterhouse Mk 3 oraz Darkhorse podstawowe elementy silnika F100 będą użyte do budowy połączonego hybrydowego systemu napędowego Chimera.
Jakie są najważniejsze cechy F100 w porównaniu do konkurencyjnych silników?
Jedna z najważniejszych zalet jednostek F100 to bezpieczna eksploatacja oraz koszty użytkowania. W kontekście bezpieczeństwa silnik ten jest najbardziej niezawodną jednostką napędzającą jednosilnikowe samoloty myśliwskie. Zostało to osiągnięte m.in. dzięki modułowej konstrukcji oraz sukcesywnym modyfikacjom poszczególnych elementów silnika wprowadzanym na przestrzeni lat, co przełożyło się w efekcie na niższe koszty cyklu życia.
Silnik F100 to jedyny silnik czwartej generacji oferujący wypróbowane operacyjnie technologie piątej generacji, takie jak nowoczesne powłoki termiczne, ulepszone chłodzenie turbiny i funkcje prognostyczne. Ponadto cyfrowy, elektroniczny układ sterowania umożliwia niezwykle płynną kontrolę działania jednostki, dzięki czemu piloci otrzymują precyzyjne ustawienia mocy pozwalające im zoptymalizować pracę silnika. Ten supernowoczesny system w połączeniu z ulepszoną funkcją monitorowania silnika w czasie rzeczywistym oraz zdolnością izolowania błędów umożliwia osiągnięcie najwyższego poziomu gotowości operacyjnej samolotów F-15 i F-16.
Silnik F100 składa się z kilku podstawowych modułów, jakie zmiany wprowadzono w nich na przestrzeni lat? Jak wprowadzone zmiany wpływają na przyrost ciągu?
Jednym z bardzo ważnych elementów jest wprowadzenie w F100 technologii tzw. piątej generacji do silnika czwartej generacji. Dotyczy to m.in. zarządzania temperaturami w gorącej części silnika – ochrony podzespołów przed wysokimi temperaturami oraz znalezienia lepszych metod ich wydajnego chłodzenia, aby utrzymać prawidłowe i efektywne działanie jednostki.
Silnik F100 ma wciąż potencjał do wzrostu parametrów – mamy możliwość zwiększenia ciągu, zwiększenia ilości sprężonego powietrza z upustów (bleed air), zwiększenia momentu obrotowego przekładni. Współczesne samoloty bojowe mają coraz większe zapotrzebowanie na chłodzenie licznych systemów elektronicznych (awionika), dodatkowe sprężone powietrze pozyskiwane z silnika umożliwia zwiększenie efektywności układów chłodzących.
Jak doszło do udziału Polski w produkcji F100?
Historia produkcji i eksploatacji F100 w Polsce jest dla nas powodem do dumy. Silniki tego typu zbudowane w zakładach w Rzeszowie stanowią napęd F-16 Jastrząb, podstawowych samolotów bojowych polskiego lotnictwa wojskowego.
W 2003 r. zdecydowano, że polskie F-16 będą napędzane silnikami F100 montowanymi w zakładach P&W Rzeszów. Po uruchomieniu linii produkcyjnej i wyszkoleniu pracowników w 2005 r. rozpoczęła się produkcja. W 2006 r. do Polski dotarł pierwszy samolot F-16 wyposażony w silnik F100. W latach 2005-2008 pracownicy P&W Rzeszów zmontowali 48 kompletnych silników F100. Zakłady P&W Rzeszów współpracowały wówczas z warszawskimi Wojskowymi Zakładami Lotniczymi Nr 4 (WZL-4), prowadząc testy akceptacyjne wyprodukowanych silników F100. W chwili obecnej zakłady w Rzeszowie nadal produkują podzespoły do silników F100 zarówno części statyczne jaki i wirujące. Kontynuujemy również współpracę z WZL-2 w zakresie konserwacji, napraw i remontów.
Jeżeli chodzi o samolot myśliwski F-15, to czy silniki F100 są przewidziane do użycia w najnowszej wersji F-15EX?
Silnik F100 jest według nas doskonałą i niezawodną propozycją dla F-15EX. Obecnie Pratt & Whitney F100 napędzają sto procent floty operacyjnej samolotów F-15 amerykańskich sił powietrznych. Jesteśmy w każdej chwili gotowi do integracji naszych jednostek napędowych z najnowszą wersją słynnego myśliwca F-15.
Czy silniki F100 są produkowane tylko w zakładach Pratt & Whitney w Middletown? Jak realizowane są na nich prace obsługowo-remontowe?
W tej fabryce znajduje się jedyna na świecie linia montażu końcowego oraz testów silników F100. Mamy jednak na całym świecie partnerów, którzy prowadzą zaawansowane czynności obsługowe i remontowe tych jednostek. Miałem ostatnio okazję odwiedzić Wojskowe Zakłady Lotnicze Nr 2, oddział w Warszawie, dysponujące doskonałym wyposażeniem do remontów i prób dwóch modułów naszych silników. Prace typu MRO (Maintenance, Repair, Overhaul) na poszczególnych modułach, jak i całych jednostkach są wykonywane w różnych miejscach w kilku państwach na całym świecie, zarówno w ramach umów międzyrządowych, jak i komercyjnych.
Sieć centrów Pratt & Whitney świadczących usługi konserwacji, napraw i remontów silników F100 składa się obecnie z 16 zakładów w Stanach Zjednoczonych, Europie oraz w rejonie Azji i Pacyfiku. Columbus Engine Center w Stanach Zjednoczonych obsługuje silniki F100 na potrzeby wojsk lotniczych wielu państw na całym świecie.
Pratt & Whitney współpracuje blisko ze swoimi klientami, aby zagwarantować, że umowy dotyczące utrzymania silników jak najlepiej spełniają ich potrzeby, oferując pełne spektrum rozwiązań. Przykłady całościowych rozwiązań w tym zakresie to logistyka oparta na wydajności oraz program gospodarki materiałowej, które umożliwiają bardziej strategiczną współpracę z klientem. Innymi słowy, eksperci P&W mają lepszy wgląd w dane dotyczące silników i procesy zarządzania zapasami, dzięki czemu mogą przewidywać zapotrzebowanie na usługi serwisowe, świadczyć pomoc techniczną i umożliwić terminowe dostawy materiałów w celu podniesienia gotowości operacyjnej, zwiększenia efektywności konserwacji predykcyjnej, optymalizacji czasu serwisowania modułów i podniesienia dostępności silników.
Na przykład, w ubiegłym roku podpisaliśmy przedłużenie umowy typu Performance-Based Logistics (Logistyka Oparta na Wydajności) odnośnie utrzymania silników F100 z Republiką Korei. Kontrakt typu PBL zapewnia zintegrowane, bliskie relacje między użytkownikiem końcowym a producentem i przenosi znaczną część odpowiedzialności za planowanie i przewidywanie zdarzeń na Pratt & Whitney. Jest to jeden ze sposobów na maksymalizację dostępności i minimalizację kosztów eksploatacji napędów. Fakt, że jest to kolejna umowa tego typu podpisana z Republiką Korei świadczy o jej wartości i efektywności dla obu partnerów.
Inni użytkownicy naszych silników również dysponują podobnymi kontraktami; firma Pratt & Whitney wspiera użytkowników końcowych F100 na różne sposoby, w zależności od ich indywidualnych potrzeb oraz życzeń. Możemy zapewnić wsparcie w różnym zakresie, od czysto komercyjnego do bardzo bliskiej zintegrowanej współpracy, na przykład typu PBL. Umowa Pratt & Whitney z rządem Polski jest również skonstruowana i wykonywana dokładnie według przedstawionych wymagań i potrzeb.
Jak doszło do zaangażowania Pratt & Whitney w zakład w Rzeszowie? Jaka jest jego rola w strukturze firmy?
Jesteśmy bardzo dumni z tego, co robiliśmy i robimy w Pratt & Whitney Rzeszów. Wspominałem już o roli zakładów w budowie silników dla polskich F-16. Dziś zakład zajmuje się produkcją podzespołów dla F100, zarówno nowych silników produkowanych w Middletown, jak i używanych remontowanych na całym świecie. Kontynuujemy transfer do Rzeszowa kolejnych zdolności i produkcji komponentów naszych silników, nie tylko F100, gdyż widzimy w tym zakładzie duży potencjał i możliwości. Obejmują one struktury statyczne i krytyczne części wirujące.
Dokonaliśmy znaczących inwestycji w nowoczesną infrastrukturę produkcyjną, w tym automatyczne linie produkcyjne do wytwarzania złożonych struktur statycznych, spawania i obróbki maszynowej dużych podzespołów silnikowych. Wdrożyliśmy specjalne procesy, nowoczesne metody pomiarowe i analitykę biznesową opartą na analizie danych z urządzeń. Stworzyliśmy centra doskonałości w zakresie produkcji kół zębatych, przekładni i części obrotowych. Utworzyliśmy najnowocześniejsze centrum badawczo-rozwojowe, w którego skład wchodzą biuro inżynieryjne, laboratorium badań materiałowych, sekcje wytwarzania i montażu prototypów oraz stanowiska do badań i testów silników.
Częścią rzeszowskich zakładów jest również dział pomocniczych jednostek napędowych (Auxiliary Power Unit, APU) zajmujący się produkcją oryginalnego sprzętu i naprawami jednostek APU do samolotów Airbus, Boeing i Embraer. Zakłady PW w Kaliszu wykorzystują nowoczesne linie produkcyjne kół zębatych i wałów silnikowych. Zakłady PW w Krakowie produkują orurowanie do silników Pratt & Whitney.
Czytaj więcej w pełnym wydaniu artykułu w wersji elektronicznej >>
