برات آند ويتني XA101

محرك برات آند ويتني XA101 هو محرك تجريبي أمريكي ذو دورة تكيفية يتم تطويره بواسطة برات آند ويتني لطائرة لوكهيد مارتن إف-35 لايتنينج الثانية ، ويشكل الأساس التكنولوجي لنظام الدفع XA103 الخاص بالشركة لبرنامج المقاتلات من الجيل السادس التابع للقوات الجوية الأمريكية ، وهو برنامج الهيمنة الجوية من الجيل التالي (NGAD).

يتنافس محرك XA101 مباشرةً مع محرك جنرال إلكتريك XA100 . يُتيح تصميم دورة التشغيل التكيفية ثلاثية التدفق توجيه الهواء إلى تيار التجاوز الثالث لزيادة كفاءة استهلاك الوقود والتبريد، أو إلى تيارات قلب المحرك والمروحة لزيادة قوة الدفع والأداء. ومن المتوقع أن يكون هذا المحرك، الذي تبلغ قوة دفعه 200 كيلو نيوتن (45000 رطل)، أكثر قوة وكفاءة بشكل ملحوظ من محركات التوربينات المروحية ذات نسبة التجاوز المنخفضة الموجودة حاليًا.  

بدأ سلاح الجو الأمريكي والبحرية الأمريكية في دراسة مفهوم محرك الدورة التكيفية عام 2007 من خلال برنامج تقنية المحركات التكيفية متعددة الاستخدامات (ADVENT)، وهو جزء من برنامج محركات التوربينات المتقدمة متعددة الاستخدامات وبأسعار معقولة (VAATE) الأوسع نطاقًا. ^{[ 1 ]} وبينما لم تشارك شركة برات آند ويتني في برنامج ADVENT، فقد تم اختيارها إلى جانب شركة جنرال إلكتريك لبرنامج عرض تقنية المحركات التكيفية (AETD) الذي تلا ذلك في عام 2012؛ وواصل هذا البرنامج تطوير التقنية، حيث أُجريت اختبارات باستخدام محركات تجريبية. أما الخطوة التالية، وهي برنامج التحول إلى المحركات التكيفية (AETP)، ^{[ 2 ]} فقد أُطلقت عام 2016 لتطوير محركات تكيفية لدفع مقاتلات الجيل السادس، بالإضافة إلى إمكانية إعادة تزويد طائرة F-35 بمحرك توربيني مروحي من طراز F135 . وقد سُمّي المحرك التجريبي من جنرال إلكتريك XA100 ، بينما سُمّي محرك برات آند ويتني XA101. كان هدف برنامج AETP هو إثبات تحسن بنسبة 25% في كفاءة استهلاك الوقود، وزيادة بنسبة 10% في قوة الدفع، وتحسين إدارة الحرارة. ^{[ 3 ]}

في عام 2017، أجرت شركة برات آند ويتني بنجاح اختبارًا لمروحة ثلاثية التدفقات قابلة للتكيف مع قلب محرك F135، واعتبرت محرك XA101 "خيار التطوير 2.0" ضمن خطتها التطويرية طويلة الأجل لمحرك F135. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} وقد زادت عقود وتعديلات إضافية من مركز إدارة دورة حياة القوات الجوية (AFLCMC) في عام 2018 من التركيز على إعادة تزويد طائرة F-35 بالمحركات؛ كما أُجريت دراسات حول تطبيق هذه التقنية في ترقيات أنظمة الدفع لطائرات F-15 وF-16 وF-22. ^{[ 7 ]} في يونيو 2018، عدّلت برات آند ويتني خطتها التطويرية لمحرك F135، وقدمت بدلاً من ذلك مروحة ثلاثية التدفقات قابلة للتكيف كخيار تطوير 2.0 منفصل عن محرك XA101، الذي سيحتوي على قلب محرك جديد. ^{[ ٨ ] [ ٩ ]} في عام ٢٠٢٠، تحوّلت خطة تطوير محرك F135 من "خيارات التطوير" إلى "حزم تحسين المحرك" (EEP)، بينما يُعدّ محرك XA101 ثلاثي التدفق محركًا جديدًا يُحتمل استخدامه في إعادة تزويد طائرة F-35A بمحركات جديدة. بدأت الاختبارات الأرضية لمحرك XA101 في سبتمبر ٢٠٢١. ^{[ ١٠ ]}

في سبتمبر 2021، أعربت شركة برات آند ويتني علنًا عن شكوكها الجدية بشأن جدوى محرك AETP مستقبلًا لطائرة F-35، مؤكدةً أن محرك XA101 كان "مصممًا منذ البداية ليكون محركًا من الجيل السادس لمقاتلات الجيل السادس". وأوضحت جينيفر لاتكا، نائبة رئيس برنامج F135: "تنطوي التكنولوجيا الجديدة كليًا على قدر كبير من المخاطر، ما يتطلب إجراء قدر هائل من التحقق. لذا، نؤكد أن محرك AETP ليس الخيار الأمثل لطائرة F-35". وبدلًا من ذلك، تقترح برات آند ويتني حزمة محركات محسّنة "جاهزة للتركيب" من شأنها تحسين قوة الدفع والمدى بنسبة 10%، فضلًا عن تحسين إدارة الحرارة بنسبة 50%. رغم أن هذا لا يرقى إلى مستوى هدف برنامج تحسين كفاءة استهلاك الوقود (AETP) المتمثل في تحسين كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 25%، إلا أن شركة برات آند ويتني ترى أن الوفورات ستكون مجدية، حيث تُقدّر تكلفة تطوير برنامج AETP للطائرة F-35 بما يصل إلى 40 مليار دولار. ^{[ 11 ]} وحتى عام 2021، كانت إدارة الحرارة تُشكّل تحديًا مستمرًا للطائرة F-35، ويعود ذلك بشكل رئيسي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة والإصلاح الناتجة عن التلف الحراري الناجم عن تشغيل المحركات في درجات حرارة أعلى للاستفادة الكاملة من أجهزة الاستشعار والإلكترونيات الأحدث والأكثر قوة المُدمجة في طائرات F-35 من الجيل الرابع المُطوّر (Block 4+). وبالتالي، تتطلب هذه الأجهزة تبريدًا إضافيًا للاستفادة الكاملة من قدرات الطائرة. وكانت شركة جنرال إلكتريك قد صرّحت سابقًا بأن إحدى مزايا محركها XA100 المُطوّر لبرنامج AETP هي وجود تيار هواء ثالث، والذي يقول مسؤولوها إنه يُمكن استخدامه للمساعدة في تبريد إلكترونيات الطائرة F-35. ومع ذلك، حث لاتكا على إجراء مراجعة رسمية لمتطلبات البرنامج، قائلاً: "نحن بحاجة إلى تحديد ماهية المتطلبات، ثم نكتشف الحل الأكثر فعالية من حيث التكلفة بمجرد أن نفهم تلك المتطلبات." ^{[ 11 ]}

في عام 2023 اختارت القوات الجوية الأمريكية محرك F135 المحسن في إطار برنامج ترقية المحرك الأساسي (ECU) بدلاً من محرك دورة تكيفية مثل XA101 بسبب التكلفة بالإضافة إلى المخاوف بشأن مخاطر دمج المحرك الجديد، المصمم في الأصل لطائرة F-35A، على طائرتي B و C. ^{[ 12 ]}

يُعدّ محرك XA101 محركًا ثلاثي التدفقات ذو دورة تكيفية، حيث يُمكنه تعديل نسبة التجاوز وضغط المروحة لزيادة كفاءة استهلاك الوقود أو قوة الدفع، حسب الظروف. ويتحقق ذلك من خلال استخدام تيار تجاوز ثالث يحيط بالمحرك بأكمله، مع إمكانية تعديل جزء من تدفق الهواء إلى قلب المحرك أو عبر هذا التيار الثالث، لزيادة كفاءة استهلاك الوقود والعمل كمشتت حراري للتبريد. تُمكّن هذه الخاصية من الاستفادة بشكل أكبر من نطاق الطيران عالي السرعة ومنخفض الارتفاع لطائرة F-35. كما يُتيح التبريد المُحسّن وتوليد الطاقة إمكانية استخدام أسلحة الطاقة الموجهة في المستقبل. وعند الحاجة إلى قوة دفع إضافية، يُمكن توجيه الهواء من التيار الثالث إلى قلب المحرك وتدفقات المروحة لزيادة الأداء. ^{[ 2 ]}

• لوكهيد مارتن إف-35 (مقترح)

البيانات من فلايت جلوبال، ^{[ 7 ]}

الخصائص العامة

• النوع: محرك دورة تكيفية ثلاثي التدفق
• الطول: حوالي 220  بوصة (5.59  متر)
• القطر: حوالي 48  بوصة (1219  مم) كحد أقصى
• الوزن الجاف:

عناصر

• ضاغط:

أداء

• أقصى قوة دفع :
  • فئة 45000  رطل (200  كيلو نيوتن) (مع حارق لاحق )

• تكنولوجيا المحركات متعددة الاستخدامات القابلة للتكيف

التطورات ذات الصلة

• برات آند ويتني XA103

محركات مماثلة

• جنرال إلكتريك XA100

قوائم ذات صلة

• قائمة محركات الطائرات