stringtranslate.com

Пол Бевилаква

Пол Майкл Бевилаква (родился 11 мая 1945 года) — инженер по аэронавтике в компании Lockheed Martin в Калифорнии , США . В 1990 году он вместе с коллегой -инженером Skunk Works Полом Шампертом изобрел подъемный вентилятор для истребителя Joint Strike Fighter F-35B . [1]

В 2005 году Бевилаква был избран членом Национальной инженерной академии за его теоретический вклад, практические инновации и повышение эксплуатационной полезности самолетов с вертикальным взлетом и посадкой.

Жизнь и карьера

Схема компонентов LiftSystem и воздушного потока

Бевилаква получил докторскую степень в области аэронавтики и космонавтики со специализацией «Турбулентные следы» в Университете Пердью в 1973 году. [2] Он также был лейтенантом ВВС на базе ВВС Райт-Паттерсон (WP-AFB), где начал профессиональную работу в 1971 году. [3] Он стал заместителем директора Лаборатории преобразования энергии в WP-AFB , которой руководил изобретатель реактивных самолетов Ганс фон Охайн . В 1975 году Пол покинул ВВС и стал менеджером перспективных программ на военно-морском авиационном заводе Rockwell International . [3] В 1985 году он был назначен главным научным сотрудником по аэронавтике в Lockheed , пытаясь придумать новое направление бизнеса. [3]

Ганс фон Охайн вдохновил Бевилаква думать как инженер, а не как математик [4] [5] — «в школе я научился передвигать фигуры, а Ганс научил меня играть в шахматы», [6] хотя он говорил это о Пердью тоже. [2] Охайн также показал Бевилаква, «что на самом деле означают эти TS-диаграммы ». [3]

В то время как в WP, Охайн, [7] Бевилаква и другие исследовали и запатентовали [8] различные концепции, связанные с потоком, некоторые из них представляют собой множители потока, связанные с вертикальным взлетом и посадкой .

Изобретение LiftFan

Схема энергии турбореактивного двигателя для LiftSystem
Схема самолета с механической подъемной силой
Двигатель F135 с подъемным вентилятором , стойками крена и задним направляющим соплом, разработанным для F-35B, на Парижском авиасалоне , 2007 г.
Версия TandemFan НАСА

В 1980-х годах Корпус морской пехоты США нуждался в самолете вертикального/короткого взлета и посадки (V/STOVL) с большей скоростью и полезной нагрузкой , чем Harrier / AV-8B . [9] [10] [11]

Бевилаква работал на Lockheed Skunk Works в 1986 году, когда DARPA и аналогичное британское агентство запустили программу под названием ASTOVL [11] и подписали 9-месячный контракт на разработку концепций [12] малозаметного сверхзвукового самолета STOVL в соответствии с пожеланиями морской пехоты США . , но без привычных строгих технических требований. [3]

Проблема совмещения сверхзвукового полета и STOVL заключается в том, что двигатель, достаточно мощный, чтобы поднять самолет, будет слишком широким, чтобы быть сверхзвуковым, как показал Harrier . [3] [5] Требовался двигатель меньшего размера с более высоким расходом воздуха, но это казалось невозможным.
Вдохновленный кормовым турбовентиляторным двигателем General Electric CJ805-23 [13] и тандемным вентилятором Rolls-Royce , [3] [14] подходящей системой оказалась система двойной тяги с вектором подъемной силы спереди и поворотным соплом. сзади для реактивного двигателя, уравновешивая друг друга.

Было рассмотрено множество вариантов, [13] но, когда остался один месяц, а результатов не было, Бевилагуа еще раз взглянул на ситуацию. Три элемента были очевидны: [5]

Использование перепускного воздуха является обычным способом увеличения тяги, но когда поток воздуха падает, падает и давление, что увеличивает скорость двигателя с риском отказа. Этот очевидный недостаток внезапно обернулся преимуществом, когда до него дошло, что дополнительную мощность двигателя можно найти с пользой, включив подъемный вентилятор. [5] «Чтобы запрограммировать компьютер в моей голове, потребовалось восемь месяцев мозгового штурма и десять секунд, чтобы прийти к идее». [2]

Решение заключалось в преобразовании части струи струи в вертикальный поток воздуха путем извлечения энергии из струи горячей струи с помощью турбины, которая поворачивает вал, приводящий в действие вентилятор, направленный вниз, тем самым увеличивая импульс и, следовательно, подъемную силу без увеличения сопротивления . [2] Переход между горизонтальной и вертикальной подъемной силой должен точно контролироваться, а две подъемные колонны должны быть тщательно сбалансированы, чтобы сохранить контроль над самолетом.

Система работает аналогично турбовентилятору , с дополнительным перепускным вентилятором, который перемещается и наклоняется на 90 градусов для перемещения холодного несгоревшего воздуха вертикально, а не горизонтально [12] или турбинным вертолетом , ротор которого сжат и заключен в кожух. Этот эффект аналогичен предыдущим концепциям мультипликатора потока, исследованным Бевилаква (см. #Список статей) и другими (хотя методы отличаются), достигая отношения подъемной силы к тяге 1,5:1 [12] , тогда как предыдущие успешные самолеты были ограничены В лучшем случае 1:1.

Бевилаква [6] не является инженером -двигателем , и ему помогали различные эксперты Lockheed в области двигателей, материалов и других специализированных областей для проверки теорий концепции, которые затем были запатентованы в 1990-93 годах. [1]

И DARPA, и Корпус морской пехоты одобрили эту концепцию [10] , и впоследствии она развилась через различные оборонные программы, такие как CALF и JAST [11], в Объединенную программу ударных истребителей и далее в X-35B и F-35B. Бевилаква был ключевой фигурой в убеждении [10] ВВС в 1992 году, что концептуальный самолет может быть полезен в качестве обычного самолета без LiftFan . Когда ВМС США также присоединились к проекту, [10] была проложена дорога для концепции JSF аналогичных самолетов различного назначения, согласно выводам JAST Concept Exploration. [11]

Практическая разработка и испытания двигателя и системы F135 проводились компаниями Pratt & Whitney , Allison Engine Company , [16] NASA , [17] Rolls-Royce и другими.

Говорят, что одним из ключевых факторов в передаче контракта JSF на сумму 200 миллиардов долларов [3] компании LM [18] стало то, что X-35B взлетел с взлетно-посадочной полосы высотой 150 футов, достиг сверхзвуковой скорости и приземлился вертикально в одном полете 20 июля. 2001 г. [19] - результат, которого добился только X-35B, и только благодаря концепции LiftFan.

Команда JSF была награждена Collier Trophy в 2001 году [20] [21] за рабочую систему, а Бевилаква получил Мемориальную премию Пола Э. Хаутера ( Американское вертолетное общество ) в 2004 году. [22]

Список статей

Пол М. Бевилаква, «Оценка гиперсмешивания для эжекторов, увеличивающих тягу», Journal of Aircraft, Vol. 11, № 6, июнь 1974 г., стр. 348–354.
Пол М. Бевилаква, «Аналитическое описание гиперсмешивания и испытание улучшенного сопла», Journal of Aircraft, Vol. 13, № 1, январь 1976 г., стр. 43–48.
Пол М. Бевилаква, «Теория подъемной поверхности для эжекторов, увеличивающих тягу», Журнал AIAA, Vol. 16, № 5, май 1978 г., стр. 475–581).
Пол М. Бевилаква и Пол С. Ликудис «Турбулентная память в самосохраняющихся следах», Журнал механики жидкости, том 89, выпуск 03, декабрь 1978 г., стр. 589–606.
Пол М. Бевилаква, Говард Л. Томс-младший «Сравнительный тест насадки для гиперсмешивания». Архивировано 12 марта 2012 г. в Wayback Machine.
Пол М. Бевилаква, Джон Д. Ли, «Разработка сопла для улучшения поворота сверхзвуковых струй Коанда» (1980)
Пол М. Бевилаква, «Двухцикловая силовая установка совместного ударного истребителя», Journal of Propulsion and Power, 2005, vol. 21, нет. 5, стр. 778–783.

Рекомендации

  1. ^ аб Бевилаква и др. Силовая установка для самолетов вертикального и короткого взлета и посадки. Архивировано 25 февраля 2012 г. в Wayback Machine , патент США № 5209428. Оригинальный PDF-файл, 1990 г.
  2. ^ abcd Purdue Awards, веб-сайт Университета Пердью, получено в декабре 2009 г. Архивировано 20 марта 2012 г. в Wayback Machine .
  3. ^ abcdefgh Филд, Карен Огюстон. Мужчина с веером, Design News, 22 февраля 2004 г. Проверено в январе 2010 г. Архивировано 8 октября 2010 г. в Wayback Machine .
  4. ^ Диас, Иисус. От салфетки до первого сверхзвукового самолета, Gizmodo, 22 апреля 2008 г. Получено в январе 2010 г. Архивировано 8 октября 2012 г. в Wayback Machine .
  5. ^ abcd Холм, Эрик. Интервью с Бевилаква. Архивировано 28 декабря 2009 г. в Wayback Machine , получено из газеты Danish Engineering за декабрь 2009 г.
  6. ^ ab LM Video [ постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ Охайн, Ганс фон. Водометный насос или усилитель тяги, патент США 3525474, 25 августа 1970 г.
  8. ↑ Список патентов Пола М. Бевилаква. Архивировано 12 июня 2011 г. в Wayback Machine , получено в декабре 2009 г.
  9. ^ Дурткне, майор FS AV-8B Super Harrier: Отделение мифа от реальности, Командно-штабной колледж Университета морской пехоты [1988]. Проверено в январе 2010 года. Архивировано 19 октября 2013 года в Wayback Machine .
  10. ^ abcd Wilson, Джордж К. GovExec: Двигатель, который мог бы. Архивировано 19 октября 2013 г. в Национальном журнале Wayback Machine , 22 января 2002 г. Проверено в январе 2010 г. .
  11. ^ abcd История программы Joint Strike Fighter. Архивировано 14 сентября 2009 г. в Wayback Machine , Мартин-Бейкер. Проверено в январе 2010 г.
  12. ^ abc Хатчинсон, Джон. Вертикальное движение – разработка системы короткого взлета и вертикальной посадки. Архивировано 20 июля 2015 г. в Wayback Machine Ingenia Online (PDF), август 2004 г. Проверено: декабрь 2009 г. Необработанный текст. Архивировано 2 августа 2012 г. на archive.today.
  13. ^ ab Короткий взлет, низкое финансирование Flight International , 29 марта 1995 г. Дата обращения: 19 сентября 2010 г. Архивировано 10 июля 2010 г. в Wayback Machine . Цитата: «[мы] провели три недели в комнате, рассматривая каждую когда-либо использовавшуюся двигательную систему»
  14. ^ Патент Великобритании на тандемный вентиляторный двигатель Rolls-Royce.
  15. ↑ Хиршберг, Майкл J. V/STOL: The First Half-Century, Vertiflite, март/апрель 1997 г. Получено в январе 2010 г. Архивировано 11 декабря 2011 г. в Wayback Machine .
  16. ^ «- когда Эллисон начинает испытания подъемного вентилятора JSF» Flight International , 21 мая 1997 г. Проверено: 19 сентября 2010 г. «- когда Эллисон начинает испытания подъемного вентилятора JSF». Архивировано из оригинала 2 ноября 2012 года . Проверено 2 ноября 2012 г.{{cite web}}: CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен ( ссылка ).
  17. ^ Лам, Дэвид В. «Сопло подъемного вентилятора для JSF испытано на подъемной установке Льюиса НАСА» НАСА , 15 апреля 1998 г. Дата обращения: 18 сентября 2010 г.
  18. ^ PBS: Стенограмма Nova "X-planes", получена в январе 2010 г. Архивировано 3 ноября 2013 г. в Wayback Machine .
  19. ^ Кьелгаард, Крис. От сверхзвука до парения: как летает F-35, Space.com, 21 декабря 2007 г. Архивировано 31 октября 2010 г. в Wayback Machine .
  20. ^ Кольер Трофи; список победителей. Проверено в январе 2010 г.
  21. ↑ Силовая установка в Lockheed Martin Joint Strike Fighter выигрывает Collier Trophy. Архивировано 25 мая 2011 г. в пресс-релизе Wayback Machine Lockheed Martin, 28 февраля 2003 г. Проверено: январь 2010 г.
  22. ^ "VFS - Лауреаты премии Общества вертикального полета" . vtol.org . Проверено 9 января 2023 г.

Внешние ссылки