Signaturanpassning av motorutlopp

Transkript

1 Signaturanpassning av motorutlopp Bernhard Gustafsson & Stefan Trollheden The information contained in this document is Volvo Aero Corporation Proprietary Information and it shall not either in its original or in any modified form, in whole or in part be reproduced, disclosed to a third party, or used for any purpose other than that for which it is supplied, without the written consent of Volvo Aero Corporation. Any infringement of these conditions will be liable to legal action.

2 Framdrivning med låg signatur Framdrivningen spelar en stor roll i design av flygande plattformar Radar, IR, buller, turbulens, avgaser mm För att uppnå mycket låg signatur på en flygande farkost måste framdrivningen behandlas speciellt, och vara en del av den totala utformningen av farkosten Förmågor inom signaturområdet är svårt att upphandla kommersiellt okt, 2010 Slide 2

3 Volvo Aeros verksamhet inom signaturanpassningsteknik (SAT) RM12 Neuron FoT-flyg: LO motorutlopp IR-kod SAFIR Bullerdämpat utloppsmunstycke HT-RAM Copyright Saab AB okt, 2010 Slide 3

4 Lågsignatur för Gripens framdrivning Från FoT och demo till produktutveckling för Gripen TRL7-9 Produktutvecklingsfas TRL4-6 TRL 6 gransking Funktion TRL1-3 TRL 3 granskning Teknisk lösning Material Metod Etc. tid okt, 2010 Slide 4

5 Teknologier inom SAT HT RAM Utveckling av radarabsorberande material samt beläggningsmetoder Dragkraftsvektorisering,TVC Studie av mekaniska och fluidiska munstycken Kylning Studie av kylning av motorutlopp i syfte att sänka IR signaturen Koder Utveckling och verifiering av IR- och radar-koder okt, 2010 Slide 5

6 RM12 Radar IR Buller okt, 2010 Slide 6

7 Radarmålarea Konventionell farkost 10 m m 2 Smyganpassad farkost 0.01 m 2 Radarmålarea: 1 m² på X-bands-radar Avstånd för upptäckt ca: 100 km, dvs ca 5 minuter, om Mach 1.0 För att reducera till 30 km behöver radarmålarean sänkas till 0.01 m² Detta betyder tid för åtgärd blir 1.5 min i stället för 5 min okt, 2010 Slide 7

8 Design och optimering av radarabsorbent okt, 2010 Slide 8

9 IR-beräkningar med SAFIR T=200 C A B IR-kamera Offset r C D E T=20 C SAFIR är IR-kod utvecklad av FOI och SBD. Validering i S-kanal Experiment: FOI Linköping Beräkningar Volvo & FOI Kista SAFIR beräkning IR kamera Låg T-område Hög T-område okt, 2010 Slide 9

10 IR signatur Exempel på kylning från patentskrift IR beräkning med SAFIR IR radians CFD modell,yttemperatur Gastemperatur, CO 2, H 2 0 etc okt, 2010 Slide 10

11 Bullerdämpat utloppsmunstycke Samarbete mellan University of Cincinnati, KTH och Chalmers. FMVfinansierat. Experimentell verksamhet på Unv. Cincinnati: 1. Chevrons 2. Mikro- jets Flödes- och akustikberäkningar på Chalmers och KTH. Form-optimering och systemstudier på Volvo Aero Beräknad och uppmätt ljudnivå Chevrons Mikrojets okt, 2010 Slide 11

12 Försöksplanering - underlag för att bygga responsytor conv R C /R T =2% R C /R T =25% R C /R T =50% R C /R T =100% okt, 2010 Slide 12

13 Medel utloppsmachtal Bubbelgraf 3000 utformningar har evaluerats med responsytor Bivillkor Ursprunglig formgivning M max =1.613 F x =797.8 N Dragkraft Optimerad formgivning M áve =1.574 F x =828.5 N (+3.8%) Realiseringar som bryter mot längdbivillkor Pareto-front Längd på konvergent del / Halsradie okt, 2010 Slide 13

14 Optimerad form Mach Optimerad kontur ger jämnare utloppsprofil och svagare stötar, vilket ger lägre buller och högre dragkraft. Den optimerade utläggningen har samma längd som den ursprungliga formen okt, 2010 Slide 14

15 FoT-flyg: LO motorutlopp Arbetet har inriktats på att studera och utveckla signaturen i bakåtsektorn för såväl MCAV som UCAV. Samverkan och koordinering har skett mellan RM12 och FoT projekt där vissa har varit i internationell samverkan okt, 2010 Slide 15

16 FoT-flyg: LO motorutlopp Mekanisk Munstycken med dragkraftsvektorisering och låg radar- och IR-signatur Mekanisk Fluidisk Injicering Fluidisk Kylning av krökta utloppsmunstycken som döljer heta delar i motorn okt, 2010 Slide 16

17 TVC testrigg på Volvo Aero okt, 2010 Slide 17

18 Neuron Aerodynamisk och mekanisk design av utloppsmunstycke. Aerodynamiska beräkningar Tryck- och temperaturlaster för mekanisk konstruktion och IRSberäkning. Utvärdering av prestanda Beräkning av avgasplym Hållfasthetsanalys, egenmodal-analys okt, 2010 Slide 18

19 Omvärld Godkända patent och patentansökningar Utloppsmunstycken med kylning och/eller vektorisering US 4,747,543 US 5,081,835 US 5,335,489 US 6,164,563 US 6,179,225 US 6,301,877 US 6,349,539 US 6,360,527 US 6,398,129 US 6,662,546 US 6,779,336 US 6,993,914 US 6,983, okt, 2010 Slide 19 (1988, Pratt & Whitney) (1992, Pratt & Whitney) (1994, Pratt & Whitney) (2000, Snecma) (2001, Snecma) (2001, Pratt & Whitney) (2002, Snecma) (2002, Snecma) (2002, Pratt & Whitney) (2003, General Electric) (2004, Pratt & Whitney) (2006, Snecma) (2006, General Electric) US 7,213,393 (2007, Snecma) US 7,296,397B2 (2007, Snecma) US 7,377,099B2 (2008, Pratt & Whitney) US 2009/ A1 (2009, Pratt & Whitney) US 2009/ A1 US 5,335,489 US 7,377,099 B2 US 7,213,393 US 4,747,543

20 Sammanfattning Ökad kompetens inom signaturområdet Möjlighet att genomföra signatursänkande åtgärder på Gripen Nationellt och Internationellt samarbete Koppling mellan FoT, demonstratorer och framtida produktutveckling Fortsättning diskuteras okt, 2010 Slide 20

21 Thank You for your attention and welcome to Day month year Slide 21 Department, Name