F-35の設計は根本的に冷却要件を見誤り、エンジン寿命に問題を抱えている

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F-35ジョイント・プログラム・オフィス(JPO)は議会の公聴会で「開発の初期段階でF-35の冷却要件はエンジンの設計を超えていた」と明かし、F135の定期メンテナンスサイクルは2,000時間から1,600時間に減少している。

F-35は根本的に「サブシステムの要求する電力供給や冷却能力を見誤った」という事実に驚いている

米国の国防予算に関する議会審議は安全保障分野の議員に加え、国防総省、陸軍、海軍、空軍の高官、進めている各プログラムの担当が出席して非常に突っ込んだ話し合いが行われており、この様子はリアルタイムで公開されているため非常に興味深く、F-35ジョイント・プログラム・オフィス(JPO)はBlock4に関する「具体的な問題点」と「今後の展望」を議員に提供して関心を集めている。

F-35の設計は根本的に冷却要件を見誤り、エンジン寿命に問題を抱えている

出典:U.S. Air Force photo by Brian G. Rhodes

F-35プログラムは現在、4つのアップグレード=F-35の能力を強化するBlock4開発、システムインフラストラクチャーを刷新するTechnology Refresh3(TR3)開発、F135の能力を強化するEngine Core Upgrade(ECU)開発、電力・冷却システム(Power and Thermal Management System/PTMS)の改良を同時に進めており、F-35JPOのマイケル・シュミット中将は公聴会で「我々はエンジン関連の要求要件を過小評価していたため、プログラム当初からF135の設計寿命に問題を抱えていた」と明かした。

米シンクタンクのヘリテージ財団は以前「F135の冷却能力は15kwに設定されていたが既に要求は設計時の2倍=30kwに迫っており、F135はブリードエアをエンジンからより多く抜き取ることでサブシステムの冷却要件をカバーしているため推力は低下している。Block4が要求する冷却能力は47kw、レーザー兵器などの追加要素が実装されれば60kwに達するため、パワープラントに要求される冷却能力はF135の2倍以上だ」と指摘していたが、どうやら開発段階からF-35が要求する冷却要件はF135の設計要件を超えていたらしい。

F-35の設計は根本的に冷却要件を見誤り、エンジン寿命に問題を抱えている

出典:P&W F135

シュミット中将は「開発の初期段階で電子機器が要求する冷却要件はF135のブリードエア抽出量を超えてしまった」と明かしており、Block3やTR2で追加された新機能は追加の電力を消費し、これを冷却するためブリードエアの抜き取り量はどんどん増えて推力が低下、これをカバーするためF135は燃料消費が増加して設計を超える高温運転が続き「耐久性」に影響が出ている=メンテナンスサイクルが短くなってライフサイクルコストに無視できない影響が出始めたという意味だ。

どれだけメンテナンスサイクルが短くなったかは「1,600時間」という具体的な数値が公聴会で開示されており、つまりF135の定期メンテナンスサイクルは「2,000時間毎」と設定されていたが、現在は設計時の75%強しか稼働できないという計算になる。

F-35の設計は根本的に冷却要件を見誤り、エンジン寿命に問題を抱えている

出典:U.S. Army photo by Daniel Malta

Bloombergは先月30日「米軍で就役しているF-35の準備率は53.1%(対応任務の一部に対応したMission Capable Rateの数値なのか、全ての任務に対応したFull Mission Capable Rateの数値なのかは不明)で目標より10%以上低い」と指摘しており、結局のところF-35の即応性が目標値に到達しないのはスペアパーツやメンテナンスを担当するエンジニア不足といった問題に加え、F135のメンテナンスサイクルが短くなり、要求される作業量が想定を超えているのだろう。

米空軍はAETPへの移行を断念してF135EEP採用を議会に報告、今のところF135EEPへのアップグレード(ECUのこと)をベースに話し合いが進んでいるが、Block4、TR3、ECU、PTMSがいつ実装されるのかについても「具体的なスケジュール」を提供した。

F-35の設計は根本的に冷却要件を見誤り、エンジン寿命に問題を抱えている

出典:Pratt&Whitney

Block4の完全なアップグレードパッケージ提供は2029年以降、TR3の開発は1年遅れで2024年4月の作業完了が予定され「F-35への組み込み」はLOT15以降にずれ込む可能性が高く、ECUは2030年~2032年の間に組み込みが始まり、ECUと密接な関係にあるPTMSの改良時期は未定だ。

つまりECUの提供が2032年頃になると、Block4は当面F135で作動することになるためブリードエアの抜き取り量がさらに増加し、F-35の基本的な飛行性能とメンテナンスコストを直撃するという意味で、Block4、TR3、ECU、PTMSの問題が全て解決して既存機への適用が始まるのは2030年代中頃になるのかもしれない。

F-35の設計は根本的に冷却要件を見誤り、エンジン寿命に問題を抱えている

出典:U.S. Air Force photo by Airman 1st Class Isabelle Churchill

因みに管理人もF-35の事情に詳しくない頃は「まもなくBlock4が完成してF-35が強化される」と思っていたのだが、何年も諸事情を追っていくと「Block4の提供は当分先の話だ」ということに気づき、F-35は根本的に「サブシステムの要求する電力供給や冷却能力を見誤った」という事実に驚いている。

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※アイキャッチ画像の出典:U.S. Air Force photo by Senior Airman Joshua Hastings

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