IHI Corporation XF9

IHI XF9 adalah mesin turbofan low bypass afterburning yang dikembangkan oleh Acquisition, Technology & Logistics Agency (ATLA) dari Departemen Pertahanan Jepang (MoD) dan IHI Corporation.

XF9 adalah produk dari proyek sistem mesin tempur Penelitian ATLA (2015–2019) yang didahului dua proyek awal, Penelitian komponen utama mesin next generasi (2010–2015) dan Penelitian elemen mesin tempur (2013–2017). Dimulai setelah pengembangan mesin turbofan XF5 (1995–2008), proyek penelitian ini merupakan pekerjaan awal untuk program pesawat tempur masa depan Jepang atau penerus pesawat tempur Mitsubishi F-2.

Konsep dasarnya adalah untuk menghasilkan mesin "ramping dan berdaya tinggi", sehingga menciptakan kapasitas lebih untuk menampung bahan bakar dan persenjataan di dalam badan pesawat tempur siluman untuk mengurangi penampang tangkapan radar. Konsep yang dijuluki High-power Slim Engine, juga muncul dalam laporan MoD berjudul Visi untuk penelitian dan pengembangan pesawat tempur masa depan (2010) sebagai pembangkit tenaga untuk pesawat tempur konseptual masa depan Jepang, i 3 FIGHTER.

Sementara pendahulunya, XF5, adalah mesin kecil, prototipe XF9-1 mendekati General Electric F110 dalam ukuran, dan sebanding dengan Pratt & Whitney F119 dalam hal kelas dorong. Dengan inti yang tahan terhadap Suhu Masuk Turbin kelas 2.073 K (1.800℃), XF9-1 menghasilkan daya dorong yang tinggi, sekaligus meningkatkan penghematan bahan bakar. Pada 2018, tingkat daya dorong prototipe yang dipublikasikan secara resmi adalah "11 ton (107 kN / 24.000 lbf) atau lebih" dalam daya dorong militer dan "15 ton (147 kN / 33.000 lbf) atau lebih" dengan afterburner. XF9 dirancang agar dapat beradaptasi dengan berbagai tingkat dorong, lebih tinggi atau lebih rendah, tergantung pada kebutuhan; dan program mesin tempur masa depan dilakukan dengan target daya dorong maksimum 20 ton (196 kN / 44.000 lbf), yang diresmikan pada Simposium Teknologi ATLA 2018.

XF9-1 adalah turbofan afterburning aliran aksial twin-spool dengan FADEC redundan ganda, terdiri dari kipas 3 tahap, kompresor tekanan tinggi 6 tahap, ruang bakar tipe annular, turbin tekanan tinggi satu tahap, turbin tekanan rendah satu tahap, afterburner, dan nozzle konvergen-divergen. Konsepnya, ramping dan berdaya tinggi, menghasilkan daya dorong sekitar 30% lebih tinggi per unit luas penampang dibandingkan dengan GE F110 yang dipasang pada Mitsubishi F-2. Untuk mencapai tingkat dorong ini, diperlukan suhu pembakaran yang lebih tinggi (kelas 1.800℃) dan desain aerodinamis yang dioptimalkan, yang pada gilirannya membutuhkan teknologi material, manufaktur, pendinginan, dan analisis cairan yang canggih.

Masing-masing dari rotor adalah blisk untuk berkontribusi penurunan berat badan dan perampingan. Ruang bakar dilengkapi dengan pembakar tipe baru yang dipatenkan, Wide-angle Swirler, untuk memfasilitasi pembakaran yang stabil dan distribusi panas yang lebih seragam di outlet. Untuk mengurangi biaya, piringan turbin tekanan tinggi diproduksi dengan teknik penempaan, bukan metalurgi serbuk (PM) yang digunakan di XF5; bahannya adalah superalloy berbasis nikel-kobalt, TMW-24, yang dikembangkan oleh NIMS, dengan ketahanan panasnya sebanding dengan superalloy PM. Bilah turbin yang terbuat dari superalloy kristal tunggal berbasis nikel generasi kelima Jepang dilas gesekan ke piringan untuk membentuk blisk, yang tertutup dalam selubung yang terbuat dari komposit matriks keramik. Afterburner adalah tipe baru untuk menghilangkan penahan api annular konvensional untuk meningkatkan efisiensi.

Sebagai karakteristik lain, XF9-1 menggabungkan generator starter yang menghasilkan 180 kW, yang berarti bahwa pesawat tempur bermesin ganda dengan mesin ini dapat disuplai dengan listrik sebanyak 360 kW hanya dengan mesin. Kapasitasnya cukup besar dibandingkan pesawat tempur generasi keempat atau kelima konvensional seperti Boeing F-15E (76 kW), Lockheed Martin F-22 (130 kW), dan Lockheed Martin F- 35 (160 kW), memungkinkan avionik generasi berikutnya serta perangkat dan peralatan terpasang lainnya yang memakan daya tinggi.

Selain itu, penelitian untuk mendemonstrasikan kontrol thrust vectoring dan teknologi penanganan kegagalannya dilakukan dari tahun 2016 hingga 2020 seiring dengan perkembangan mesin. Penelitian ini bertujuan untuk mencapai kemampuan manuver yang lebih tinggi dan permukaan kontrol yang lebih kecil yang menguntungkan untuk pesawat siluman. Untuk XF9-1, tersedia nozzle vektor dorong tiga dimensi XVN3-1, yang dapat membelokkan gaya dorong hingga 20 derajat ke segala arah keliling.

Referensi

1. "外部評価報告書「将来戦闘機用エンジンの研究」" [External Evaluation Report "Research on Future Fighter Engines"] (PDF) (dalam bahasa Jepang). Acquisition, Technology & Logistics Agency. Diakses tanggal 31 August 2019. 
2. "外部評価報告書「戦闘機用エンジンシステムの研究」" [External Evaluation Report "Research on Engine Systems for Fighter Aircraft"] (PDF) (dalam bahasa Jepang). Acquisition, Technology & Logistics Agency. 
3. [Research and Development Vision for the Future Fighter] (PDF). Ministry of Defense (dalam bahasa Jepang). Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-12-16. Diakses tanggal 31 August 2019. 
4. "戦闘機用エンジンシステムの研究試作（プロトタイプエンジン）の納入について" [Delivery of Research Prototypes of Fighter Engine Systems (Prototype engine)] (PDF) (dalam bahasa Jepang). Acquisition, Technology & Logistics Agency. Diakses tanggal 31 August 2019. 
5. "「5.4.3.2.1…加速！」最大推力試験当日に奇跡は起きた - 国産戦闘機用エンジン「XF9-1」開発者インタビュー【後編】" [5.4.3.2.1...accelerate! On the day of the maximum thrust test, the miracle happened. - Japan's Military Technology, Interview with the Developer (Part 2/2)]. BLOGOS (dalam bahasa Jepang). Diakses tanggal 31 August 2019. 
6. Matsumoto Yuta, Suzuki Kazuhiro, Kimura Tatehiko, Nakamura Noriyuki (2020). "XF9-1エンジンの概要" [Overview of XF9-1 Engine] (PDF). Journal of IHI technologies. IHI (dalam bahasa Jepang). 60: 11. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
7. "航空装備研究所の最近の試験" [Recent tests at Air Systems Research Center (ASRC)] (PDF) (dalam bahasa Jepang). Ministry of Defense. Diakses tanggal 2020-08-20. 
8. Matsumoto Yuta, Suzuki Kazuhiro, Kimura Tatehiko, Nakamura Noriyuki (2020). "XF9-1エンジンの概要" [Overview of XF9-1 Engine] (PDF). Journal of IHI technologies. IHI (dalam bahasa Jepang). 60: 13–14. Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
9. "ついに完成した世界最高水準の国産戦闘機用エンジン「XF9-1」- 日本のミリタリーテクノロジー 開発者インタビュー【前編】" [XF9-1, the world's best standards fighter engine, has been completed - Japan's Military Technology, Interview with the Developer (Part 1/2)]. BLOGOS (dalam bahasa Jepang). Diakses tanggal 31 August 2019. 
10. ATLA's Air Systems Research Center (ASRC). "戦闘機用エンジンXF9の研究" [Research on the XF9 fighter engine] (dalam bahasa Japanese). ATLA. Diakses tanggal 2021-03-25.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)
11. "外部評価報告書「推力偏向ノズルの研究」" [External Evaluation Report "Research on a Thrust Vectoring Nozzle"] (PDF) (dalam bahasa Jepang). Acquisition, Technology & Logistics Agency. 
12. ATLA's Air Systems Research Center (ASRC). "推力偏向ノズルの研究" [Research on a Thrust Vectoring Nozzle] (PDF) (dalam bahasa Japanese). ATLA. Diakses tanggal 2021-03-25.  Parameter |url-status= yang tidak diketahui akan diabaikan (bantuan)Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)