米国関連

Honeywellの改良型PTMS、Block4の冷却要件を満たす80kwを達成

Honeywellは11日「当社の冷却技術が次世代のF-35(Block4のこと)を可能にする」「新たなブリードエアを必要としない改良型PTMSが80kwの冷却能力を達成した」と発表、これが事実なら現行のF135でもBlock4の能力を引き出せるかもしれない。

参考:Honeywell unveils new F-35 thermal management fix as Pentagon hunts for better cooling
参考:Honeywell Cooling Technology Will Enable Next Generation Of F-35

Collins AerospaceもBlock4向けのPTMSへの参入を狙っている可能性

F-35 Block4はAN/APG-85への換装、AN/ASQ-239、EOTS、DASの強化、サイドキックによるウェポンベイ内のミサイル携行量増、各種ミサイルの統合など66の新機能追加が予定され、これを実現するにはソフトウェア、システムインフラストラクチャー(TR3)、エンジン(ECU)、電力・冷却システム(PTMS)をアップグレードする必要があり、どれか1つでも欠けると予定されている能力を完全に引き出すのが難しくなる。

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

特に問題なのはBlock4が要求するサブシステムの冷却能力で、ヘリテージ財団は「15kwに設定されていたサブシステムの冷却能力は30kwに迫っており、エンジンから抜き取るブリードエアを増やすことで冷却要件をカバーしているためF135の推力が低下している。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、要求される冷却能力は現在の2倍以上だ」と指摘していたが、F-35JPOも昨年4月「エンジン関連の要求要件を過小評価していたためF135の設計寿命に当初から問題を抱えていた」と明かして注目を集めた。

F-35JPOのマイケル・シュミット中将は公聴会で「開発の初期段階で電子機器が要求する冷却要件はF135から抜き取るブリードエアの量を超えてしまった」と明かし、過小評価したサブシステムの冷却要件に基づいてブリードエアの量を設定し、冷却能力が足りなくなるとブリードエアを増やすことで対応したため推力が低下、これをカバーするため燃料消費が増加して高温運転が続き「F135の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」と意味だ。

出典:PHOTO BY Senior Airman Zachary Rufus

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のメンテナンスサイクルは2,000時間毎に設定されていたが、ブリードエアの抜き取り量が増えた現在は設計時の75%強しか稼働できないことになる。

この問題を解決するには新しいエンジンが必要でAETPとF135EEPが候補に挙がっているものの、エンジン供給の2社体制を望んでいる議会、発展性を確保したいロッキード・マーティン、エンジン供給に割り込みたいGEはAETPを支持、AETPとF135EEPに供給している資金を1本化したい空軍、独占供給を維持したいP&WはF135EEPを支持して答えが出ていない状況だが、PTMSも似たような状況になってきた。

出典:Honeywell 現行のPTMS

HoneywellはP&Wと協力してF135向けのPTMSを独占供給してきたが、同社は「P&WがCollins AerospaceとBlock4向けのPTMSについて協議している」と主張、これをP&W側は否定しているものの、シュミット中将も「PTMSについては複数の選択肢がある」と述べおり、HoneywellはBlock4向けのPTMSが競争になるのを阻止するため11日「改良型PTMSが80kwの冷却能力を達成した」と発表。

Honeywellは「改良型PTMSが冷却能力80kwを達成するのに新たなブリードエアを必要としない」「冷却液を循環させるパイプを太くする必要があるだけで機体側の変更を殆ど必要としない」「使用された全技術は技術成熟度レベル(Technology readiness levels)7以上を達成している」と述べているが、この改良型PTMSは「デジタル・ツイン=仮想空間上に再現したモデル」なので主張する性能が本物かどうかは分からない。

但し、新たなブリードエアなしで冷却能力80kwを達成できならF135でもBlock4の能力を引き出せる可能性があり、AETPやF135EEPに変更すれば将来の冷却能力にも余裕が生まれるため、中々興味深い話だ。

関連記事:F-35向け新型エンジン、議会に続きロッキード・マーティンもAETPを支持
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関連記事:F-35向けの次世代レーダー、ノースロップ・グラマンがAPG-85を開発中だと発表

 

※アイキャッチ画像の出典:PHOTO BY Staff Sgt. Kaitlyn Ergish

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コメント

    • 思い付きだけど
    • 2024年 3月 14日

    「仮想空間上に再現したモデル」が問題なくて済んだらいいのですが、現物が試験してパスするまでは何とも言えないですね。一般論としては、1年~数年かかるような気がします。

    18
      • ネコ歩き
      • 2024年 3月 16日

      80kWは理論上のシミュレーション最大冷却能力ということでしょう。
      F-35A Block4 のサブシステム発熱量が47kW(60%弱)、将来的に60kW(75%)?の見積りなので、当面必要な冷却能力達成は問題無いだろうと思えます。

    • Herk
    • 2024年 3月 14日

    ウクライナ関連の記事ばかりで忘れかけてたけど、航空万能論の本領は装備関連の開発動向や防衛産業関連の話題だと再認識した。

    ウクライナ派とロシア派が互いに罵り合うコメント欄にうんざりしてたけど、ようやく求めてた航空万能論が戻ってきたな。

    69
      • 黒丸
      • 2024年 3月 14日

      管理人さんの収入には悪影響があるかもしれませんが
      57mm対戦車砲弾がどこにどこまで入るかとか
      ラファールの射出座席に民間人とか、ミサイル誤配達とかで笑えたあの時代が早く戻ってきてほしい

      とは思いますが、その幾つかはロシアのような権威主義国の侮りを生んだのかもしれません。
      改めて軍事趣味というのは本当に難しいものだと思います。

      35
      • おじさん
      • 2024年 3月 14日

      連中はウクライナ関連以外には出張ってこんからね。

      軍事知識の怪しいのがウクライナかロシアかで揉めてるだけで、砲弾価格の記事で「155mm砲弾の価格にgpd +レーザー誘導装置と信管が含まれて8000ユーロなら高くない」とか酷すぎでしょ

      16
        • 例のアレ
        • 2024年 3月 15日

        本当にそれ

        軍産関係だと限界集落並みの静けさなのに、ウクライナ関連になるとウジみたいに湧いてきて
        あっという間に40コメ以上に到達する地獄

        17
          • 戦略眼
          • 2024年 3月 15日

          正直、私もこちらの話題の方が好き。

          12
      • 7C
      • 2024年 3月 16日

      忙しい中で管理人が今でもこうして装備関連の記事を書いてくれるのは嬉しい話だよね

      ここ最近ウクライナとロシアの戦争の件がどうしても多くなってしまうので、装備のあれこれについてならともかく実際の戦争に関してコメントできるような知識や見識はないのでこの約2年ほとんどコメントせずずっと見るだけになってしまってますが、自分以外にも管理人の書く装備の記事を楽しみにしている人がたくさんいるんだなって改めて思った

      5
    • paxai
    • 2024年 3月 15日

    冷却液のパイプを太くして冷却力を大きく引き上げる事って出来たっけ?
    新型冷却液の開発とかしてそう。

    1
      • のののの
      • 2024年 3月 15日

      冷却液の熱容量は変わらないから流量を増やして冷却力を上げる方向なんだろう。太くしないと流速が速くなって高圧に耐えるパイプにしなきゃいけないし、太くするより高性能なポンプが要る。
      冷却液の温度を下げる方向だとヒートポンプの効率が悪くなるし、条件によっては結露や凍結のリスクが有る。

      6
    • けい2020
    • 2024年 3月 15日

    >「冷却液を循環させるパイプを太くする必要があるだけで機体側の変更を殆ど必要としない」

    これって熱循環強化したら、空冷部分を増やす必要がなかったという意味だと思うんだが、
    今まではシステム全体を空冷でもしてたのか?

    だとするなら、各システムの発熱増加すれば空冷強化をするために
    抜き取りブリードエアが増加するというのが分かる

    PCなんかで冷却部分に熱移動が足らないと、
    システム全体を轟音ファンで冷却の必要が出てくるのと同じ問題で同じ解決方法に思える

    機械類で熱源から熱を移動させて、冷却効率を上げるのは一般的な発想だと思うんだが
    戦闘機エンジン設計にはない発想なのだろうか

    1
      • バーナーキング
      • 2024年 3月 15日

      元記事読むと機体側の循環パイプ用の穴広げなきゃいかんけど、みたいな事書いてあるんでそっちがネックなのかと。

      8
        • 全てF-35B
        • 2024年 3月 15日

        それでも、冷却問題が解決するなら僥倖だね。
        三菱も忙しくなるし、生産機の滞留問題も解決するかな。

        3
          • バーナーキング
          • 2024年 3月 16日

          「今までは〜?」に対する回答です。
          あと機体自体に手を加えるとなればそれはそれでまた影響範囲の大きい話になるので万事解決重畳重畳…とはならんでしょう

      • けい2020
      • 2024年 3月 15日

      冷却パイプの話しから色々みてたのですが、必要な冷却能力ってたった47kwで推定80kwなので
      根本的な冷却設計がかなり古いのかなと
      (いまだとサーバー1ラック(雑にみて最新100CPU分)で冷却50kwぐらいは対応してて、巨大でもない)

      サブシステムや電子機器の電力効率が低すぎて発熱が多すぎる可能性もありそうです
      PCなら20年ぐらい前の電力効率じゃないかと

      軍事関係だと古くて低性能なんてのを無理して使い続けすぎなのかもしれない

      3
        • バーナーキング
        • 2024年 3月 16日

        人乗せて飛ぶ以上、少し部品替えるだけでも色々と試験しなおさなきゃいけませんから、どうしても更新頻度は下がるし実績のある部品が優先されるでしょうしね。
        温度や気圧、応力等の使用条件が桁違いに厳しい事もありますし、何より空調の効いたサーバー室内のラックと違って、航空機、特にステルス機は排熱先が限られますしね。

        1
        • NHG
        • 2024年 3月 17日

        最新鋭戦闘機F-35も設計は1990年台か80年台だからね
        ここ15年ぐらいで半導体のシュリンク効果は大きく目減りしてるし、デジタルでできることが増えすぎて発熱過多になったんだろうね
        PCの冷却性能もここ20年ぐらいで桁違いに大きくなってるから、20以上前の常識で設計された冷却性能が足りなくて当たり前に思える

        2
    • 眠い
    • 2024年 3月 16日

    少し調べてみたけどPTMSってなんだこの面白コンポーネントは
    エアサイクルマシンにAPUを合体させ、さらにAPUのタービンをエンジンブリードエアで稼働させることも可能と
    民間機とはえらい思想が違うな
    電子機器の冷却は冷却空気から熱交換した冷却液でやっているみたいだけど、追加のブリード不要で改善可能ってことはその液冷の部分に問題があったのかな
    だとしたら変更点は限られてきそうだし案外うまく行くかもね

    5
      • のののの
      • 2024年 3月 16日

      冷却能力が足りなくなって泥縄的にブリードエアを増やしたのと、増やした容量を前提として設計したのとではそりゃあ違うだろう。

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