當前位置: 華文天下 > 軍事

「史上最強航發」——F-135發動機,世界最難仿制的F-35戰機心臟

2024-02-27軍事

回首人類噴射式飛行器的發展過程,幾乎就是一部噴射式發動機的推力發展過程,從蘇聯「蘇-9」截擊機AL-7發動機的7噸級、法國「幻影2000」M-53發動機的9噸級、美國「F-16」戰鬥機F110發動機的14噸級、到目前的F119、F135等型號,可以說軍用渦扇發動機的技術標準和特征如何變化,增加推力都是一個亙古不變的主題!

F-16戰機所使用的F110、法國幻影戰鬥機所使用的M53分別代表了第三代,第二代軍用航發的巔峰。

而今天能夠稱之為現在站在世界航發發展「金字塔尖」的,恐怕也只有來自那個唯一超級大國的——F-135系列渦扇發動機!

F-135發動機由美國航空巨頭普惠公司與英國工業王者羅羅公司聯合開發而來,專門設計用來為美軍F-35聯合打擊戰鬥機提供動力,即將服役美國空軍的下一代隱形轟炸機——B21也確定將搭載F-135發動機,是西方航發工業的集大成之作!

目前,其已經衍生了三種型號:一種是用於美國空軍F-35A的F135-PW-100。

一種是美國海軍F-35C的常規起降型所使用的F135-PW-400。

另一種是用於英國海軍和美海軍陸戰隊F-35B的垂直降落變體——F135-PW-600。

我們所說的最強航發指的也就是F135-PW-100,而F135-PW-400發動機的造價卻更高,因為不同於F135-PW-100裝配於陸基F-35A,F135-PW-400裝配於F-35C,其采用了更多的耐鹽腐蝕材料,以適應艦載機的高強度使用,但是效能相差無幾。

F-135發動機基於F22「猛禽」戰鬥機所使用的F-119發動機發展而來,是名副其實的「雙料王」,其由3級風扇+6級壓氣機+1級高壓渦輪+2級低壓渦輪組成,進氣口直徑1.17米,最大外徑1.3米,長5.59米,涵道比0.57,整機重量僅為1670千克,推重比高達11.67,初始型號F-135的推力便已經高達191.27千牛,而量產版已經高達204.12千牛——這也是世界航空史上第一次出現最大加力推力超越200千牛的軍用渦扇噴射式發動機,其一台的推力就已經達到中國「飛豹」戰機所用的兩台「秦嶺」發動機產生的推力之和,對於航空工業無疑具有跨時代的意義!

而更為驚人的是,普惠公司還計劃在未來將F135從204.12千牛繼續增推5~6%,達到216.37千牛的驚人級別!從而滿足美國空軍第六代戰鬥機的飛行需求!

相比較F119優異卻昂貴的矩形隱形噴口,F135首次將傳統的噴霧器和火焰持有器改為了塗有陶瓷雷達吸波材料的曲面葉片和後置燃料噴射器,在保證飛行能力的基礎上阻斷了渦輪處的雷達散射,提高後向隱形效能,同時尾噴嘴由十五個部份部份設計了重疊的鋸齒狀尾緣嵌板,進一步減少尾流紅外特征,其實際效果絲毫不遜於F22戰鬥機所使用的F119發動機的楔形噴口,且成本更低廉、維護也更加便捷。

同時F-135發動機的零部件也進一步減少,所有可更換的部件均采取模組設計,後期維護效能也得到了進一步提高,同時F-135大規模作用了民用大直徑渦扇發動機的健康管理系統,可以遠端向地面維護人員提供即時數據,而這些數據可以大大減少故障排除和更換時間,效率比傳統發動機高了近90%。

如果要說F135最大的特點,無疑就是「力大飛磚」四字,具有極高的推重比,是目前世界推重比中唯一「真正」超過10的一型渦扇發動機,與之相比俄羅斯空天軍第五代戰鬥哈「蘇57」所使用的AL-41推重比雖然超過10,卻以犧牲零件壽命為代價,執行壽命僅不到4000小時。

俄羅斯下一代航發

英國羅羅公司為歐洲台風戰鬥機生產的EJ-200渦扇發動機、法國國營航空發動機研究制造公司為陣風戰鬥機生產的M88-2渦扇發動機的推重比均不超過9,且在推力方面遠遠落後於F135。唯一能夠與其抗衡的無疑只有F22猛禽戰鬥機所使用的F119發動機,但F-119的涵道比只有0.3,而F135的涵道比已經達到了0.57,其燃油效率、飛機航程也相當之高,其耗油率比同類別渦噴發動機低三分之一,航程提升了40%。而使用涵道比為0.3的F-119發動機,美軍F22戰機雖然擁有堪比蘇27戰機的內部載油量,其作戰半徑卻遠遠不如後者,其油耗可想而知!

不過現代渦扇發動機的涵道比雖然已經發展出了直徑更大的類別,不過由於發動機迎風面積增加、其飛行阻力也越大、大涵道比渦扇發動機的高空超音速效能也更加弱化,因此采用大涵道比發動機的機型無一例外都是客機、運輸機等,現代戰鬥機為了降低飛行阻力,其的渦扇發動機涵道比不會超過1,因此反觀美軍的F35戰鬥機其不急能夠在航程與飛行速度直接取得平衡,F-35作為有史以來機體厚度最大、最為粗壯的一款戰鬥機,其迎風阻力之大可想而知,但是F35的高空飛行速度依舊達到了1.6馬赫左右!

這背後無不在反映著一個國家的航空工業的強大與否,美國坐擁世界最為雄厚的航空技術儲備、人才隊伍、配套試驗設施和龐大財力,這也正是俄羅斯、中國、英國和法國都或多或少存在的短板和軟肋。

盡管中俄也已經研制成功與F-22同一代的殲-20和蘇-57重型隱身戰鬥機,但是這兩個國家在噴射式發動機方面與美國的代差不僅沒有縮短,反而在以更快的速度擴大。這一點是我們時刻應當清醒認識到的殘酷的事實!