火心2000
作為美國強(qiáng)大力量的象征,航母一貫是展現(xiàn)“山姆大叔”肌肉的急先鋒。航母在扮演這一角色時(shí),其最大助力就是艦上部署的各種用途的艦載機(jī),特別是性能優(yōu)異的艦載戰(zhàn)斗機(jī)。在冷戰(zhàn)白熱化時(shí)代,美國海軍的F-14“雄貓”艦載戰(zhàn)斗機(jī)可謂是展現(xiàn)美國國力的頭牌明星,尤其是隨著阿湯哥《壯志凌云》的宣傳,更讓許多軍事愛好者為“雄貓”癡迷。
正是F-14戰(zhàn)斗機(jī)的風(fēng)頭一時(shí)無兩,美國航母上的另一艦載機(jī)F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)一直以來都讓人忽視。F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)自服役以來,—直被F-14戰(zhàn)斗機(jī)的光芒所遮蔽。同時(shí)又飽受航程不足等缺陷的限制,被戲稱為“塑料蟲”,在F-14戰(zhàn)斗機(jī)面前是個(gè)十足的“跟班小弟”。但不可否認(rèn)的是,“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)是以成熟的設(shè)計(jì)、優(yōu)良而可靠的特性,在服役初期故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同時(shí)代的第三代戰(zhàn)斗機(jī)。而其多用途性明顯大大增強(qiáng)了航母艦載航空兵的作戰(zhàn)靈活性。
(接上期)
F404發(fā)動機(jī)的國外“支援”行動
為法國“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)做“嫁衣”
20世紀(jì)80年代,在法國政府的主導(dǎo)下,達(dá)索公司開始為法國空軍和海軍研制“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī),斯奈克瑪公司負(fù)責(zé)為該飛機(jī)研制動力系統(tǒng)——M88發(fā)動機(jī)。由于斯奈克瑪公司的技術(shù)實(shí)力不足以按計(jì)劃如期交付M88發(fā)動機(jī),在“陣風(fēng)”研發(fā)初期,達(dá)索公司采用了F404發(fā)動機(jī)作為過渡動力系統(tǒng),進(jìn)行飛發(fā)一體化設(shè)計(jì)和前期的飛行試驗(yàn)測試。
1986年,以兩臺F404發(fā)動機(jī)為動力系統(tǒng)的“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)通過了飛行試驗(yàn)測試,飛機(jī)與發(fā)動機(jī)的結(jié)合堪稱“天衣無縫”,令法國軍方和達(dá)索公司者IH-分滿意。于是,達(dá)索公司向法國國防軍購局(DGA)建議,采購一批F404發(fā)動機(jī),用于裝備“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī),并交付法國軍方使用,等斯奈克瑪公司的M88發(fā)動機(jī)研制成功后再對F404發(fā)動機(jī)和M88發(fā)動機(jī)進(jìn)行全面的比較,擇優(yōu)選用。此建議也得到了法國軍方的回應(yīng),也認(rèn)可了這一方案。
不過,這個(gè)提議遭到法國政府的堅(jiān)決反對。法國政府認(rèn)為,作為聯(lián)合國五大常任理事國之一,法國在國際上地位顯赫,若是喪失“工業(yè)皇冠”航空發(fā)動機(jī)工業(yè)的主動權(quán),那么在很多決定中會受制于人。同時(shí),若航空發(fā)動機(jī)受制于人,那么即使自己能研發(fā)出世界一流的飛機(jī),但其中最關(guān)鍵的一環(huán)卻掌握在別人手中,那么法國歷經(jīng)千辛萬苦才建立起來的航空工業(yè)將會失去最根本的支撐點(diǎn)。法國政府這種“寧愿性能低一些,也絕不會放棄自己的航空發(fā)動機(jī)工業(yè)”戰(zhàn)略指導(dǎo)思想,值得所有后來者認(rèn)真學(xué)習(xí)。
在法國政府的強(qiáng)力推進(jìn)下,M88發(fā)動機(jī)于1989年研制成功。達(dá)索公司在“陣風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入生產(chǎn)階段選用了M88發(fā)動機(jī)作為動力系統(tǒng),而將F404發(fā)動機(jī)還給了美國GE。正是有了這段“有借有還”的往事,美國人一直質(zhì)疑法國人“抄襲”F404發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì),但始終找不到確鑿的證據(jù)。這也成為航空發(fā)動機(jī)工業(yè)的一段“八點(diǎn)檔的肥皂劇”橋段。
為南亞“光輝”戰(zhàn)斗機(jī)提供動力系統(tǒng)
1985年10月,印度政府根據(jù)軍方的設(shè)想,正式開始研發(fā)新一代中型戰(zhàn)斗機(jī)——“光輝”戰(zhàn)斗機(jī)(LCA)。具體工作由印度航空航天發(fā)展局和印度斯坦航空公司負(fù)責(zé)。由于印度沒有合適的發(fā)動機(jī),只好為“光輝”戰(zhàn)斗機(jī)選擇美國的F404發(fā)動機(jī)作為臨時(shí)動力系統(tǒng),并計(jì)劃等印度燃?xì)鉁u輪研究院研制成功卡佛爾(Kaver)發(fā)動機(jī)后,在飛機(jī)的批量生產(chǎn)階段更換國產(chǎn)發(fā)動機(jī)。
經(jīng)過20多年的努力,2001年,“光輝”戰(zhàn)斗機(jī)首飛,2007年開始投入使用。然而,“光輝”已飛,但卡佛爾發(fā)動機(jī)從1989年到2010年,經(jīng)過20年的研發(fā)卻未成功。最后,印度軍方?jīng)Q定終止卡佛爾發(fā)動機(jī)的研制計(jì)劃,選擇GE的F404發(fā)動機(jī)及其增推型F414發(fā)動機(jī)作為“光輝”戰(zhàn)斗機(jī)的動力系統(tǒng)。
一家獨(dú)大后的“敲打”
F404發(fā)動機(jī)投入批量生產(chǎn)后,美國海軍資助GE開展一項(xiàng)“性能增強(qiáng)”(BPE)研究開發(fā)項(xiàng)目,旨在將F404發(fā)動機(jī)單臺推力提升10%~20%,用于美國海軍的F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)的換發(fā)。為此,GE計(jì)劃將F404BPE發(fā)動機(jī)的推力提升到了78千牛。F404發(fā)動機(jī)還被美國選用于X-29前掠翼飛機(jī)和X-31加強(qiáng)型作戰(zhàn)飛機(jī)項(xiàng)目。用當(dāng)時(shí)美國海軍官方對F404發(fā)動機(jī)的評價(jià)來說:F404發(fā)動機(jī)是目前世界上最好的飛機(jī)發(fā)動機(jī),GE是最好的供應(yīng)商,他們生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)不僅質(zhì)量好,性能優(yōu)越,而且完全按照合同進(jìn)行交付。GE為其他供應(yīng)商樹立了很好的榜樣。而隨著F-14戰(zhàn)斗機(jī)換裝F110-GE-400發(fā)動機(jī),在20世紀(jì)80年代后期GE已經(jīng)幾乎占領(lǐng)了全部的美國海軍戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)市場。
正是旺的一家獨(dú)大,當(dāng)年P(guān)W因壟斷F-15和F-16戰(zhàn)斗機(jī)動力系統(tǒng)的“大爺”心態(tài)逐漸在旺內(nèi)部生成。在和海軍的談判過程中,旺開始表現(xiàn)出不妥協(xié)和不讓步的心態(tài)。這讓美國海軍感到無法接受。于是,海軍想辦法“敲打”一下這個(gè)一家獨(dú)大的GE。
軍方經(jīng)過深思熟慮,在1987年準(zhǔn)備給GE一點(diǎn)顏色看看。于是,美國海軍決定將一份100臺F404發(fā)動機(jī)的合同送給GE的“死對頭”PW,并強(qiáng)制要求GE將F404發(fā)動機(jī)的圖樣以及兩臺完整的F404發(fā)動機(jī)樣機(jī)交付PW,使PW成為F404發(fā)動機(jī)的第二家供應(yīng)商。
對業(yè)界來說,美國海軍的這種做法簡直就是“畸形變態(tài)”做法。GE和PW作為航空發(fā)動機(jī)工業(yè)界的“冤家死對頭”,不要說將一款成熟產(chǎn)品的詳細(xì)資料交給對方,就是對等的雙方合作都不肯坐下談判。軍方的這種做法簡直就是“滑天下之大稽”。不過,美國海軍仍然給出了一個(gè)冠冕堂皇的理由:因?yàn)镕404發(fā)動機(jī)是美國海軍強(qiáng)大的根本,也是海軍戰(zhàn)斗機(jī)的優(yōu)異動力源泉,海軍不能不對此采取重點(diǎn)保護(hù)的措施。這樣,一旦GE的F404發(fā)動機(jī)供貨速度達(dá)不到海軍的需求水平,則海軍可以啟動PW設(shè)立的備用生產(chǎn)線。這理由聽起來,絕對是從國家戰(zhàn)略層面考慮,完全一副利國利民的態(tài)度,讓任何利益集團(tuán)都不能拒絕。當(dāng)然,由于另起爐灶,PW制造的發(fā)動機(jī)成本肯定比GE的高,但美國海軍愿意自掏腰包支付這些額外的開支,并留給他們一定的利潤空間。PW眼看著天上掉下餡餅,豈不動心?立刻配合海軍向GE施壓,討要F404發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)線。
對于美國海軍這樣的“大度”,航空工業(yè)界除PW外的各方都認(rèn)為美國海軍就是蠻橫無理、仗勢欺人。GE的員工更是義憤填膺,紛紛走上街頭,游行示威了整整兩天,抗議美國海軍的“邪惡、軍閥”行徑。不過,五角大樓當(dāng)年吃足了PW獨(dú)占市場的苦頭,對GE的抗議是愛理不理,一面給以義正言辭的調(diào)查辭令,但暗里卻支持美國“老水手”的做法。無奈之下,GE高層只好橫下一條心來,與PW和海軍這對“老冤家”“斗智斗勇”。
就在雙方僵持不下之時(shí),冷戰(zhàn)大幕基本落下,美國國防費(fèi)用大幅度減少,海軍也相應(yīng)地減少F404發(fā)動機(jī)的采購數(shù)量。眼看著到手的訂單就要飛走,GE只好“賠本大甩賣”,向美國海軍提出了愿意以超低、固定的成本價(jià)提供F404發(fā)動機(jī),且價(jià)格低到讓五角大樓和航空工業(yè)界都不敢相信。當(dāng)然,這份讓人“不敢相信”的價(jià)格因?qū)儆谏虡I(yè)機(jī)密,至今尚未公開確切數(shù)字。但外界一致認(rèn)為,GE以前的價(jià)格確實(shí)是“黑心宰客”行為。
面對GE的服軟,美國海軍也是見好就收,于1989年6月,決定立刻與GE簽訂合同,買斷了F404發(fā)動機(jī)項(xiàng)目。即無限訂購F404發(fā)動機(jī),以滿足當(dāng)年以及未來6年的海軍產(chǎn)品訂購,直至該發(fā)動機(jī)被要求徹底停產(chǎn)為止。美國海軍此次訂購F404發(fā)動機(jī)的總價(jià)值超過了20億美元。GE對外宣布的理由是:“我們只有最大限度地增大F404發(fā)動機(jī)的產(chǎn)量,才能最大限度地降低該發(fā)動機(jī)的成本,進(jìn)而最大限度地滿足海軍的要求。當(dāng)然,也只有GE才能做到這一點(diǎn)!”
GE與美國海軍的這種“套路式”的“斗智斗勇”,讓GE高層深刻認(rèn)識到,客戶永遠(yuǎn)都是“上帝”。而“上帝”之所以是“上帝”,是因?yàn)椤吧系邸辈坏琴I家,更是“游戲規(guī)則”的制定者。只有讓“上帝”感到滿意,其產(chǎn)品才能賣得出去。
在國際市場上,F(xiàn)404、F404BPE發(fā)動機(jī)和F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機(jī)的訂購遍地開花,先后有10個(gè)國家采購。這讓GE“狠狠地賺上一筆”!
首臺F404發(fā)動機(jī)于1976年12月運(yùn)轉(zhuǎn),1978年5月完成試飛前合格試驗(yàn)。當(dāng)年12月隨首架F/A-18戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行首飛。1979年6月F404發(fā)動機(jī)完成定型試驗(yàn),1979年12月交付首臺生產(chǎn)型發(fā)動機(jī)。
F404發(fā)動機(jī)的主要型別
F404-GE-400:基本生產(chǎn)型號,最大不加力推力4900ddaN,加力推力7120daN。用于F/A-18A/B/C/D戰(zhàn)斗機(jī),包括出口到澳大利亞、加拿大和西班牙的戰(zhàn)斗機(jī)。同時(shí)還用于達(dá)索公司的“陣風(fēng)”A驗(yàn)證機(jī),格魯門公司的X-29前掠翼驗(yàn)證機(jī)和羅克韋爾/MBB公司的X-31高機(jī)動性驗(yàn)證機(jī)。1981年2月進(jìn)入美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)服役。
F404-GE-400D:F404-GE-400的無加力型號,最大起飛推力4800daN,1990年初提升到5780dan。采用簡單噴管。用于諾斯羅普一格魯門公司的A-6F原型機(jī)。
F404-GE-100:原編號為F404-GE-F1G1,其基本結(jié)構(gòu)與F404型相同。主要用于諾斯羅普公司的F-20戰(zhàn)斗機(jī)。主要區(qū)別是采用了多余度的燃油控制系統(tǒng)和單發(fā)的專門設(shè)計(jì)的附件。一個(gè)數(shù)字式電子裝置作為機(jī)械液壓裝置的備份,可提供機(jī)械液壓裝置的90%的工作能力。此外,高壓渦輪更換了新材料,渦輪盤采用了Inc0718材料替換了Rene95材料。葉片則采用了Renn80定向凝固合金,延長了壽命并改善了耐久性。不過,由于F-20戰(zhàn)斗機(jī)并未有訂單,最終于1986年取消了這個(gè)型號。
F404-GE-100D:F404-GE-100的無加力派生型號。最大起飛推力4800dan。采用單發(fā)控制系統(tǒng)和簡單的噴管。用于新加坡的A-4SU和TA-4SU“超級空中之鷹”。
F404-GE-F1D2:美國洛克希德公司研發(fā)的F-117A“夜鷹”隱身戰(zhàn)斗轟炸機(jī)的動力系統(tǒng)。無加力燃燒室,最大推力為4680daN。為了達(dá)到隱身效果,采用了特殊形狀的扁平式噴管以達(dá)到低可探測性目標(biāo)。F-117A戰(zhàn)斗機(jī)共生產(chǎn)了59架,GE共交付了150臺F404-GE-F1D2發(fā)動機(jī)。2008年4月,F(xiàn)-117A全部退出現(xiàn)役。
F404-GE-402:F404發(fā)動機(jī)的性能增強(qiáng)型發(fā)動機(jī)(BOE),推力比F404-GE-400提高了20%,加力推力達(dá)到了7900daN。熱端部件檢查間隔延長到2000小時(shí),改善了燃油效率。EPE與基本型F404的通用性超過了95%。
F404-GE-402的主要改進(jìn)措施包括風(fēng)扇轉(zhuǎn)速提高,渦輪進(jìn)口溫度提高65℃,更換了發(fā)動機(jī)高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子和靜子葉片的材料,燃燒室采用了隔熱涂層,高壓壓氣機(jī)采用鋼機(jī)匣,并采用了由RM12改進(jìn)而來的新型加力燃燒室。
F404-GE-402發(fā)動機(jī)項(xiàng)目于1989年啟動,1991年7月首飛。當(dāng)年11月開始批量生產(chǎn),用于美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、芬蘭、科威特、馬來西亞、瑞典和泰國的F/A-18C/D戰(zhàn)斗機(jī)上。
F404-GE-102:F404-GE-402型發(fā)動機(jī)的改進(jìn)型,最大起飛推力提升到7900daN,用于韓國的T/A-50“金鷹”教練/戰(zhàn)斗機(jī)。單發(fā)結(jié)構(gòu),采用由F404-GE-400派生而來的多余度FADEC系統(tǒng)。該發(fā)動機(jī)于2001年通過鑒定,2002年8月隨T-B0教練機(jī)完成首飛,2005年開始交付。
F404-GE-102D:單發(fā)用途的進(jìn)一步派生型號,用于波音公司的X-45B和X-45C無人戰(zhàn)斗機(jī)。
F404-GE-F1J1/RM-12:是由GE和瑞典的沃爾沃公司基于F404發(fā)動機(jī)聯(lián)合研發(fā)的發(fā)動機(jī)。用于薩伯集團(tuán)研發(fā)的JAS-39“鷹獅”戰(zhàn)斗機(jī)。1 983年開始進(jìn)行風(fēng)扇、壓氣機(jī)、核心機(jī)和整機(jī)試驗(yàn)。1988年12月開始裝在JAS--39戰(zhàn)斗機(jī)上試飛,1 993年開始交付使用。該機(jī)在F404-GE-400基礎(chǔ)上稍加修改,風(fēng)扇流量增加到72.6千克/秒,燃燒室采用了隔熱涂層,使渦輪進(jìn)口溫度和高壓渦輪效率有所提高。采用了數(shù)字式電子控制器。發(fā)動機(jī)的加力推力為8050d~。
F404-GE-F2J3:RM12的推力增大型,加力推力提升到8168dan,用于印度的“光輝”戰(zhàn)斗機(jī)原型機(jī)。首架“光輝”原型機(jī)于1995年11月出廠,2001年1月首飛。
F404-1N20:F404-GE-F2J3的進(jìn)一步增推生產(chǎn)型,加力推力8508dan,用于LCA的首批生產(chǎn)型。2004年印度訂購了首批17臺F404-GE-IN20,2006年開始交付,2007年又增加了24臺訂單,用于進(jìn)入印度空軍服役的第一個(gè)LCA中隊(duì)。
F412(F404-GE-F5D2):是以RM12為基礎(chǔ)研發(fā)的增推型號,用于美國海軍新型先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)A-12的需要而研發(fā)的。1989年開始試驗(yàn),起飛推力為8896daN。由于后來A-12戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目被取消,F(xiàn)412項(xiàng)目也隨之于1991年被取消。不過,該發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)中采用的許多新技術(shù)被應(yīng)用到了F414發(fā)動機(jī)中。該發(fā)動機(jī)采用了加大的風(fēng)扇,改進(jìn)了核心機(jī)、加力燃燒室以及尾噴管,空氣流量提升到72.5千克/秒。
F404發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)(F404-GE-400)
進(jìn)氣裝置:帶進(jìn)氣錐的環(huán)形進(jìn)氣口,有可調(diào)節(jié)進(jìn)口導(dǎo)流葉片。
風(fēng)扇:采用3級軸流式設(shè)計(jì)。帶可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片。寬弦空心鈦合金風(fēng)扇葉片。第1級為32片,第2級為42片,第3級為52片。第1級風(fēng)扇葉片帶中間凸肩減振臺。葉片均以燕尾形榫頭與鈦合金盤連接。風(fēng)扇機(jī)匣采用PMR15復(fù)合材料制造。轉(zhuǎn)速為13270轉(zhuǎn)/分,增壓比為3.5,平均級壓比為1.337。
壓氣機(jī):采用7級軸流式設(shè)計(jì)。進(jìn)口倒流葉片和第1和第2級靜子葉片可調(diào)。整體鑄造鈦合金中介機(jī)匣。前3級盤和靜子葉片均采用鈦合金材料制造。后4級盤為IN Super718,轉(zhuǎn)子葉片則為Inco718。轉(zhuǎn)子葉片用燕尾形榫頭與盤連接。對開式鈦合金內(nèi)機(jī)匣,化學(xué)銑鈦合金外涵機(jī)匣,直徑為584毫米,長度為330毫米。
燃燒室:短環(huán)形。整體機(jī)械加工環(huán)形火焰筒和機(jī)匣。采用Hastelloy X合金和熱障涂層。頭部有18個(gè)鑄造的渦流器和18個(gè)雙錐燃油噴嘴。
加力燃燒室:6根起動噴油桿,24根噴油桿。內(nèi)外涵、氣流經(jīng)“菊花瓣形”混合器混合。隔熱屏和穩(wěn)定器均采用HastelloyX合金制造,并采用了先進(jìn)的熱障涂層。
尾噴管:液壓作動的收斂一擴(kuò)散型噴管。
附件:發(fā)動機(jī)附件包括1個(gè)功率提取軸,4個(gè)交流發(fā)電機(jī)安裝座,用于尾噴管控制和發(fā)動機(jī)潤滑的滑油泵、主燃油泵、加力燃燒室及其控制裝置。
控制系統(tǒng):采用先進(jìn)的FADEC系統(tǒng)。F404-GE-400/402帶有電子控制裝置(Euc)和液壓主燃油控制裝置(MFc)。F404-GE-100/100D/F2J3的ECU由數(shù)字發(fā)動機(jī)控制裝置(DEc)替換。
點(diǎn)火系統(tǒng):復(fù)式點(diǎn)火裝置和火花塞。
F414系列發(fā)動機(jī)
在20世紀(jì)80年代,麥道公司隨著F/A-18“大黃蜂”的穩(wěn)定投產(chǎn),賺得是盆滿缽滿。因此,該公司繼續(xù)推出“大黃蜂”的改進(jìn)型——“大黃蜂”2000,希望能得到更多的訂單。這種飛機(jī)具有更大的機(jī)翼及安定面。兩個(gè)攜帶附加內(nèi)部燃油的機(jī)身部件,更大功率的發(fā)動機(jī)和改進(jìn)的座艙。不過,麥道公司雖然幾經(jīng)努力,一切心血盡付東流。不但國外沒有一個(gè)用戶有意向購買,就連美國海軍也是愛理不理,只是關(guān)注自己的隱身攻擊機(jī)A-12戰(zhàn)機(jī)。
不過,隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束,美國大幅度調(diào)整國防經(jīng)費(fèi),耗資無數(shù)且麻煩不斷的A-12“復(fù)仇者”隱身攻擊機(jī)于1991年被取消了。而為了填補(bǔ)航母艦載機(jī)的力量真空,海軍對麥道公司在F/A-18C/D基礎(chǔ)上升級改進(jìn)的F/A-18E/F項(xiàng)目很感興趣。而且相信他們能夠?yàn)檫@種有低風(fēng)險(xiǎn)性的開發(fā)計(jì)劃的改型飛機(jī)得到政治上的支持。
1992年5月12日,美國海軍宣布購買F/A-18E/F的意向,整個(gè)計(jì)劃費(fèi)用估計(jì)為630億美元。同時(shí)宣布了F/A-18E/F的諸多技術(shù)方案。1992年12月7日,簽訂了48.8億美元的工程制造發(fā)展合同,要求生產(chǎn)3架不用于飛行的試驗(yàn)機(jī)、5架單座F/A-18E和2架雙座型F/A-18F。此時(shí),GE也得到了一項(xiàng)7.54億美元的合同,用以研發(fā)新型的F414型發(fā)動機(jī)。至此,長期以來,一直存在于F-14“雄貓”陰影下的F/A-18“大黃蜂”家族終于迎來了自己高光時(shí)刻。10年后,“大黃蜂”家族在F-14戰(zhàn)斗機(jī)逐漸退役后,一統(tǒng)美國海軍航母甲板,即使F-35C“閃電Ⅱ”戰(zhàn)斗機(jī)的到來,“大黃蜂”家族仍能憑借優(yōu)異的性能在可預(yù)見的相當(dāng)時(shí)間內(nèi)仍能在美軍航母甲板上占據(jù)一席之地。
作為“超級大黃蜂”F/A-18E/F的動力系統(tǒng),F(xiàn)414發(fā)動機(jī)是GE從1991年開始,在F404發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上,利用F412發(fā)動機(jī)、YF120發(fā)動機(jī),以及GE當(dāng)時(shí)能取得的諸多新技術(shù)而研發(fā)的加力式渦扇發(fā)動機(jī),曾被稱為F404EPE推力增長型。
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GE在研制F414發(fā)動機(jī)過程中采取的成熟措施:
為所有發(fā)動機(jī)提供備份發(fā)動機(jī);
完成10000小時(shí)以上的研制試驗(yàn),包括在首次飛行試驗(yàn)之前,完成3500小時(shí)并肩飛行的F-35C與F/A-18F的地面試驗(yàn)和1500小時(shí)的加速模擬飛行任務(wù)耐久試驗(yàn);
重要的驗(yàn)證試驗(yàn),如部件的應(yīng)力試驗(yàn)、耐久試驗(yàn)和高空試驗(yàn),是在試驗(yàn)計(jì)劃的早期進(jìn)行的;
初始飛行合格證(PFQ)試驗(yàn)是在紅線溫度下完成300小時(shí)加速任務(wù)模擬耐久試驗(yàn),而不是以前的在比最高渦輪進(jìn)口溫度高35℃的溫度下完成50~150小時(shí)的耐久驗(yàn)證試驗(yàn);
在所有耐久性和疲勞試驗(yàn)的開始和結(jié)束階段,增加了階梯試驗(yàn),以識別高循環(huán)疲勞問題;
小批量生產(chǎn)定型(LPQ)要進(jìn)行]000小時(shí)的加速任務(wù)模擬耐久試驗(yàn),替代F404 GS-402發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)的300小時(shí)耐久驗(yàn)證試驗(yàn)和600小時(shí)加速任務(wù)模擬耐久試驗(yàn);
采用損傷容限設(shè)計(jì),較采用傳統(tǒng)低循環(huán)疲勞(LCF)方法設(shè)計(jì)的部件增大設(shè)計(jì)余度,減少關(guān)鍵部件早期故障;
實(shí)施包括裂紋擴(kuò)展與低循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的壽命驗(yàn)證計(jì)劃,取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)地坑和整臺發(fā)動機(jī)試驗(yàn),以防止F404發(fā)動機(jī)出現(xiàn)外場故障;
在固定費(fèi)用+獎懲費(fèi)用計(jì)劃環(huán)境下,減少合同商進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)的需要。F414發(fā)動機(jī)研制進(jìn)展簡介
由于有了F404發(fā)動機(jī)、F412發(fā)動機(jī)以及GE在民用發(fā)動機(jī)領(lǐng)域所取得諸多先進(jìn)技術(shù),F(xiàn)414發(fā)動機(jī)的進(jìn)展比較順利,首臺(001)發(fā)動機(jī)比原計(jì)劃提前兩周于1993年5月20日便進(jìn)行了首次試車,第二天便達(dá)到了100%的轉(zhuǎn)速。1993年共有4臺發(fā)動機(jī)進(jìn)行了試車(包括1臺發(fā)動機(jī)在AEDC進(jìn)行了160小時(shí)高空臺試驗(yàn),另一臺進(jìn)行了165小時(shí)持久試車),累計(jì)試驗(yàn)了1000多小時(shí):到1994年底有8臺發(fā)動機(jī)用于地面試車,累計(jì)試車時(shí)間達(dá)到了4300小時(shí);1995年底開始有21臺發(fā)動機(jī)用于包括7架飛機(jī)在內(nèi)的飛行計(jì)劃。
1994年6月17日,F(xiàn)414發(fā)動機(jī)通過了關(guān)鍵設(shè)計(jì)評審(CDR),1998年12月第一架生產(chǎn)型交付美國海軍:2001年進(jìn)入服役。
F414發(fā)動機(jī)的臺架試驗(yàn)于1993年5月,GE在不同地點(diǎn),利用一些可用設(shè)備和專用設(shè)備,對14臺發(fā)動機(jī)進(jìn)行了10000小時(shí)的地面試驗(yàn)。其中,環(huán)境試驗(yàn)是在美國海軍航空戰(zhàn)術(shù)中心(NAWC-AD)特倫頓基地進(jìn)行的;可生存性試驗(yàn)是在NAWC-AD“中國湖”基地進(jìn)行的;陀螺試驗(yàn)是在NAWC-AD萊克赫特基地進(jìn)行的;高空試驗(yàn)是在阿諾德工程研制中心的試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行的;包括加速耐久試驗(yàn)在內(nèi)的多種試驗(yàn)都是在GE進(jìn)行的。
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F414發(fā)動機(jī)的諸多試驗(yàn)
F414發(fā)動機(jī)在研發(fā)過程中,為了減少費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn),以及投產(chǎn)后減少更改設(shè)計(jì),進(jìn)行了一系列試驗(yàn)(主要由GE和美國海軍主持),包括全尺寸的部件試驗(yàn)與整臺發(fā)動機(jī)試驗(yàn)。具體內(nèi)容有:全尺寸部件試驗(yàn);首臺發(fā)動機(jī)試車(PETT);首飛前定型試車(PFQ);飛行試驗(yàn);小批量定型試車(LPQ)及大批量投產(chǎn)定型試車(FPQ)。
在首臺發(fā)動機(jī)試車中,F(xiàn)414發(fā)動機(jī)的全尺寸部件(包括風(fēng)扇、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、低壓渦輪、加力燃燒室及可調(diào)尾噴管等)試驗(yàn)是減少風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵措施。不過,由于這些部件有很多都是在以前型號中得到成熟驗(yàn)證,因此在F414發(fā)動機(jī)試驗(yàn)中并未試驗(yàn)(例如,高壓渦輪就是在F412發(fā)動機(jī)上得到驗(yàn)證)。在風(fēng)扇及高壓壓氣機(jī)部件試驗(yàn)臺的試驗(yàn)中,需要驗(yàn)證流量、效率、喘振裕度及氣動性能。燃燒室部件試驗(yàn)要驗(yàn)證效率、壓力損失及出口溫度場。
在整機(jī)試驗(yàn)中,為了全面得到F414發(fā)動機(jī)的性能,GE共投入了14臺發(fā)動機(jī)(另有10臺備份)進(jìn)行地面試車。飛行試驗(yàn)投入了21臺發(fā)動機(jī),共7架飛機(jī)。在正式裝上飛機(jī)試驗(yàn)之前,發(fā)動機(jī)共試車6523小時(shí),總的試車時(shí)間達(dá)到了10164小時(shí)。
作為業(yè)界頂級存在,GE具有十分豐富的發(fā)動機(jī)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。因此,GE根據(jù)F404發(fā)動機(jī)和F412發(fā)動機(jī)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),向軍方建議應(yīng)盡早對零部件進(jìn)行應(yīng)力試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)與高空試驗(yàn),及早發(fā)現(xiàn)其存在的設(shè)計(jì)及制造缺陷。軍方根據(jù)GE的建議,在FETT試車時(shí)便完成這一工作。結(jié)果表明,其應(yīng)力水平在允許范圍內(nèi)。另外,還安排第2臺發(fā)動機(jī)開始進(jìn)行加速模擬任務(wù)持久試車(ASMET)試車,以便盡早地判定其耐久性;用第3臺發(fā)動機(jī)進(jìn)行高空臺試驗(yàn),以確定在F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)整個(gè)飛行包線內(nèi)的F414發(fā)動機(jī)性能、適應(yīng)性以及過渡態(tài)的響應(yīng)特性。
GE在F414發(fā)動機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)之時(shí),并采用了計(jì)劃在場外飛機(jī)上使用的檢測系統(tǒng)對所有部件的壽命進(jìn)行追蹤記錄,不僅自動錄取了所需數(shù)據(jù),同時(shí)也考驗(yàn)了這種飛機(jī)用的檢測系統(tǒng)。
8臺用于地面試驗(yàn)的發(fā)動機(jī)分別為:001號第一臺試車用發(fā)動機(jī),主要進(jìn)行應(yīng)力和機(jī)械性能試驗(yàn);
002號主要進(jìn)行耐久性試驗(yàn);
003號在AEDC進(jìn)行高空臺試驗(yàn);
004用以校準(zhǔn)各試驗(yàn)艙的儀表;
006進(jìn)行ASMET,1994年1月~4月進(jìn)行;
007號AEDC進(jìn)行高空臺試驗(yàn);
008號用于高壓渦輪的應(yīng)力試驗(yàn)與傳熱演示,安裝許多測試感應(yīng)器和儀表;
009號用于耐久性試驗(yàn),1994年7月開始。
GE在研發(fā)F414發(fā)動機(jī)之時(shí),充分吸收F404發(fā)動機(jī)的高達(dá)400多萬小時(shí)的使用經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然,GE在研發(fā)F414發(fā)動機(jī)時(shí)也不吝嗇自己所取得先進(jìn)技術(shù),并博采眾家之長,傾力打造這款新型發(fā)動機(jī)。為了增大風(fēng)扇流量,風(fēng)扇直接采用與瑞典合作研發(fā)的RM-12發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇,使空氣流量較F404-GE-400增大16%;最具技術(shù)含量的核心機(jī)直接采用下馬的F412發(fā)動機(jī)的核心機(jī);燃燒室和高、低壓渦輪的壽命高達(dá)2000小時(shí);先進(jìn)的加力燃燒室和FADEC系統(tǒng)是從F120發(fā)動機(jī)發(fā)展而來的;尾噴管直接采用F110-GE-129發(fā)動機(jī);除此以外還運(yùn)用了諸多民用發(fā)動機(jī)的一些研制管理經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù),比如并行工程研制方法,建立了40多個(gè)多功能小組,負(fù)責(zé)較復(fù)雜的部件設(shè)計(jì)研發(fā)工作。這些措施不僅使F414發(fā)動機(jī)的研制工作投資較少,耗時(shí)短,而且發(fā)動機(jī)的性能較F404提升很高:推力增加35%,達(dá)到了9800daN;推重比由F404-GE-400的7 5和F404-GE-402(1988年定型)的8.0提高到了9.0;同時(shí),耗油率也下降了許多。不過,雖然F414的整體性能較F404得到了質(zhì)的提升,但是尺寸卻相同,方便了這款發(fā)動機(jī)的互換升級。
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整體葉盤在F414發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用
GE在研制F414發(fā)動機(jī)時(shí)采取了當(dāng)時(shí)公司已經(jīng)成熟的葉盤技術(shù)。在它的3級風(fēng)扇中,2級和3級采用了整體葉盤的結(jié)構(gòu);在7級高壓壓氣機(jī)中,前3級采用了整體葉盤。
GE在整體葉盤應(yīng)用上發(fā)展了一種加工整體葉盤的新工藝,即電化學(xué)加工(ECM)的加工方法。這項(xiàng)技術(shù)是GE在20世紀(jì)70年代末研制T700(民用型為CT7)渦軸發(fā)動機(jī)中采用。T700發(fā)動機(jī)的前5級軸流式壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子全部采用整體葉盤,當(dāng)時(shí)采用了五座標(biāo)數(shù)控銑床來加工葉片,加工既費(fèi)時(shí),成本也高昂。1985年,該公司與LehePrecision Inc公司合作發(fā)展了ECM加工整體葉盤葉片的加工方法,用以加工T700的鋼制整體葉盤,取得了良好的效果,遂加以改進(jìn),用于別的發(fā)動機(jī)上。此后,GE在發(fā)展YF120發(fā)動機(jī)時(shí)用此項(xiàng)技術(shù)加工鈦合金的整體葉盤,還為GE23A與CFE738等發(fā)動機(jī)加工整體葉盤。F414的5個(gè)整體葉盤也采取這一技術(shù)進(jìn)行加工整體葉盤。
采取電化學(xué)加工技術(shù)加工整體葉盤的優(yōu)勢:
與用五座標(biāo)數(shù)控銑床加工相比。可以大量減少加工工時(shí)(可以減少85%,若是加工長度更長的風(fēng)扇葉片省時(shí)更多);
可以避免葉片中產(chǎn)生的殘余加工應(yīng)力;
葉片的粗加工即在坯料上開出的葉槽、半精加工和精加工均可用這種技術(shù)加工,加工后不必進(jìn)行手工拋光。且加工出來的部件的葉型厚度公差為±0,01毫米,型面公差為±0,01毫米;
降低發(fā)動機(jī)的整體重量。采用整體葉盤后,風(fēng)扇轉(zhuǎn)子可以減重20,43千克,高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子可以減輕3,63千克,支承轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)也將減重;
提高發(fā)動機(jī)的整體性能。由于減小了氣流在榫槽中的泄露,以及級間葉根處的容腔減小,使氣流在容腔內(nèi)的回流少而提高了整體的效率;
減少了發(fā)動機(jī)的整體零部件數(shù)量。相比較于F404,零部件數(shù)量大約減少了484件,不僅可以降低生產(chǎn)成本,還可以大幅度提升發(fā)動機(jī)的可靠性;
提升發(fā)動機(jī)的壽命。由于氣流不會通過榫槽縫隙向前逸流,降低了前輪盤的溫度,延長了部件的使用壽命。
GE還根據(jù)F404發(fā)動機(jī)外場使用中外物打傷葉片損傷的統(tǒng)計(jì),有針對性的發(fā)展了一套修理方法。由于有了整體葉盤的修補(bǔ)方法,加上根據(jù)F404被外物打傷葉片的統(tǒng)計(jì),GE對F414采用了整體葉盤后的全壽命期費(fèi)用(LCC)進(jìn)行了仔細(xì)分析計(jì)算。分析表明,采用整體葉盤后不會增加F414的LCC,即采用整體葉盤后為F414帶來的效益明顯高于付出的代價(jià)。為此,在F414發(fā)動機(jī)上采用了5個(gè)整體葉盤。
F414發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇的第2、第3級均采用了由Ti7合金制造的整體葉盤,且兩個(gè)整體葉盤還焊接在一起,形成整體轉(zhuǎn)子;高壓壓氣機(jī)前3級也采用了整體葉盤,1級和2級由Ti7合金制造,且焊接在一起,3級則用Inco718鈦基合金制造。將幾個(gè)整體葉盤前后串成一體的設(shè)計(jì),是F414比EJ200前進(jìn)一大步的表現(xiàn),它能進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)子的重量,并能提高發(fā)動機(jī)的耐久性。
F414的整體葉盤研制中,應(yīng)用了同期工程的系統(tǒng)工程管理程式,專門為它組織了幾個(gè)綜合生產(chǎn)與發(fā)展小組,全面考慮整體葉盤的設(shè)計(jì)、選擇、生產(chǎn)、使用壽命、可靠性與修復(fù)工藝等,使得在設(shè)計(jì)完成時(shí),就能全面達(dá)到所要求的壽命、質(zhì)量、可靠性、維修性與成本等目標(biāo)。
F414發(fā)動機(jī)在發(fā)展整體葉盤結(jié)構(gòu)所做的工作及獲得成果,代表了20世紀(jì)90年代的水平,但它仍未在風(fēng)扇第1級處采用。但是,隨后的發(fā)展中,GE為其旗下諸多發(fā)動機(jī)采用了整體葉盤結(jié)構(gòu)。可能在以后的發(fā)展中為F414后續(xù)型號采取這個(gè)技術(shù)。
GE針對F414發(fā)動機(jī)的推力提升計(jì)劃,并不是一步到位,而是分為兩步走計(jì)劃,每走一步都是根據(jù)當(dāng)時(shí)所掌握的最新、最成熟技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)升級,并不一味地追求先進(jìn)技術(shù)。總體來說,F(xiàn)414發(fā)動機(jī)的推力較F404發(fā)動機(jī)提升10%~20%。
按照事先的計(jì)劃,第一步將推力先提升10%。根據(jù)此計(jì)劃GE為F414的核心機(jī)材料加以改進(jìn),提升了渦輪前溫度,以及采用了先進(jìn)的6級高壓壓氣機(jī)。第二步將推力提升15%~18%。采取了改進(jìn)的核心機(jī)、更大的風(fēng)扇和新的低壓渦輪,其外形尺寸仍然與F414發(fā)動機(jī)基本型相同。最終改型將使推力比414基本型提升30%,通過采用新的2級低壓渦輪、改進(jìn)核心機(jī)和更大的風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)。
2004年,GE開始對提高核心機(jī)性能的發(fā)動機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),6級高壓壓氣機(jī)的前3級為整體葉盤結(jié)構(gòu),可使燃?xì)饬髁吭黾?%,并使效率提高3%。壓氣機(jī)和新的高壓渦輪設(shè)計(jì)在同一臺F414發(fā)動機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。
F414發(fā)動機(jī)的主要型別
F414-GE-400:為F/A-18E/,F(xiàn)“超級大黃蜂”基本型研制的發(fā)動機(jī)。1 991年開始研制,1993年5月20日首次運(yùn)轉(zhuǎn)。GE在F41 4的工程和制造發(fā)展階段共設(shè)計(jì)和制造了14臺發(fā)動機(jī),完成了10000小時(shí)的地面試驗(yàn),投入飛行試驗(yàn)的發(fā)動機(jī)則有21臺。1995年11月20日隨F/A-18E完成首飛。截止到1997年4月,32臺發(fā)展型發(fā)動機(jī)共運(yùn)轉(zhuǎn)了超過13000小時(shí),包括安裝在F/A-18E/F上進(jìn)行的1000小時(shí)以上的飛行試驗(yàn),獲得了美國海軍的有限生產(chǎn)許可證明,并進(jìn)入了低速初始生產(chǎn)階段。
F41483E:F414-GE-400的耐久性增長型。最大不加力推力6672daN,加力推力11743daN。采用全新的高壓核心機(jī)。新壓氣機(jī)為6級,采用三維氣動力設(shè)計(jì)的葉片,空氣流量增加了5%,效率提升了3%。翻修間隔也由4000小時(shí)增加到6000小時(shí)。新的高壓渦輪葉片同樣采用三維氣動設(shè)計(jì),渦輪盤和葉片采用與F136相同的材料,效率可提高2%,渦輪前溫度提高83℃,同時(shí)壽命從2000小時(shí)延伸到了6000小時(shí)。其他改進(jìn)包括采用低排放燃燒室和改進(jìn)的排氣框架。2004年底,首臺采用新核心機(jī)的F414發(fā)動機(jī)開始試驗(yàn),中間推力和最大推力均提高了15%左右。但GE仍不滿足。進(jìn)入21世紀(jì)后,其利用在民用發(fā)動機(jī)上取得的新技術(shù)又對F414進(jìn)行改進(jìn)升級。例如,將風(fēng)扇的葉片進(jìn)行改進(jìn)升級,改為兩級前掠結(jié)構(gòu),于2000年進(jìn)行首次試驗(yàn)。兩年后,又將風(fēng)扇葉片改為整體葉盤結(jié)構(gòu)(采用摩擦焊技術(shù)制造)。新風(fēng)扇的采用,使得發(fā)動機(jī)的中間推力和最大推力再次提升了20%。另外,還有可能采用由碳纖維復(fù)合材料制造的高壓渦輪導(dǎo)向葉片,并在降噪和降低排放方面進(jìn)行一系列的優(yōu)化改進(jìn)。2006年12月,GE宣布F414先進(jìn)技術(shù)驗(yàn)證機(jī)XTE77/SE2成功完成臺架試驗(yàn),其中采用了整體葉盤風(fēng)扇和新的高壓渦輪。
F414M:F414-GE-400的單發(fā)型號。加力推力將為750daN,用于EADS公司MAKO輕型超聲速教練/攻擊機(jī)。同時(shí),還簽約瑞典的沃爾沃公司為該發(fā)動機(jī)的合作研發(fā)伙伴。2003年1月,GE與EADS公司就MAKO系列項(xiàng)目簽署了合作協(xié)議。
技術(shù)數(shù)據(jù)(F414-GE-400)
加力推力(daN):9786
中間推力(daN) 6564
推重比 8,91
空氣流量(kg/s) 78.0
涵道比 0.27
總增壓比 30
直徑(m)889
長度(mm) 3912
干質(zhì)量(kg) 1120
F414發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)
進(jìn)氣裝置:帶進(jìn)氣錐的環(huán)形進(jìn)氣道,共17個(gè)前傾的徑向支板,前部固定、后部可調(diào)。
風(fēng)扇:3級軸流式設(shè)計(jì)。第1級風(fēng)扇葉片為可拆卸式,帶中間凸肩。第一級靜子葉片可調(diào)。第2、第3級轉(zhuǎn)子為整體葉盤,采用慣性摩擦焊制造,材料為Ti17。水平對開風(fēng)扇機(jī)匣采用黑色PMR-15復(fù)合材料制造。F414的風(fēng)扇繼承了F404風(fēng)扇的高增壓比、低展弦比、大稠度和高葉尖切線速度的特點(diǎn),但空氣流量增大了16%,因?yàn)檫M(jìn)口直徑有所增大,增壓比提升了15%,是GE研制的3級風(fēng)扇中最高的,且具有較好的抗鳥撞擊和外物擊傷的能力。3級靜子葉片與工作葉片均按照三維氣動設(shè)計(jì)。
壓氣機(jī):采用7級軸流式設(shè)計(jì)。采用GE23A技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的核心機(jī)技術(shù)。前3級轉(zhuǎn)子為整體葉盤結(jié)構(gòu),帶可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片。采用整體葉盤結(jié)構(gòu)后,后兩級風(fēng)扇和前3級高壓壓氣機(jī)的重量分別減輕20.43千克與3.63千克。第1、第2級靜子葉片可調(diào)。前兩級轉(zhuǎn)子葉片材料為Ti7、第3級為Inc0718。后4級轉(zhuǎn)子葉片通過燕尾形榫頭與盤連接。
燃燒室:采用環(huán)形設(shè)計(jì)。帶有熱障涂層的多孔火焰筒,材料為HastelloyX?;鹧嫱采系目撞捎眉す獯蚩?。有18個(gè)雙錐燃油噴嘴和18個(gè)鑄造的渦流器。
高壓渦輪:1級軸流式。采用無螺栓擋板結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)向器葉片均為單晶材料制造,葉身上有物理氣相沉積的隔熱涂層。渦輪前溫度可提高111~160℃以應(yīng)付短暫為了最大推力情況。
低壓渦輪:采用1級軸流式設(shè)計(jì)。采用無螺栓擋板結(jié)構(gòu)??諝饫鋮s的轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)向器葉片均為單晶材料制造,并采用物理氣相沉積的熱障涂層。為驅(qū)動更大尺寸的風(fēng)扇,采用先進(jìn)的氣動技術(shù)對低壓渦輪進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。
加力燃燒室:由YF120發(fā)動機(jī)上派生而來。采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù),提高了加力推力?;鹧娣€(wěn)定器由中心環(huán)狀“V”形穩(wěn)定器與12根徑向穩(wěn)定器組成,每根徑向穩(wěn)定器均帶有隔熱罩。其內(nèi)通有風(fēng)扇后引來的空氣進(jìn)行冷卻,以降低其中的溫度梯度,提高耐久性。中心環(huán)狀“V”形穩(wěn)定器為非冷卻結(jié)構(gòu),沿四周做成12段,以便工作時(shí)允許自由膨脹。采用換新環(huán)狀“V”形穩(wěn)定器可保證小加力比時(shí)獲得穩(wěn)定的燃燒。整套火焰穩(wěn)定器可以在機(jī)體內(nèi)換裝(排除非冷卻狀態(tài))。該加力燃燒室層安裝在F404/RM12發(fā)動機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn),到1993年底已經(jīng)進(jìn)行了550小時(shí)的試車,其中加力燃燒室工作了152小時(shí),進(jìn)行了9300次點(diǎn)火試驗(yàn);高空試驗(yàn)也積累了100小時(shí)的試驗(yàn)。該加力燃燒室設(shè)計(jì)壽命為2000小時(shí),5700次點(diǎn)火。
尾噴管:收斂一擴(kuò)散型??蓳Q裝軸對稱或二元矢量噴管。在GE所有的軍用發(fā)動機(jī)中,F(xiàn)414的加力燃燒室直接由該公司最先進(jìn)的YF120發(fā)動機(jī)演化而來,因此其效率最高,這是因?yàn)橛糜谡{(diào)節(jié)噴口魚鱗片的冷卻空氣較少。然而這對噴口的壽命帶來了諸多影響。因此,試驗(yàn)時(shí)間做出了整體的規(guī)劃。經(jīng)過計(jì)算與分析,在上述工作中,F(xiàn)404的主噴口可以滿足F414的壽命要求,副噴口則需要加以改進(jìn)。為此,將其調(diào)節(jié)片、封嚴(yán)片設(shè)計(jì)成可拆卸的雙層結(jié)構(gòu),即在主承力結(jié)構(gòu)底板上加裝用耐溫性能更好的金屬材料制成的蓋板。后來,經(jīng)過諸多試驗(yàn),GE為F414發(fā)動機(jī)的副噴口的封嚴(yán)、調(diào)節(jié)片均采用了整套陶基復(fù)合材料(CMC)制作(這是GE在生產(chǎn)型發(fā)動機(jī)上的首次應(yīng)用)。經(jīng)過F414發(fā)動機(jī)的驗(yàn)證,GE在后來為F404、F110發(fā)動機(jī)的改型中均采用了CMC噴口。
控制系統(tǒng):采用FADEC系統(tǒng)。從YF120發(fā)動機(jī)發(fā)展而來的。該系統(tǒng)控制風(fēng)扇和壓氣機(jī)變幾何形狀、可調(diào)排氣噴管(VBN)作動器以及主燃燒室和加力燃燒室的燃油燃燒狀態(tài),還將發(fā)動機(jī)狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)送至戰(zhàn)斗機(jī)的計(jì)算機(jī)中。該系統(tǒng)的兩條控制通道都位于安裝在發(fā)動機(jī)上的由燃油冷卻的同一控制臺上。(續(xù)完)
編輯:石堅(jiān)