F135是(shi)由(you)由(you)美國普拉特(te)·惠(hui)特(te)尼公司研(yan)制(zhi)的加(jia)力(li)渦扇發(fa)動(dong)機(ji)(ji),最(zui)大(da)推力(li)超過18噸(4萬磅),F135發(fa)動(dong)機(ji)(ji)是(shi)基(ji)于(yu)F-22的F119發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的核心機(ji)(ji)和主要結構(gou)研(yan)制(zhi)的。由(you)于(yu)海軍(jun)陸(lu)戰隊與英國皇家海軍(jun)預計(ji)采用的F-35B必須能夠垂直(zhi)起(qi)(qi)降,因此F135也可以加(jia)上向下彎折(zhe)的三軸承旋(xuan)轉(zhuan)噴管(guan)。但是(shi)這個噴管(guan)只有在垂直(zhi)起(qi)(qi)降的場合(he)使用,可以大(da)大(da)地縮(suo)短起(qi)(qi)飛/降落距離(li)。其他F-35則不使用這項(xiang)設計(ji)。
F135使(shi)用(yong)了(le)F119的(de)(de)核心機,配(pei)合高(gao)效的(de)(de)6級(ji)(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機,1級(ji)(ji)高(gao)壓(ya)渦輪和高(gao)效的(de)(de)風(feng)扇(由一(yi)(yi)個2級(ji)(ji)的(de)(de)低(di)壓(ya)渦輪驅動(dong))。F135采用(yong)了(le)BAE系(xi)統公司的(de)(de)全權數(shu)(shu)字式發(fa)動(dong)機控制系(xi)統(FADEC),為(wei)(wei)了(le)提高(gao)發(fa)動(dong)機的(de)(de)可(ke)靠性和可(ke)保障性,F135大量(liang)采用(yong)外場可(ke)替換(huan)部件(LRC),其零部件數(shu)(shu)量(liang)比F119減少了(le)大約40%。按照計劃,F135有三(san)個不同的(de)(de)型號,F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)100將(jiang)(jiang)作(zuo)為(wei)(wei)F-35A空軍型的(de)(de)動(dong)力系(xi)統;F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)400將(jiang)(jiang)作(zuo)為(wei)(wei)F-35C海軍艦載型的(de)(de)動(dong)力;而F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)600將(jiang)(jiang)作(zuo)為(wei)(wei)F-35B海軍陸戰隊短距(ju)起飛/垂直降落型的(de)(de)動(dong)力。
對于F135的(de)(de)(de)(de)由來(lai),其使用(yong)了(le)(le)部(bu)分(fen)前蘇聯(lian)R79發動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術是(shi)(shi)(shi)毫無(wu)疑(yi)問的(de)(de)(de)(de),洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希德(de)也對此供認(ren)(ren)不諱。但互(hu)聯(lian)網上有一種錯誤的(de)(de)(de)(de)認(ren)(ren)識,認(ren)(ren)為其完全仿(fang)制了(le)(le)前蘇聯(lian)雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141使用(yong)的(de)(de)(de)(de)R79V-300發動機(ji)(ji)。這(zhe)一認(ren)(ren)識的(de)(de)(de)(de)源頭是(shi)(shi)(shi):蘇聯(lian)解體后,洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希德(de)的(de)(de)(de)(de)人(ren)隨(sui)同美(mei)國政府官員(yuan)參觀了(le)(le)雅(ya)科(ke)夫(fu)列(lie)夫(fu)設(she)計(ji)局(ju)和(he)其他一些(xie)俄羅斯航(hang)空企(qi)業,他們有機(ji)(ji)會接觸了(le)(le)雅(ya)科(ke)夫(fu)列(lie)夫(fu)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術和(he)設(she)計(ji)。當時雅(ya)科(ke)夫(fu)列(lie)夫(fu)設(she)計(ji)局(ju)正尋(xun)找(zhao)資(zi)(zi)金(jin)來(lai)維(wei)持雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141項(xiang)目,該(gai)型還沒獲(huo)得任何訂單。洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希德(de)公(gong)司用(yong)少量資(zi)(zi)金(jin)就換取(qu)了(le)(le)雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141的(de)(de)(de)(de)性(xing)能數據(ju)和(he)部(bu)分(fen)設(she)計(ji)數據(ju),俄國人(ren)也允許美(mei)國政府人(ren)員(yuan)研究這(zhe)些(xie)資(zi)(zi)。因(yin)此,洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希德(de)·馬丁公(gong)司的(de)(de)(de)(de)X-35的(de)(de)(de)(de)短(duan)距起(qi)飛/垂直降(jiang)落(luo)設(she)計(ji)應該(gai)吸收了(le)(le)一部(bu)分(fen)雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141的(de)(de)(de)(de)現有成果。但普拉特(te)·惠特(te)尼公(gong)司的(de)(de)(de)(de)F135發動機(ji)(ji)只是(shi)(shi)(shi)吸取(qu)了(le)(le)R79V-300發動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)技(ji)術,兩者(zhe)結構(gou)和(he)尺(chi)寸并不完全相同,且R-79V-300發動機(ji)(ji)涵道比較(jiao)高(gao),達到0.81;渦輪進口溫度(du)較(jiao)低(di),為1620K;推重比只有5.64,難以(yi)成為一種合格的(de)(de)(de)(de)第四(si)代航(hang)空發動機(ji)(ji)。
F135發動機因F-35的需求而啟動。
在(zai)聯合攻擊戰斗(dou)機(JSF,Joint Strike Fighter)項目中,美國國防部一(yi)(yi)直(zhi)致(zhi)力(li)于(yu)尋(xun)求(qiu)一(yi)(yi)種全(quan)壽命(ming)周期耗費低廉合理、并且能(neng)夠同時滿足(zu)三個不(bu)同軍種使用(yong)要求(qiu)的(de)設計方案。因此(ci)(ci),這款全(quan)新戰斗(dou)機的(de)設計必(bi)須包(bao)含常規起降型(xing)(xing)(CTOL)、艦載型(xing)(xing)(CV)和短距(ju)起飛/垂(chui)直(zhi)降落型(xing)(xing)(STOVL)等三種不(bu)同型(xing)(xing)號,而且所有功(gong)能(neng)的(de)實現都必(bi)須首先(xian)滿足(zu)價格的(de)要求(qiu)。因此(ci)(ci)參與競(jing)標的(de)兩款飛機中,無(wu)論(lun)是(shi)(shi)洛克希德·馬(ma)丁(ding)公(gong)司的(de)X-35還是(shi)(shi)波音公(gong)司的(de)X-32驗證機,均采用(yong)了成本較(jiao)低且能(neng)兼顧短距(ju)起飛/垂(chui)直(zhi)降落要求(qiu)的(de)單發(fa)布(bu)局。
在聯(lian)合攻擊(ji)戰斗機項目驗證機研(yan)(yan)制之時(shi),世(shi)界(jie)上唯一可以(yi)(yi)滿(man)足(zu)性能(neng)要(yao)求的(de)(de)發(fa)動(dong)(dong)機就是普·惠公(gong)司研(yan)(yan)制的(de)(de)F119-PW-100發(fa)動(dong)(dong)機,F119-PW-100也是人(ren)類歷史上最早投入使(shi)用(yong)的(de)(de)推重(zhong)比超過(guo)10的(de)(de)小涵(han)道比加(jia)力渦(wo)扇發(fa)動(dong)(dong)機。由于兩家競(jing)爭(zheng)公(gong)司對飛機的(de)(de)要(yao)求不(bu)同,從(cong)而要(yao)求普·惠公(gong)司研(yan)(yan)制2種略有不(bu)同的(de)(de)F-119改(gai)進(jin)型(xing)以(yi)(yi)滿(man)足(zu)每個(ge)競(jing)爭(zheng)者(zhe)各自(zi)的(de)(de)需要(yao)。波音型(xing)F-119發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)代(dai)號是JSF/119-SE614,洛克希德·馬丁型(xing)的(de)(de)代(dai)號是JSF/F119-SE611。
這兩(liang)(liang)種型(xing)別的(de)發(fa)動(dong)機(ji)之所以要存在這些差異,主(zhu)要是因為(wei)兩(liang)(liang)個JSF機(ji)體(ti)制造商所采用的(de)垂直升力系統方案有(you)所不同。波音公司(si)采用了類似海鷂戰(zhan)斗機(ji)的(de)多個矢量(liang)噴(pen)管(guan)(guan)下偏垂直起(qi)飛方案,整體(ti)來看(kan)比較(jiao)復雜。X-32使用多個引氣管(guan)(guan)道將發(fa)動(dong)機(ji)燃(ran)燒室(shi)出(chu)口燃(ran)氣引出(chu)到位于飛機(ji)重心位置(zhi)的(de)向(xiang)下噴(pen)管(guan)(guan)提(ti)供垂直起(qi)降(jiang)的(de)主(zhu)要升力,另外(wai)由數(shu)個小(xiao)引氣通道將發(fa)動(dong)機(ji)風扇(shan)和加力燃(ran)燒室(shi)的(de)氣流引出(chu)為(wei)飛機(ji)提(ti)供升力補充和姿態控制。
而(er)洛克希(xi)德·馬丁(ding)公(gong)(gong)司(si)的(de)(de)(de)X-35采用(yong)了(le)(le)發(fa)動(dong)(dong)機主(zhu)軸驅動(dong)(dong)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)力(li)風扇+發(fa)動(dong)(dong)機噴(pen)管下(xia)(xia)偏來實(shi)現垂直起降。洛克希(xi)德·馬丁(ding)公(gong)(gong)司(si)使用(yong)的(de)(de)(de)發(fa)動(dong)(dong)機JSF/F119-SE611采用(yong)了(le)(le)軸對(dui)稱噴(pen)管,能夠垂直下(xia)(xia)偏提(ti)供主(zhu)要升(sheng)(sheng)力(li)。既(ji)然驗證機采用(yong)了(le)(le)以F119-PW-100發(fa)動(dong)(dong)機為基礎的(de)(de)(de)改進型號,在F-35被確定贏得聯合打擊戰斗(dou)機合同之后,動(dong)(dong)力(li)系統沿用(yong)原來的(de)(de)(de)發(fa)展思路就成了(le)(le)水到(dao)渠成的(de)(de)(de)事(shi)情,這就是F135發(fa)動(dong)(dong)機項目的(de)(de)(de)開端。
F135發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)是F119發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)的衍(yan)生型。F119發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)由(you)3級(ji)(ji)(ji)風(feng)扇、6級(ji)(ji)(ji)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)、帶氣動(dong)(dong)(dong)噴嘴、浮(fu)壁式火焰筒的環(huan)形燃(ran)(ran)燒室(shi)、單(dan)(dan)級(ji)(ji)(ji)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪、高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪轉向相反的單(dan)(dan)級(ji)(ji)(ji)低(di)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪、加力(li)燃(ran)(ran)燒室(shi)與二維矢量(liang)噴管(guan)等(deng)(deng)組成。整臺發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)分為:風(feng)扇、核心機(ji)(ji)、低(di)壓(ya)(ya)(ya)渦(wo)(wo)輪、加力(li)燃(ran)(ran)燒室(shi)、尾(wei)噴管(guan)和附(fu)件傳動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)匣等(deng)(deng)6個單(dan)(dan)元體(ti),另外還有附(fu)件、FADEC及發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)監測系統。其加力(li)推力(li)155.7千(qian)牛,中(zhong)間推力(li)104.0千(qian)牛,總壓(ya)(ya)(ya)比35,涵道比0.3,渦(wo)(wo)輪前(qian)溫1850-1950K,最大直徑1.13米,長度4.826米、重量(liang)1460千(qian)克。
F135發(fa)動機(ji)(ji)采用(yong)與F119發(fa)動機(ji)(ji)基本相同(tong)(tong)的(de)核心機(ji)(ji)。為提高推力,增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)發(fa)動機(ji)(ji)的(de)空氣(qi)流量(liang)和涵道比,提高了(le)(le)(le)發(fa)動機(ji)(ji)的(de)工(gong)作溫度;為了(le)(le)(le)獲(huo)得(de)短距起(qi)飛和垂(chui)直著(zhu)陸能力,垂(chui)直起(qi)降型增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)新穎的(de)升力風(feng)(feng)扇(shan)、三軸(zhou)承旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)噴管、滾轉(zhuan)(zhuan)控制(zhi)噴管。其3級風(feng)(feng)扇(shan)采用(yong)超中等展弦比、前掠葉片、線性摩擦焊的(de)整體葉盤和失諧(xie)技術(shu),在(zai)保(bao)持原風(feng)(feng)扇(shan)的(de)高級壓比、高效率、大(da)喘振裕(yu)度和輕質量(liang)的(de)同(tong)(tong)時,將風(feng)(feng)扇(shan)的(de)截面(mian)面(mian)積增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)10%-20%。6級壓氣(qi)機(ji)(ji)與F119發(fa)動機(ji)(ji)的(de)基本相同(tong)(tong)。
燃燒(shao)室在(zai)F119發動(dong)機(ji)三維高(gao)紊流(liu)度(du)、高(gao)旋流(liu)結構(gou)(gou)的(de)(de)浮動(dong)壁燃燒(shao)室的(de)(de)基礎上(shang),采用(yong)了(le)高(gao)燃油空氣比燃燒(shao)室技(ji)術,在(zai)提供小(xiao)的(de)(de)分布因子和所(suo)要求(qiu)的(de)(de)徑向剖面(mian)的(de)(de)同(tong)時,滿足(zu)了(le)效(xiao)率目(mu)標(biao)。高(gao)、低(di)壓(ya)渦(wo)輪采用(yong)對轉結構(gou)(gou),“超冷”高(gao)壓(ya)渦(wo)輪轉子葉片和導流(liu)葉片采用(yong)計(ji)算流(liu)體力學(CFD)方法設計(ji),利用(yong)高(gao)溫(wen)材(cai)料(liao)(可能(neng)為CMSX-4鑄(zhu)(zhu)造(zao)合(he)金)鑄(zhu)(zhu)造(zao),已在(zai)改進的(de)(de)F119發動(dong)機(ji)上(shang)得到(dao)驗證,在(zai)提高(gao)耐久性的(de)(de)同(tong)時,能(neng)夠明顯提高(gao)工作溫(wen)度(du)(約為110℃)。低(di)壓(ya)渦(wo)輪增(zeng)加1級(ji),變為2級(ji),以(yi)適應增(zeng)大的(de)(de)風(feng)扇帶來的(de)(de)驅動(dong)負荷。
F135發動機(ji)推(tui)(tui)比10.5、加力推(tui)(tui)力19噸(dun)級(ji)別、最大推(tui)(tui)力(無加力)13噸(dun)級(ji)別、質量(liang)1700千(qian)克(ke),其(qi)19噸(dun)的加力推(tui)(tui)力目前沒有任何實際(ji)(ji)裝備戰斗(dou)機(ji)的加力渦扇發動機(ji)能夠企及。不過值得一(yi)提的是(shi),F135相(xiang)對(dui)于F119雖然(ran)推(tui)(tui)力大幅度提高,但(dan)是(shi)實際(ji)(ji)上是(shi)在同樣核心機(ji)基(ji)礎上用流(liu)量(liang)、高速(su)性能換(huan)推(tui)(tui)力。F135雖然(ran)推(tui)(tui)力超群,但(dan)是(shi)其(qi)高速(su)性能卻是(shi)下降(jiang)的。
STOVL型F135-PW-600為(wei)了滿足垂(chui)直起降(jiang)要求,設計了升(sheng)力(li)(li)(li)風扇(shan)+發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)噴(pen)管(guan)(guan)下偏(pian)+調姿噴(pen)管(guan)(guan)的(de)垂(chui)直起降(jiang)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)方(fang)案(an)。升(sheng)力(li)(li)(li)風扇(shan)由(you)涵(han)道(dao)、風扇(shan)、D形噴(pen)管(guan)(guan)、聯軸(zhou)器(qi)、作(zuo)(zuo)動(dong)(dong)(dong)裝置和伺服(fu)系統組成,由(you)主發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)F135的(de)2級低壓渦輪驅動(dong)(dong)(dong);升(sheng)力(li)(li)(li)風扇(shan)直徑為(wei)1.27m,可(ke)以(yi)向(xiang)前偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)13°,向(xiang)后(hou)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)30°,在STOVL工作(zuo)(zuo)狀態下使戰斗(dou)機(ji)上方(fang)的(de)冷氣(qi)流以(yi)230kg/s的(de)流量垂(chui)直向(xiang)下噴(pen)出,產生(sheng)90千牛(niu)的(de)升(sheng)力(li)(li)(li);3軸(zhou)承偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)噴(pen)管(guan)(guan)垂(chui)直向(xiang)下偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(最多(duo)可(ke)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)95度(du),可(ke)左右各偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)10度(du)),產生(sheng)71.1千牛(niu)的(de)升(sheng)力(li)(li)(li);該噴(pen)管(guan)(guan)可(ke)使發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的(de)排氣(qi)從(cong)(cong)水(shui)平(ping)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)到垂(chui)直甚(shen)至向(xiang)前,可(ke)以(yi)使推力(li)(li)(li)從(cong)(cong)水(shui)平(ping)方(fang)向(xiang)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)到垂(chui)直向(xiang)后(hou)。
此(ci)外(wai),每側翼根(gen)處的滾轉控(kong)制(zhi)(zhi)噴管利用發動機壓氣(qi)機的引(yin)氣(qi),也可提供16.7kN的推(tui)力;在控(kong)制(zhi)(zhi)桿端的噴管差動地打開(kai)和(he)(he)關閉,實現(xian)滾轉控(kong)制(zhi)(zhi);通(tong)過(guo)偏轉噴管偏航實現(xian)偏航控(kong)制(zhi)(zhi);通(tong)過(guo)升(sheng)力風扇和(he)(he)發動機推(tui)力分離(li)器實現(xian)俯仰控(kong)制(zhi)(zhi)。包括主發動機在內的整個(ge)推(tui)進系統的長度為9.37m,懸停總(zong)推(tui)力為175.3千牛(niu),短(duan)距起飛推(tui)力為169.5千牛(niu)。
2005年11月底,普拉(la)特·惠特尼公司完成對F135的總裝。
2006年3月,F135發動機進行了數千小時(shi)的靜態測試實驗。
2006年10月(yue),F135被首次安裝在(zai)飛機(ji)上進行(xing)飛行(xing)測試(shi),并(bing)且測試(shi)成功。
最大加力推力(kN):178(原型)、191.3(量(liang)產型)
中間推力(kN):115(原型(xing))、128.1(量產型(xing))
進氣口(kou)直徑(m):1.17
長度(m):5.59
外徑(m):1.30
涵道比:0.57
總壓比:28
推重比(bi):10.5(原型(xing))、11.7(量產型(xing))
質量(kg):1730(原型)、1670(量產型)