F135是由由美國(guo)普(pu)拉特(te)·惠特(te)尼公司研(yan)制的(de)(de)(de)加力渦扇發(fa)動機(ji),最(zui)大推(tui)力超(chao)過18噸(4萬磅),F135發(fa)動機(ji)是基于F-22的(de)(de)(de)F119發(fa)動機(ji)的(de)(de)(de)核心機(ji)和主要結構研(yan)制的(de)(de)(de)。由于海軍(jun)陸(lu)戰隊與(yu)英(ying)國(guo)皇家海軍(jun)預(yu)計(ji)采用的(de)(de)(de)F-35B必(bi)須能夠垂直(zhi)起(qi)降(jiang)(jiang),因此F135也可以(yi)加上向下彎折(zhe)的(de)(de)(de)三軸承旋(xuan)轉噴管。但(dan)是這個(ge)噴管只(zhi)有在垂直(zhi)起(qi)降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)場合(he)使用,可以(yi)大大地縮短起(qi)飛(fei)/降(jiang)(jiang)落距(ju)離。其(qi)他F-35則(ze)不使用這項(xiang)設(she)計(ji)。
F135使用了(le)(le)F119的(de)(de)核心機,配合高(gao)效(xiao)的(de)(de)6級(ji)(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機,1級(ji)(ji)高(gao)壓(ya)渦(wo)輪和高(gao)效(xiao)的(de)(de)風扇(由一個2級(ji)(ji)的(de)(de)低壓(ya)渦(wo)輪驅(qu)動(dong))。F135采用了(le)(le)BAE系統(tong)公(gong)司的(de)(de)全權(quan)數(shu)字(zi)式(shi)發動(dong)機控制系統(tong)(FADEC),為了(le)(le)提高(gao)發動(dong)機的(de)(de)可靠(kao)性(xing)和可保障性(xing),F135大量(liang)采用外場可替換(huan)部(bu)件(jian)(LRC),其零部(bu)件(jian)數(shu)量(liang)比F119減少(shao)了(le)(le)大約40%。按(an)照(zhao)計(ji)劃,F135有三個不同的(de)(de)型(xing)號,F135一PW一100將作(zuo)為F-35A空軍型(xing)的(de)(de)動(dong)力(li)系統(tong);F135一PW一400將作(zuo)為F-35C海軍艦載型(xing)的(de)(de)動(dong)力(li);而(er)F135一PW一600將作(zuo)為F-35B海軍陸戰隊短距起飛(fei)/垂直(zhi)降落型(xing)的(de)(de)動(dong)力(li)。
對于F135的(de)(de)由(you)來,其(qi)使用了部(bu)分(fen)前蘇聯R79發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)技(ji)術(shu)是毫無疑問的(de)(de),洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希(xi)(xi)德也(ye)對此供認(ren)(ren)不諱。但互聯網(wang)上(shang)有(you)一(yi)種(zhong)錯誤的(de)(de)認(ren)(ren)識,認(ren)(ren)為其(qi)完(wan)全(quan)仿制了前蘇聯雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141使用的(de)(de)R79V-300發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)。這一(yi)認(ren)(ren)識的(de)(de)源頭是:蘇聯解體(ti)后,洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希(xi)(xi)德的(de)(de)人隨(sui)同美國政府官員參觀了雅(ya)科夫(fu)(fu)列(lie)夫(fu)(fu)設(she)計(ji)局和(he)(he)其(qi)他一(yi)些俄羅斯航空企(qi)業,他們有(you)機(ji)(ji)會接觸了雅(ya)科夫(fu)(fu)列(lie)夫(fu)(fu)的(de)(de)技(ji)術(shu)和(he)(he)設(she)計(ji)。當時(shi)雅(ya)科夫(fu)(fu)列(lie)夫(fu)(fu)設(she)計(ji)局正尋找資金來維持(chi)雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141項目,該型還沒獲(huo)得(de)任何(he)訂單(dan)。洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希(xi)(xi)德公司用少量(liang)資金就換取了雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141的(de)(de)性(xing)能(neng)數據(ju)和(he)(he)部(bu)分(fen)設(she)計(ji)數據(ju),俄國人也(ye)允許美國政府人員研究(jiu)這些資。因此,洛(luo)克(ke)(ke)(ke)希(xi)(xi)德·馬丁公司的(de)(de)X-35的(de)(de)短距起(qi)飛/垂直降落設(she)計(ji)應該吸收(shou)了一(yi)部(bu)分(fen)雅(ya)克(ke)(ke)(ke)-141的(de)(de)現有(you)成果。但普拉特·惠特尼公司的(de)(de)F135發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)只是吸取了R79V-300發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)部(bu)分(fen)技(ji)術(shu),兩者結構和(he)(he)尺寸(cun)并(bing)不完(wan)全(quan)相同,且R-79V-300發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)涵道比較高,達(da)到0.81;渦輪進口溫度(du)較低,為1620K;推(tui)重(zhong)比只有(you)5.64,難以(yi)成為一(yi)種(zhong)合格的(de)(de)第四代航空發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)。
F135發動(dong)機因F-35的(de)需求而啟動(dong)。
在聯合(he)攻擊戰斗機(ji)(JSF,Joint Strike Fighter)項目中,美國國防部(bu)一直致力于尋求(qiu)一種(zhong)(zhong)全壽(shou)命周(zhou)期(qi)耗費低(di)廉合(he)理、并且能(neng)夠(gou)同時滿(man)足三(san)個不同軍種(zhong)(zhong)使用要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)設計(ji)方案。因(yin)此(ci),這款全新戰斗機(ji)的(de)(de)(de)設計(ji)必須包含(han)常規起降(jiang)型(xing)(xing)(CTOL)、艦(jian)載型(xing)(xing)(CV)和短(duan)距起飛(fei)(fei)/垂(chui)直降(jiang)落(luo)型(xing)(xing)(STOVL)等(deng)三(san)種(zhong)(zhong)不同型(xing)(xing)號,而且所有功能(neng)的(de)(de)(de)實現都必須首(shou)先滿(man)足價格的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。因(yin)此(ci)參與競標的(de)(de)(de)兩款飛(fei)(fei)機(ji)中,無論(lun)是洛克希德·馬丁公司(si)的(de)(de)(de)X-35還是波(bo)音公司(si)的(de)(de)(de)X-32驗證機(ji),均采用了成本較低(di)且能(neng)兼(jian)顧短(duan)距起飛(fei)(fei)/垂(chui)直降(jiang)落(luo)要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)單發布局。
在聯(lian)合攻(gong)擊戰(zhan)斗機項目驗證機研制之時,世界上(shang)唯一可以滿(man)(man)足性能要求(qiu)(qiu)的發(fa)動機就(jiu)是(shi)普·惠公(gong)司研制的F119-PW-100發(fa)動機,F119-PW-100也是(shi)人類歷史上(shang)最(zui)早投入使用(yong)的推重比超過10的小(xiao)涵(han)道比加力渦扇(shan)發(fa)動機。由于兩(liang)家(jia)競爭公(gong)司對飛(fei)機的要求(qiu)(qiu)不(bu)(bu)同(tong),從而要求(qiu)(qiu)普·惠公(gong)司研制2種略有(you)不(bu)(bu)同(tong)的F-119改進型(xing)以滿(man)(man)足每個競爭者各自的需要。波音(yin)型(xing)F-119發(fa)動機的代號是(shi)JSF/119-SE614,洛克希德·馬丁型(xing)的代號是(shi)JSF/F119-SE611。
這兩(liang)種型別(bie)的(de)(de)(de)發動機(ji)(ji)之所(suo)以要(yao)存(cun)在這些差異,主要(yao)是因為兩(liang)個(ge)JSF機(ji)(ji)體(ti)制(zhi)造(zao)商所(suo)采用(yong)的(de)(de)(de)垂直(zhi)升(sheng)力系統(tong)方案有所(suo)不同。波音公司采用(yong)了類似(si)海鷂戰斗機(ji)(ji)的(de)(de)(de)多個(ge)矢量噴管下(xia)偏垂直(zhi)起飛(fei)方案,整(zheng)體(ti)來看(kan)比較復雜(za)。X-32使用(yong)多個(ge)引氣(qi)管道(dao)將發動機(ji)(ji)燃燒(shao)室出(chu)(chu)口燃氣(qi)引出(chu)(chu)到位于飛(fei)機(ji)(ji)重(zhong)心位置的(de)(de)(de)向下(xia)噴管提供垂直(zhi)起降的(de)(de)(de)主要(yao)升(sheng)力,另外(wai)由數個(ge)小引氣(qi)通道(dao)將發動機(ji)(ji)風扇(shan)和加力燃燒(shao)室的(de)(de)(de)氣(qi)流引出(chu)(chu)為飛(fei)機(ji)(ji)提供升(sheng)力補充(chong)和姿態控制(zhi)。
而洛(luo)克(ke)希(xi)德(de)·馬丁公司(si)的(de)(de)X-35采用(yong)了(le)發動機主(zhu)(zhu)軸驅動的(de)(de)升力(li)(li)風扇+發動機噴管下(xia)偏來(lai)實現垂(chui)直起(qi)降。洛(luo)克(ke)希(xi)德(de)·馬丁公司(si)使(shi)用(yong)的(de)(de)發動機JSF/F119-SE611采用(yong)了(le)軸對稱噴管,能夠垂(chui)直下(xia)偏提供(gong)主(zhu)(zhu)要(yao)升力(li)(li)。既然驗證(zheng)機采用(yong)了(le)以F119-PW-100發動機為基礎的(de)(de)改進型(xing)號,在F-35被(bei)確定(ding)贏得(de)聯合打擊戰斗(dou)機合同(tong)之后,動力(li)(li)系統沿用(yong)原來(lai)的(de)(de)發展思路就成了(le)水到渠(qu)成的(de)(de)事情,這就是F135發動機項目的(de)(de)開端。
F135發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)是F119發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)的(de)衍(yan)生型(xing)。F119發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)由3級(ji)風(feng)扇、6級(ji)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機(ji)、帶(dai)氣動(dong)(dong)噴嘴(zui)、浮壁式火焰筒的(de)環形(xing)燃燒室、單級(ji)高壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)、高壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)轉向相反的(de)單級(ji)低壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)、加(jia)力燃燒室與二維矢(shi)量(liang)(liang)噴管(guan)等(deng)組成。整(zheng)臺發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)分為:風(feng)扇、核心(xin)機(ji)、低壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)、加(jia)力燃燒室、尾噴管(guan)和附件傳動(dong)(dong)機(ji)匣(xia)等(deng)6個單元體,另外還有(you)附件、FADEC及發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)監測系統。其(qi)加(jia)力推力155.7千牛,中(zhong)間推力104.0千牛,總壓(ya)(ya)比(bi)35,涵道(dao)比(bi)0.3,渦(wo)輪(lun)前溫1850-1950K,最大直徑1.13米,長(chang)度(du)4.826米、重量(liang)(liang)1460千克。
F135發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)采(cai)用與F119發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)基本相(xiang)同的(de)核心機(ji)。為提高(gao)推(tui)力,增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的(de)空氣流量(liang)和(he)涵道比(bi)(bi),提高(gao)了(le)(le)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)溫度;為了(le)(le)獲(huo)得短距起飛和(he)垂直著陸能力,垂直起降型增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)新穎(ying)的(de)升力風(feng)扇、三軸承(cheng)旋轉(zhuan)噴管(guan)、滾轉(zhuan)控制噴管(guan)。其3級(ji)風(feng)扇采(cai)用超中等展弦比(bi)(bi)、前掠葉片、線性摩擦焊的(de)整(zheng)體葉盤和(he)失諧(xie)技術,在保持(chi)原風(feng)扇的(de)高(gao)級(ji)壓比(bi)(bi)、高(gao)效(xiao)率(lv)、大喘振裕度和(he)輕質量(liang)的(de)同時,將風(feng)扇的(de)截面面積增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)10%-20%。6級(ji)壓氣機(ji)與F119發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的(de)基本相(xiang)同。
燃(ran)燒(shao)室在(zai)F119發動(dong)機(ji)三維高(gao)(gao)紊流度(du)、高(gao)(gao)旋流結(jie)構的(de)(de)(de)浮動(dong)壁燃(ran)燒(shao)室的(de)(de)(de)基礎上,采用了高(gao)(gao)燃(ran)油空氣(qi)比燃(ran)燒(shao)室技術(shu),在(zai)提(ti)供小的(de)(de)(de)分布因子(zi)和所要求的(de)(de)(de)徑向剖面的(de)(de)(de)同(tong)時,滿足了效(xiao)率目標。高(gao)(gao)、低(di)(di)壓(ya)(ya)渦輪(lun)采用對轉(zhuan)結(jie)構,“超冷(leng)”高(gao)(gao)壓(ya)(ya)渦輪(lun)轉(zhuan)子(zi)葉片和導流葉片采用計算流體力學(CFD)方法設計,利用高(gao)(gao)溫材料(可能為CMSX-4鑄造合(he)金(jin))鑄造,已在(zai)改進的(de)(de)(de)F119發動(dong)機(ji)上得到驗(yan)證(zheng),在(zai)提(ti)高(gao)(gao)耐久性的(de)(de)(de)同(tong)時,能夠明顯提(ti)高(gao)(gao)工作溫度(du)(約為110℃)。低(di)(di)壓(ya)(ya)渦輪(lun)增(zeng)加1級(ji),變(bian)為2級(ji),以適應增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)風扇(shan)帶來的(de)(de)(de)驅動(dong)負荷。
F135發動(dong)機推比10.5、加(jia)力(li)(li)(li)推力(li)(li)(li)19噸(dun)(dun)級(ji)別(bie)、最大推力(li)(li)(li)(無加(jia)力(li)(li)(li))13噸(dun)(dun)級(ji)別(bie)、質量1700千(qian)克,其19噸(dun)(dun)的加(jia)力(li)(li)(li)推力(li)(li)(li)目(mu)前沒有(you)任何實(shi)際(ji)裝備(bei)戰斗機的加(jia)力(li)(li)(li)渦扇發動(dong)機能(neng)夠(gou)企及。不過值得一提的是(shi)(shi),F135相對于F119雖然推力(li)(li)(li)大幅(fu)度提高(gao)(gao),但是(shi)(shi)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)(shi)在(zai)同樣核心機基礎上(shang)用流量、高(gao)(gao)速(su)性能(neng)換推力(li)(li)(li)。F135雖然推力(li)(li)(li)超群,但是(shi)(shi)其高(gao)(gao)速(su)性能(neng)卻(que)是(shi)(shi)下降的。
STOVL型F135-PW-600為(wei)了滿足垂(chui)(chui)直(zhi)起(qi)降(jiang)要求,設計了升力(li)(li)風扇+發動機(ji)噴(pen)管(guan)(guan)(guan)下(xia)偏(pian)(pian)(pian)(pian)+調(diao)姿噴(pen)管(guan)(guan)(guan)的(de)垂(chui)(chui)直(zhi)起(qi)降(jiang)動力(li)(li)方(fang)案。升力(li)(li)風扇由涵道、風扇、D形噴(pen)管(guan)(guan)(guan)、聯軸器、作動裝置(zhi)和伺服系統組成,由主發動機(ji)F135的(de)2級低壓(ya)渦(wo)輪驅動;升力(li)(li)風扇直(zhi)徑為(wei)1.27m,可以向(xiang)前偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉13°,向(xiang)后偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉30°,在STOVL工(gong)作狀態(tai)下(xia)使(shi)戰斗機(ji)上(shang)方(fang)的(de)冷氣流以230kg/s的(de)流量垂(chui)(chui)直(zhi)向(xiang)下(xia)噴(pen)出,產(chan)(chan)生90千(qian)牛的(de)升力(li)(li);3軸承偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉噴(pen)管(guan)(guan)(guan)垂(chui)(chui)直(zhi)向(xiang)下(xia)偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉(最(zui)多可偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉95度(du),可左(zuo)右各偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉10度(du)),產(chan)(chan)生71.1千(qian)牛的(de)升力(li)(li);該噴(pen)管(guan)(guan)(guan)可使(shi)發動機(ji)的(de)排氣從水平偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉到垂(chui)(chui)直(zhi)甚至向(xiang)前,可以使(shi)推力(li)(li)從水平方(fang)向(xiang)偏(pian)(pian)(pian)(pian)轉到垂(chui)(chui)直(zhi)向(xiang)后。
此外,每側翼根處的(de)滾(gun)轉(zhuan)控(kong)制噴管利(li)用(yong)發動機壓氣(qi)機的(de)引氣(qi),也可提供16.7kN的(de)推力(li);在(zai)控(kong)制桿(gan)端(duan)的(de)噴管差(cha)動地(di)打開和關閉,實現滾(gun)轉(zhuan)控(kong)制;通過偏(pian)(pian)轉(zhuan)噴管偏(pian)(pian)航實現偏(pian)(pian)航控(kong)制;通過升(sheng)力(li)風扇和發動機推力(li)分離(li)器(qi)實現俯仰控(kong)制。包括(kuo)主發動機在(zai)內的(de)整個(ge)推進系統的(de)長度為(wei)9.37m,懸停總推力(li)為(wei)175.3千(qian)牛,短(duan)距起飛推力(li)為(wei)169.5千(qian)牛。
2005年(nian)11月底,普拉特·惠特尼公司(si)完成(cheng)對(dui)F135的總裝。
2006年3月,F135發動機進(jin)行了數千小(xiao)時的靜態測試(shi)實(shi)驗。
2006年(nian)10月,F135被首次安裝在飛機上(shang)進行飛行測試,并且(qie)測試成(cheng)功。
最(zui)大加力推力(kN):178(原型(xing)(xing))、191.3(量(liang)產(chan)型(xing)(xing))
中間推力(kN):115(原型)、128.1(量產型)
進(jin)氣口直(zhi)徑(jing)(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(yuan)型)、11.7(量(liang)產型)
質量(kg):1730(原型)、1670(量產型)