F135是(shi)由由美國(guo)普拉特·惠特尼公司研(yan)制的加(jia)力渦扇發(fa)(fa)動機,最大(da)(da)推(tui)力超(chao)過18噸(4萬磅(bang)),F135發(fa)(fa)動機是(shi)基于F-22的F119發(fa)(fa)動機的核心機和主要結構研(yan)制的。由于海軍(jun)陸戰隊(dui)與英國(guo)皇(huang)家海軍(jun)預(yu)計采用(yong)的F-35B必須(xu)能夠垂直(zhi)起降,因此F135也(ye)可以加(jia)上向下彎折的三(san)軸(zhou)承旋轉噴管(guan)。但是(shi)這(zhe)個噴管(guan)只(zhi)有(you)在垂直(zhi)起降的場合使用(yong),可以大(da)(da)大(da)(da)地縮短起飛/降落距離。其他(ta)F-35則(ze)不使用(yong)這(zhe)項(xiang)設計。
F135使(shi)用了(le)F119的(de)核心機,配(pei)合高效(xiao)的(de)6級高壓壓氣機,1級高壓渦輪和(he)高效(xiao)的(de)風(feng)扇(由一(yi)(yi)個2級的(de)低壓渦輪驅動(dong))。F135采用了(le)BAE系(xi)統公司的(de)全權數字式發(fa)動(dong)機控制系(xi)統(FADEC),為(wei)了(le)提高發(fa)動(dong)機的(de)可(ke)靠性和(he)可(ke)保障性,F135大量采用外場可(ke)替換(huan)部件(LRC),其零部件數量比F119減(jian)少(shao)了(le)大約40%。按照計劃,F135有(you)三個不同的(de)型號,F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)100將作為(wei)F-35A空軍型的(de)動(dong)力(li)系(xi)統;F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)400將作為(wei)F-35C海軍艦載(zai)型的(de)動(dong)力(li);而(er)F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)600將作為(wei)F-35B海軍陸戰隊短距起飛/垂直(zhi)降落型的(de)動(dong)力(li)。
對于F135的(de)(de)由來,其使用了(le)部分前(qian)蘇(su)(su)聯(lian)R79發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)技術(shu)是(shi)毫(hao)無疑問的(de)(de),洛克(ke)希德(de)也對此供認(ren)不(bu)諱。但互聯(lian)網上有(you)一種錯誤的(de)(de)認(ren)識,認(ren)為其完全仿制了(le)前(qian)蘇(su)(su)聯(lian)雅(ya)(ya)克(ke)-141使用的(de)(de)R79V-300發(fa)動(dong)(dong)機。這(zhe)一認(ren)識的(de)(de)源頭是(shi):蘇(su)(su)聯(lian)解體后,洛克(ke)希德(de)的(de)(de)人(ren)隨同美國(guo)政府(fu)官員(yuan)(yuan)參觀了(le)雅(ya)(ya)科夫列夫設(she)計(ji)(ji)局(ju)和其他(ta)一些俄(e)羅斯航空(kong)企(qi)業,他(ta)們(men)有(you)機會(hui)接觸了(le)雅(ya)(ya)科夫列夫的(de)(de)技術(shu)和設(she)計(ji)(ji)。當時雅(ya)(ya)科夫列夫設(she)計(ji)(ji)局(ju)正尋找(zhao)資(zi)金來維(wei)持雅(ya)(ya)克(ke)-141項目,該型還沒獲得任何訂(ding)單(dan)。洛克(ke)希德(de)公司(si)(si)用少量資(zi)金就換(huan)取了(le)雅(ya)(ya)克(ke)-141的(de)(de)性能(neng)數據和部分設(she)計(ji)(ji)數據,俄(e)國(guo)人(ren)也允許(xu)美國(guo)政府(fu)人(ren)員(yuan)(yuan)研究這(zhe)些資(zi)。因此,洛克(ke)希德(de)·馬丁(ding)公司(si)(si)的(de)(de)X-35的(de)(de)短距起飛/垂直降落設(she)計(ji)(ji)應該吸(xi)收了(le)一部分雅(ya)(ya)克(ke)-141的(de)(de)現有(you)成(cheng)果(guo)。但普(pu)拉特·惠特尼公司(si)(si)的(de)(de)F135發(fa)動(dong)(dong)機只是(shi)吸(xi)取了(le)R79V-300發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)部分技術(shu),兩(liang)者結構和尺寸并不(bu)完全相(xiang)同,且(qie)R-79V-300發(fa)動(dong)(dong)機涵(han)道比較(jiao)高(gao),達到0.81;渦輪進(jin)口溫(wen)度較(jiao)低,為1620K;推重(zhong)比只有(you)5.64,難以成(cheng)為一種合格的(de)(de)第四代航空(kong)發(fa)動(dong)(dong)機。
F135發(fa)動(dong)機因F-35的需求而啟動(dong)。
在聯合攻(gong)擊戰斗機(JSF,Joint Strike Fighter)項目中(zhong)(zhong),美國(guo)(guo)國(guo)(guo)防(fang)部(bu)一(yi)直(zhi)致力于尋求(qiu)(qiu)一(yi)種全(quan)壽命周期耗費低(di)廉合理、并且能夠(gou)同時滿足三個不同軍種使(shi)用要求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)設計(ji)方案(an)。因(yin)此,這款全(quan)新戰斗機的(de)(de)(de)(de)設計(ji)必(bi)須包含(han)常規起(qi)降(jiang)型(xing)(CTOL)、艦載(zai)型(xing)(CV)和(he)短距(ju)起(qi)飛(fei)/垂直(zhi)降(jiang)落(luo)型(xing)(STOVL)等三種不同型(xing)號(hao),而且所(suo)有(you)功(gong)能的(de)(de)(de)(de)實現都必(bi)須首先滿足價(jia)格的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)。因(yin)此參(can)與競標(biao)的(de)(de)(de)(de)兩款飛(fei)機中(zhong)(zhong),無論是洛克希德·馬丁公(gong)司的(de)(de)(de)(de)X-35還是波音公(gong)司的(de)(de)(de)(de)X-32驗證機,均(jun)采用了成本較(jiao)低(di)且能兼顧短距(ju)起(qi)飛(fei)/垂直(zhi)降(jiang)落(luo)要求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)單(dan)發布局。
在聯合攻(gong)擊戰斗(dou)機(ji)項(xiang)目驗證(zheng)機(ji)研制之時,世界上唯一可以(yi)滿足性(xing)能要求的(de)(de)發動機(ji)就是普·惠公(gong)司(si)研制的(de)(de)F119-PW-100發動機(ji),F119-PW-100也是人類歷史上最(zui)早投(tou)入使用的(de)(de)推重比超過(guo)10的(de)(de)小涵道比加力渦扇發動機(ji)。由(you)于兩(liang)家競爭公(gong)司(si)對飛機(ji)的(de)(de)要求不(bu)同,從(cong)而要求普·惠公(gong)司(si)研制2種略有不(bu)同的(de)(de)F-119改進型以(yi)滿足每個競爭者各自的(de)(de)需要。波音型F-119發動機(ji)的(de)(de)代號(hao)是JSF/119-SE614,洛克希德·馬丁型的(de)(de)代號(hao)是JSF/F119-SE611。
這兩種(zhong)型別(bie)的(de)(de)(de)(de)發(fa)動機(ji)(ji)之所(suo)以要存(cun)在這些(xie)差異,主要是因為兩個(ge)JSF機(ji)(ji)體制造商所(suo)采(cai)用的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)升力系統(tong)方案(an)有所(suo)不同。波音公(gong)司采(cai)用了類似海鷂戰斗(dou)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)多個(ge)矢量噴管(guan)(guan)下偏垂直(zhi)起(qi)飛方案(an),整體來看比(bi)較復雜。X-32使用多個(ge)引(yin)氣管(guan)(guan)道(dao)將(jiang)發(fa)動機(ji)(ji)燃燒室(shi)出口燃氣引(yin)出到位于(yu)飛機(ji)(ji)重心位置的(de)(de)(de)(de)向下噴管(guan)(guan)提供(gong)垂直(zhi)起(qi)降的(de)(de)(de)(de)主要升力,另外由數(shu)個(ge)小引(yin)氣通(tong)道(dao)將(jiang)發(fa)動機(ji)(ji)風扇和(he)加力燃燒室(shi)的(de)(de)(de)(de)氣流引(yin)出為飛機(ji)(ji)提供(gong)升力補充和(he)姿態控制。
而洛克希(xi)(xi)德(de)·馬丁公司的(de)(de)(de)X-35采(cai)用了發動機(ji)(ji)主(zhu)軸驅(qu)動的(de)(de)(de)升力風扇+發動機(ji)(ji)噴(pen)管(guan)下偏來實現(xian)垂直起降(jiang)。洛克希(xi)(xi)德(de)·馬丁公司使(shi)用的(de)(de)(de)發動機(ji)(ji)JSF/F119-SE611采(cai)用了軸對稱噴(pen)管(guan),能夠(gou)垂直下偏提供主(zhu)要升力。既然驗(yan)證機(ji)(ji)采(cai)用了以F119-PW-100發動機(ji)(ji)為(wei)基礎的(de)(de)(de)改進型號,在(zai)F-35被確(que)定贏得(de)聯合打擊戰(zhan)斗機(ji)(ji)合同(tong)之后,動力系統(tong)沿(yan)用原來的(de)(de)(de)發展思路就成了水到渠(qu)成的(de)(de)(de)事(shi)情(qing),這就是F135發動機(ji)(ji)項目的(de)(de)(de)開端(duan)。
F135發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機是F119發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機的衍生型。F119發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機由3級(ji)風扇(shan)、6級(ji)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機、帶(dai)氣動(dong)(dong)噴嘴、浮壁(bi)式火焰筒的環形燃(ran)燒(shao)(shao)室、單(dan)級(ji)高壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)、高壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)轉向(xiang)相反的單(dan)級(ji)低壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)、加(jia)力燃(ran)燒(shao)(shao)室與二維矢量噴管等(deng)組成。整臺發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機分為:風扇(shan)、核心機、低壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)、加(jia)力燃(ran)燒(shao)(shao)室、尾噴管和(he)附(fu)件傳動(dong)(dong)機匣(xia)等(deng)6個單(dan)元(yuan)體,另外還有附(fu)件、FADEC及發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)機監測系統。其加(jia)力推(tui)力155.7千(qian)牛,中(zhong)間推(tui)力104.0千(qian)牛,總壓(ya)(ya)比35,涵(han)道比0.3,渦(wo)輪(lun)(lun)前溫(wen)1850-1950K,最大(da)直徑1.13米(mi),長度4.826米(mi)、重量1460千(qian)克。
F135發(fa)(fa)動機(ji)(ji)采(cai)用與F119發(fa)(fa)動機(ji)(ji)基本(ben)相(xiang)同的(de)(de)核心機(ji)(ji)。為(wei)提高推力(li)(li),增加了(le)(le)發(fa)(fa)動機(ji)(ji)的(de)(de)空氣(qi)流量和涵(han)道比(bi)(bi),提高了(le)(le)發(fa)(fa)動機(ji)(ji)的(de)(de)工作溫度;為(wei)了(le)(le)獲得(de)短距(ju)起飛(fei)和垂(chui)直著陸能(neng)力(li)(li),垂(chui)直起降(jiang)型增加了(le)(le)新穎的(de)(de)升力(li)(li)風(feng)扇(shan)(shan)、三(san)軸承旋轉(zhuan)(zhuan)噴(pen)管、滾(gun)轉(zhuan)(zhuan)控(kong)制噴(pen)管。其3級(ji)風(feng)扇(shan)(shan)采(cai)用超(chao)中(zhong)等展弦比(bi)(bi)、前掠葉(xie)片、線性摩擦(ca)焊的(de)(de)整體葉(xie)盤和失諧技術,在(zai)保持原風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)高級(ji)壓(ya)比(bi)(bi)、高效(xiao)率、大喘振裕度和輕質量的(de)(de)同時(shi),將風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)截面面積增加了(le)(le)10%-20%。6級(ji)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)與F119發(fa)(fa)動機(ji)(ji)的(de)(de)基本(ben)相(xiang)同。
燃燒(shao)室(shi)在(zai)F119發(fa)動(dong)(dong)(dong)機三維高(gao)(gao)紊(wen)流(liu)度、高(gao)(gao)旋流(liu)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)浮動(dong)(dong)(dong)壁燃燒(shao)室(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)基礎上,采(cai)用(yong)了(le)高(gao)(gao)燃油空氣比(bi)燃燒(shao)室(shi)技術,在(zai)提(ti)供小的(de)(de)(de)(de)(de)分布因(yin)子和(he)所要求的(de)(de)(de)(de)(de)徑(jing)向剖(pou)面的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時,滿足(zu)了(le)效率目標。高(gao)(gao)、低壓(ya)渦(wo)輪采(cai)用(yong)對(dui)轉(zhuan)結構(gou),“超(chao)冷”高(gao)(gao)壓(ya)渦(wo)輪轉(zhuan)子葉片(pian)和(he)導流(liu)葉片(pian)采(cai)用(yong)計算流(liu)體力(li)學(CFD)方法設計,利(li)用(yong)高(gao)(gao)溫(wen)材(cai)料(可(ke)能為(wei)CMSX-4鑄造合金)鑄造,已(yi)在(zai)改進的(de)(de)(de)(de)(de)F119發(fa)動(dong)(dong)(dong)機上得(de)到驗證,在(zai)提(ti)高(gao)(gao)耐久(jiu)性的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時,能夠明顯提(ti)高(gao)(gao)工作溫(wen)度(約(yue)為(wei)110℃)。低壓(ya)渦(wo)輪增加1級,變為(wei)2級,以適(shi)應增大的(de)(de)(de)(de)(de)風(feng)扇帶來的(de)(de)(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)負(fu)荷(he)。
F135發動(dong)機推比10.5、加(jia)(jia)(jia)力(li)(li)(li)推力(li)(li)(li)19噸(dun)級(ji)別、最大推力(li)(li)(li)(無加(jia)(jia)(jia)力(li)(li)(li))13噸(dun)級(ji)別、質量1700千克,其19噸(dun)的加(jia)(jia)(jia)力(li)(li)(li)推力(li)(li)(li)目前沒(mei)有任何實際(ji)裝備戰斗機的加(jia)(jia)(jia)力(li)(li)(li)渦(wo)扇發動(dong)機能夠企及。不過值得(de)一提的是(shi)(shi),F135相對于(yu)F119雖然推力(li)(li)(li)大幅(fu)度提高(gao),但是(shi)(shi)實際(ji)上是(shi)(shi)在同樣核心機基礎上用(yong)流量、高(gao)速性能換(huan)推力(li)(li)(li)。F135雖然推力(li)(li)(li)超群,但是(shi)(shi)其高(gao)速性能卻是(shi)(shi)下降的。
STOVL型(xing)F135-PW-600為(wei)了滿足垂(chui)直(zhi)起降要求(qiu),設計了升(sheng)力(li)(li)(li)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)+發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)噴管(guan)下(xia)偏(pian)+調姿噴管(guan)的垂(chui)直(zhi)起降動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)方案。升(sheng)力(li)(li)(li)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)由涵道、風(feng)(feng)扇(shan)(shan)、D形噴管(guan)、聯軸器、作(zuo)動(dong)(dong)(dong)裝置(zhi)和(he)伺服系(xi)統組成,由主發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)F135的2級低壓渦輪(lun)驅動(dong)(dong)(dong);升(sheng)力(li)(li)(li)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)直(zhi)徑為(wei)1.27m,可以(yi)向(xiang)(xiang)(xiang)前偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)13°,向(xiang)(xiang)(xiang)后偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)30°,在STOVL工作(zuo)狀態下(xia)使(shi)戰斗(dou)機(ji)上(shang)方的冷氣流以(yi)230kg/s的流量(liang)垂(chui)直(zhi)向(xiang)(xiang)(xiang)下(xia)噴出,產(chan)生90千(qian)牛(niu)的升(sheng)力(li)(li)(li);3軸承偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)噴管(guan)垂(chui)直(zhi)向(xiang)(xiang)(xiang)下(xia)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)(最多可偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)95度,可左右各(ge)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)10度),產(chan)生71.1千(qian)牛(niu)的升(sheng)力(li)(li)(li);該噴管(guan)可使(shi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的排氣從水平(ping)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)到垂(chui)直(zhi)甚至向(xiang)(xiang)(xiang)前,可以(yi)使(shi)推力(li)(li)(li)從水平(ping)方向(xiang)(xiang)(xiang)偏(pian)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)到垂(chui)直(zhi)向(xiang)(xiang)(xiang)后。
此外,每側翼根處的滾轉控(kong)(kong)制噴(pen)管(guan)利用發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)壓氣機(ji)(ji)(ji)的引氣,也可(ke)提供16.7kN的推(tui)(tui)力(li);在控(kong)(kong)制桿端的噴(pen)管(guan)差動(dong)(dong)地打(da)開和關閉,實現(xian)滾轉控(kong)(kong)制;通(tong)過偏(pian)轉噴(pen)管(guan)偏(pian)航實現(xian)偏(pian)航控(kong)(kong)制;通(tong)過升力(li)風(feng)扇和發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)推(tui)(tui)力(li)分離器實現(xian)俯仰控(kong)(kong)制。包括主發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)在內的整(zheng)個推(tui)(tui)進(jin)系統的長度為(wei)9.37m,懸停(ting)總推(tui)(tui)力(li)為(wei)175.3千牛(niu),短(duan)距起(qi)飛推(tui)(tui)力(li)為(wei)169.5千牛(niu)。
2005年11月底(di),普拉特(te)·惠特(te)尼公司完成對F135的總裝。
2006年3月,F135發動機進(jin)行了數千小(xiao)時的靜態(tai)測(ce)試實(shi)驗。
2006年10月,F135被首次安(an)裝在飛(fei)機(ji)上進行飛(fei)行測(ce)試(shi),并且測(ce)試(shi)成功(gong)。
最(zui)大加(jia)力推力(kN):178(原型)、191.3(量(liang)產型)
中間(jian)推力(kN):115(原(yuan)型(xing))、128.1(量產型(xing))
進氣口直徑(m):1.17
長(chang)度(m):5.59
外徑(m):1.30
涵道比(bi):0.57
總壓比:28
推重(zhong)比:10.5(原型)、11.7(量產(chan)型)
質量(kg):1730(原(yuan)型)、1670(量產(chan)型)