F414是通(tong)用電氣公(gong)司為滿足(zu)美國海軍(jun)對F/A-18“大黃蜂”戰斗機最新發(fa)展型F/A-18E/F的要求而設(she)計(ji)的加力式渦輪(lun)風扇發(fa)動機。
F414發動機以GE公司的F404和F412為基礎,因此曾(ceng)被稱(cheng)為F404的Ⅱ型推力增長型。
1991年開始研(yan)制。
1993年5月20日(ri)首(shou)次試車。
計(ji)劃于(yu)1995年(nian)12月首次試(shi)飛。
1998年(nian)定型并交(jiao)付首臺生產型發動機。
通用電氣公司(si)在研制(zhi)F414時充分吸取F404積累的使用經驗,采用GE23A、YF120、F412以及其(qi)他軍、民(min)用發動機一些經過驗證的技(ji)術,因而(er)研制(zhi)工作(zuo)進展順(shun)利,投資少(shao)、研制(zhi)時間(jian)短,效果明顯。
F414的(de)(de)(de)(de)風(feng)扇與F118的(de)(de)(de)(de)相同(tong),第(di)1級風(feng)扇葉片帶中間凸臺,第(di)2和(he)第(di)3級為(wei)焊接的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體葉盤。通(tong)過1993年(nian)作的(de)(de)(de)(de)280多小時試驗(yan)(yan)證(zheng)明,這(zhe)種風(feng)扇的(de)(de)(de)(de)流量(liang)、效率、喘振裕度和(he)抗畸變(bian)能力均超過或(huo)達到(dao)預定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)目標,流量(liang)比F404-GE-400的(de)(de)(de)(de)大16%,重量(liang)輕20.4kg。F414的(de)(de)(de)(de)高(gao)壓壓氣(qi)機采(cai)用F412的(de)(de)(de)(de)7級設(she)計(ji)(ji)(ji),但(dan)前3級改為(wei)葉盤結(jie)(jie)構(gou),以(yi)減(jian)少榫頭(tou)漏氣(qi)、減(jian)輕重量(liang)和(he)提高(gao)效率。燃燒(shao)室和(he)高(gao)壓渦(wo)輪是(shi)以(yi)F412為(wei)基(ji)礎發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)(de),低(di)壓渦(wo)輪是(shi)一(yi)種先(xian)進(jin)設(she)計(ji)(ji)(ji)。加力燃燒(shao)室采(cai)用了(le)該公司為(wei)先(xian)進(jin)戰斗(dou)機設(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)F120發(fa)動(dong)機的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)。徑向火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)(ding)器可(ke)用風(feng)扇后空氣(qi)冷(leng)卻,中心環形火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)(ding)器沿圓(yuan)周做成12段(duan),可(ke)以(yi)自由膨脹,整(zheng)套火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)(ding)器可(ke)在發(fa)動(dong)機裝(zhuang)在飛機上(shang)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下進(jin)行更換,設(she)計(ji)(ji)(ji)壽命為(wei)2000h,5700次點火(huo)。海(hai)平面和(he)高(gao)空試驗(yan)(yan)證(zheng)明,這(zhe)種加力燃燒(shao)室不易發(fa)生振蕩燃燒(shao)。尾噴管(guan)的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)(ji)采(cai)用了(le)F110-GE-129 IPE的(de)(de)(de)(de)技(ji)術,裝(zhuang)有先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)(de)陶瓷基(ji)復合材(cai)料的(de)(de)(de)(de)尾噴管(guan)調節片。
F414的(de)核心機設計來自通(tong)(tong)用(yong)(yong)電氣的(de)F412非加力渦扇發動機,而(er)這種發動機是為麥(mai)道(dao)/通(tong)(tong)用(yong)(yong)動力A-12“復仇者(zhe)II”艦載(zai)隱身(shen)攻擊機研制的(de)。“復仇者(zhe)II”在1988年贏得了美國海軍先進(jin)戰(zhan)術飛機(ATA)的(de)競標,通(tong)(tong)用(yong)(yong)電氣為該機開始研制派生自F404的(de)F412。
環形。結構與F404的(de)相同(tong)。
3級(ji)軸(zhou)流(liu)(liu)式。第(di)1級(ji)風扇葉(xie)片可(ke)拆換,帶有中間凸臺(tai)。第(di)2和第(di)3級(ji)風扇為(wei)Ti17焊(han)接成整體的葉(xie)盤(pan)。增壓比比F404的高15%,約為(wei)4.025。3級(ji)靜子和轉子葉(xie)片均為(wei)三維流(liu)(liu)設計。
7級軸(zhou)流(liu)式。鈦合金整體中介機(ji)(ji)匣(xia)和對(dui)開的壓氣機(ji)(ji)機(ji)(ji)匣(xia)。前(qian)3級轉子(zi)(zi)為葉(xie)(xie)盤(pan)結構,是在鍛坯上用電化學(xue)加工出來的。后4級轉子(zi)(zi)葉(xie)(xie)片(pian)通過燕尾形(xing)榫頭與(yu)盤(pan)連接(jie)。前(qian)2級轉子(zi)(zi)葉(xie)(xie)片(pian)材料為Ti17,后5級為IN718。前(qian)3級靜(jing)子(zi)(zi)葉(xie)(xie)片(pian)材料為鈦合金。
環形(xing)。火焰(yan)筒材料為Hastelloy X。18個(ge)鑄造的渦流器,18個(ge)雙(shuang)錐燃油(you)噴嘴。火焰(yan)筒采用激(ji)光打孔(kong)的多孔(kong)結(jie)構進行冷卻。
1級軸(zhou)流式(shi)。采(cai)用氣(qi)膜加沖(chong)擊冷卻方式(shi)。轉子葉片和導(dao)向器葉片材料均為單晶材料,葉身上有物理(li)氣(qi)相沉積的隔(ge)熱(re)涂(tu)層。
1級(ji)軸流式。氣冷(leng)設計。轉子葉片(pian)和導(dao)向器葉片(pian)均有物(wu)理氣相沉積的(de)隔熱(re)涂層。
結構與(yu)F404的相同,火(huo)焰(yan)穩(wen)定(ding)(ding)器由中央(yang)環狀V形火(huo)焰(yan)穩(wen)定(ding)(ding)器與(yu)12根(gen)徑(jing)向火(huo)焰(yan)穩(wen)定(ding)(ding)器組成。徑(jing)向火(huo)焰(yan)穩(wen)定(ding)(ding)器用風扇空氣冷卻。
收(shou)-擴式(shi)可調尾噴管,陶(tao)瓷基復合(he)材料的尾噴管調節片。面積比(bi)為1.6。
雙通道全權數字式電子控制(FADEC),按風扇轉速和核心機(ji)(ji)壓(ya)比調節發動(dong)機(ji)(ji)工作,有故障(zhang)隔離功能。
在產(chan)F414的(de)尾噴管二級封嚴片(pian)是(shi)用(yong)陶瓷(ci)基(ji)復合材料(CMC)制(zhi)造(zao)的(de)。根據通(tong)用(yong)電氣的(de)說法,F414先(xian)后采用(yong)過兩種陶瓷(ci)基(ji)復合材料來(lai)制(zhi)造(zao)二級封嚴片(pian),首先(xian)是(shi)碳(tan)化(hua)(hua)硅/碳(tan)(SiC/C),也就(jiu)是(shi)陶瓷(ci)級碳(tan)化(hua)(hua)硅纖(xian)維增強的(de)碳(tan)基(ji)材;然后是(shi)氧(yang)化(hua)(hua)物/氧(yang)化(hua)(hua)物(Ox/Ox),也就(jiu)是(shi)使用(yong)氧(yang)化(hua)(hua)鋁-莫來(lai)石陶瓷(ci)纖(xian)維增強的(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋁-氧(yang)化(hua)(hua)硅基(ji)材。2011年生產(chan)的(de)F414開始安裝(zhuang)Ox/Ox材料制(zhi)造(zao)的(de)封嚴片(pian)。
但這(zhe)(zhe)兩種陶瓷(ci)基復(fu)合(he)材(cai)料還無法承(cheng)受高(gao)壓渦(wo)輪要面對的(de)(de)極(ji)端高(gao)溫(wen),無法制成(cheng)高(gao)壓渦(wo)輪壓片(pian)(pian)(pian)使(shi)用。通用電(dian)氣正在(zai)研究(jiu)更有(you)前途碳化硅(gui)/碳化硅(gui)(SiC/SiC)的(de)(de)陶瓷(ci)基復(fu)合(he)材(cai)料,即(ji)碳化硅(gui)纖維增強的(de)(de)碳化硅(gui)基材(cai)。這(zhe)(zhe)種材(cai)料在(zai)涂上合(he)適的(de)(de)環境障涂層(EBC)后(hou)能承(cheng)受極(ji)端高(gao)溫(wen),可以用來制造渦(wo)輪葉(xie)片(pian)(pian)(pian)、定子葉(xie)片(pian)(pian)(pian)或(huo)其(qi)他高(gao)溫(wen)部件。使(shi)用SiC/SiC材(cai)料制造的(de)(de)高(gao)壓渦(wo)輪葉(xie)片(pian)(pian)(pian)比(bi)鎳基高(gao)溫(wen)合(he)金(如因科鎳718合(he)金)葉(xie)片(pian)(pian)(pian)輕許多,而且(qie)更加堅固。
通用電(dian)(dian)氣(qi)(qi)表(biao)示(shi)SiC/SiC葉(xie)(xie)片(pian)能承(cheng)受(shou)的工作溫(wen)(wen)度(du)比高(gao)溫(wen)(wen)合金葉(xie)(xie)片(pian)高(gao)上許多,僅(jin)要求環境(jing)障(zhang)涂層(ceng)降低葉(xie)(xie)片(pian)工作溫(wen)(wen)度(du)149攝(she)氏(shi)度(du)就(jiu)能夠(gou)(gou)承(cheng)受(shou)1649攝(she)氏(shi)度(du)的大型噴氣(qi)(qi)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)渦輪(lun)進口(kou)溫(wen)(wen)度(du)。通用電(dian)(dian)氣(qi)(qi)已經(jing)在美國海軍的能源工作小組項目(mu)中用一臺F414發(fa)動(dong)(dong)機(ji)成(cheng)功驗證了(le)CMC渦輪(lun)葉(xie)(xie)片(pian)。測(ce)試發(fa)動(dong)(dong)機(ji)在第二級渦輪(lun)上安(an)裝了(le)SiC/SiC材料(liao)葉(xie)(xie)片(pian),測(ce)試證明CMC葉(xie)(xie)片(pian)足夠(gou)(gou)堅固(gu),能承(cheng)受(shou)渦輪(lun)高(gao)溫(wen)(wen)和旋轉應力。
通(tong)用電(dian)氣對F414的另一項重大改進是降噪(zao)套件(jian),其特點是通(tong)過在尾噴管封嚴片安裝(zhuang)鋸齒結構,來(lai)促進發動機(ji)核(he)心(xin)、涵道(dao)和外部氣流之間的摻混,從而降低F414的全加力噪(zao)音。
“超級大黃(huang)蜂”從航(hang)母甲(jia)板彈(dan)射起飛時(shi)經(jing)常需要開全加(jia)力(li),降(jiang)(jiang)噪(zao)(zao)套件能降(jiang)(jiang)低“超級大黃(huang)蜂”和EA-18G在航(hang)母彈(dan)射器附近產生的噪(zao)(zao)音,保護(hu)甲(jia)板人員聽力(li)。測試表明鋸齒(chi)降(jiang)(jiang)噪(zao)(zao)套件能把(ba)F414的人體感(gan)知噪(zao)(zao)聲降(jiang)(jiang)低2至3分貝,可(ke)能聽起來不是很多,但(dan)實際(ji)上能把(ba)每臺(tai)F414產生的聲能降(jiang)(jiang)低50%。
F414的(de)核心(xin)機(ji)設計來自(zi)通用電氣(qi)的(de)F412非加力渦扇發(fa)動(dong)機(ji),而這種發(fa)動(dong)機(ji)是為麥(mai)道(dao)/通用動(dong)力A-12“復仇者(zhe)II”艦載隱身攻(gong)擊機(ji)研(yan)制的(de)。“復仇者(zhe)II”在(zai)1988年贏(ying)得了美(mei)國海(hai)軍先(xian)進(jin)戰(zhan)術飛(fei)機(ji)(ATA)的(de)競標,通用電氣(qi)為該機(ji)開始(shi)研(yan)制派生自(zi)F404的(de)F412。
但(dan)由(you)于(yu)延遲和成本(ben)超(chao)支,A-12項目在(zai)1991年(nian)(nian)被(bei)取消,并引發了激烈(lie)的(de)(de)爭議(yi)和訴(su)訟。好在(zai)通用(yong)電氣研(yan)制F412的(de)(de)努(nu)力沒有(you)白(bai)費,麥(mai)道(dao)在(zai)1991年(nian)(nian)開始研(yan)究F/A-18“大(da)黃(huang)(huang)蜂(feng)”戰斗機(ji)(ji)的(de)(de)重大(da)改型(后演變成F/A-18E/F“超(chao)級大(da)黃(huang)(huang)蜂(feng)”),要求航(hang)程(cheng)和作戰性能比現(xian)有(you)“大(da)黃(huang)(huang)蜂(feng)”大(da)幅提高(gao),通用(yong)電氣于(yu)是提出(chu)了采用(yong)F412先進技術的(de)(de)F414發動機(ji)(ji)概(gai)念。1993年(nian)(nian)5月20日,F414原型發動機(ji)(ji)進行(xing)了首次試車(che)。
通用電氣(qi)通過(guo)把(ba)F412的(de)核心機(ji)與F404低(di)壓壓氣(qi)機(ji)以(yi)及F120變循環渦扇發動機(ji)的(de)徑向火焰穩(wen)定器相結合創造出(chu)了(le)F414。F120參加了(le)美國(guo)空軍的(de)先進戰(zhan)術(shu)戰(zhan)斗(dou)機(ji)(ATF)發動機(ji)競爭,最后敗給了(le)普惠F119,讓后者成為洛克希(xi)德(de)F-22“猛禽”戰(zhan)斗(dou)機(ji)的(de)動力裝置。但(dan)最終統計數據顯示(shi)F-22僅(jin)187架(jia)的(de)產量(liang)使F119的(de)生產數量(liang)遠小于(yu)F414,所(suo)以(yi)失之(zhi)東(dong)隅,收(shou)之(zhi)桑榆(yu),通用電氣(qi)從美國(guo)海(hai)軍這里(li)獲得了(le)回報(bao)。
為了(le)使“超級(ji)大黃蜂”的(de)后機(ji)(ji)身設計的(de)改動(dong)最小(xiao)化,美國海軍規定(ding)F414發動(dong)機(ji)(ji)必須能裝入(ru)與F404相(xiang)同(tong)的(de)發動(dong)機(ji)(ji)艙空間,但兩者安裝點有所不同(tong)。
于是(shi)F414的外(wai)部尺(chi)寸與F404相同,都是(shi)3912毫米長,最大(da)(da)直(zhi)徑889毫米,這(zhe)樣一來增加推力(li)(li)就成了(le)艱巨任務。設計(ji)要(yao)(yao)求F414的每秒最大(da)(da)核(he)心(xin)氣(qi)流比(bi)F404高出(chu)20%,最大(da)(da)加力(li)(li)推力(li)(li)比(bi)F404高出(chu)24%,為了(le)滿足核(he)心(xin)氣(qi)流和推力(li)(li)要(yao)(yao)求,通用(yong)電氣(qi)加大(da)(da)了(le)F414風扇的等(deng)效直(zhi)徑并提高了(le)發動機整(zheng)體增壓比(bi)。
最后(hou)通(tong)用電氣(qi)成(cheng)功實現了設計(ji)目標。雖然F414的三級低(di)壓風(feng)扇(shan)系統比F404的長(chang)了125毫米,但(dan)通(tong)用電氣(qi)通(tong)過把燃燒室(shi)長(chang)度(du)縮短25毫米,把加力燃燒室(shi)長(chang)度(du)縮短100毫米,使新(xin)發動(dong)機(ji)的總(zong)長(chang)度(du)保持與(yu)F404一致。
雖然F404和(he)F414的(de)(de)風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)最大直徑都是889毫米(mi),但F414的(de)(de)三(san)級風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)采用了(le)更先(xian)進(jin)的(de)(de)葉(xie)片氣動設計(ji)。此(ci)外,F414風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)第二第三(san)級是連(lian)成一(yi)體的(de)(de)轉子結(jie)構(也就是葉(xie)盤(pan)),成為一(yi)個單獨部件。這(zhe)樣就使F414每級風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)盤(pan)轂直徑都能小于F404,這(zhe)意味著在風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)直徑相同的(de)(de)情況(kuang)下,F414每級風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)葉(xie)片都比F404長,增(zeng)加了(le)風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)等(deng)效面積。再加上葉(xie)片的(de)(de)氣動改進(jin),結(jie)果就是F414基本型的(de)(de)最大空氣流量從F404的(de)(de)64.41千克(ke)/秒(miao)提高到了(le)77.11千克(ke)/秒(miao)。F414風(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)第一(yi)級葉(xie)片可拆(chai)換(huan),帶有中間凸臺。
雖然F404和(he)F414都具有(you)七級高(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)(HPC),但F414的(de)高(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)包(bao)含(han)兩(liang)個整體葉(xie)(xie)盤(pan)部件(jian),其(qi)中之一是第(di)一第(di)二級壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)的(de)串聯整體葉(xie)(xie)盤(pan),其(qi)次是第(di)三(san)級壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)整體葉(xie)(xie)盤(pan)。通用(yong)(yong)電氣(qi)(qi)(qi)(qi)通過在(zai)F414的(de)兩(liang)級風(feng)扇和(he)三(san)級高(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)上采用(yong)(yong)整體葉(xie)(xie)盤(pan),從而取(qu)消了(le)葉(xie)(xie)片與(yu)盤(pan)轂間的(de)傳統燕尾榫接頭,不僅減重可觀,還提高(gao)了(le)發動機(ji)(ji)(ji)的(de)可靠性和(he)耐用(yong)(yong)性。僅在(zai)風(feng)扇和(he)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)模塊上,F414的(de)零件(jian)數量就比F404少了(le)484個。
與F404相比(bi),F414的燃燒(shao)室在空氣動力(li)學(xue)和材(cai)料(liao)上(shang)都有所(suo)改進。其貫流(liu)式環形燃燒(shao)室采用(yong)霧化燃料(liao)噴嘴,多(duo)孔冷(leng)卻結構(gou)火焰筒(tong)不(bu)僅提高了使用(yong)壽命(ming),還降(jiang)低(di)了重量,據報道(dao)上(shang)面有30000個激光鉆孔來降(jiang)低(di)側壁溫度。
與F404一樣,F414也采用單(dan)級高(gao)壓渦輪(HPT)和單(dan)級低壓渦輪(LPT)設計,并都由(you)風扇引氣冷卻。F414的渦輪葉(xie)片由(you)單(dan)晶合金制(zhi)成,涂有(you)熱(re)障涂層以提高(gao)耐久性。F414基本(ben)型熱(re)段(duan)有(you)2000小時使(shi)用壽命,其他旋(xuan)轉部件和結構部件有(you)4000小時使(shi)用壽命。
與(yu)F404的(de)環(huan)(huan)形(xing)加(jia)力燃燒室不同,F414的(de)加(jia)力燃燒室采用了更(geng)(geng)先進(jin)的(de)設計。其火(huo)焰(yan)穩(wen)定器(qi)由中心環(huan)(huan)狀V型穩(wen)定器(qi)與(yu)12根徑向(xiang)穩(wen)定器(qi)組成.每(mei)根徑向(xiang)穩(wen)定器(qi)均帶(dai)有(you)隔熱罩,并由風扇引氣進(jin)行冷卻。兩(liang)種發動(dong)機(ji)(ji)之間的(de)另一個區別(bie)是F414的(de)尾(wei)噴管是燃油驅(qu)動(dong)的(de),而F404則由液壓驅(qu)動(dong),這(zhe)項改(gai)進(jin)能(neng)降低重量。F414的(de)徑向(xiang)火(huo)焰(yan)穩(wen)定器(qi)和尾(wei)噴管二級調(diao)節(jie)片和封(feng)嚴片都能(neng)在安裝在飛機(ji)(ji)上時單(dan)獨更(geng)(geng)換。
根據通(tong)用電氣的數據,F414重1152千(qian)克,僅比(bi)(bi)1023千(qian)克的F404高出129千(qian)克,但F414的軍用推力(li)卻(que)增加(jia)了約27%,從(cong)F404的4990千(qian)克(48.9千(qian)牛)增加(jia)到(dao)(dao)(dao)6350千(qian)克(62.3千(qian)牛),同(tong)時加(jia)力(li)推力(li)增加(jia)了24%,從(cong)F404的8028千(qian)克(78.7千(qian)牛)增加(jia)到(dao)(dao)(dao)9979千(qian)克(98千(qian)牛)。F414的總增壓比(bi)(bi)從(cong)F404的26提高到(dao)(dao)(dao)30,推重比(bi)(bi)從(cong)F404的7.8提高到(dao)(dao)(dao)9。
除了(le)軍用推(tui)(tui)力(li)(li)比F404提高27.25%以外,F414還為“超級大黃蜂”的(de)任(ren)(ren)務關鍵飛(fei)行包(bao)線(xian)區域提供更大的(de)推(tui)(tui)力(li)(li)優勢。在近距空(kong)戰包(bao)線(xian)區域,F414能提供比F404高30%至(zhi)40%的(de)推(tui)(tui)力(li)(li);在高空(kong)截擊任(ren)(ren)務中(zhong)(zhong),F404的(de)超音速推(tui)(tui)力(li)(li)也(ye)比F404提高了(le)25%至(zhi)30%;在低空(kong)空(kong)地任(ren)(ren)務中(zhong)(zhong),F414的(de)推(tui)(tui)力(li)(li)也(ye)高出40%,能增強(qiang)飛(fei)機的(de)生(sheng)存能力(li)(li)。
除了(le)使用(yong)F412的(de)核心機(ji)外,F414的(de)另一項重(zhong)要改進(jin)就是引入F120的(de)全權限數字發(fa)動(dong)機(ji)控制(zhi)(FADEC)單元。這是一種安裝(zhuang)在(zai)發(fa)動(dong)機(ji)上(shang)的(de)雙通道FADEC單元,可以調節推力、管理燃油供應并(bing)(bing)控制(zhi)發(fa)動(dong)機(ji),并(bing)(bing)具有(you)先進(jin)故(gu)障檢(jian)測(ce)功能,能對發(fa)動(dong)機(ji)系(xi)統的(de)故(gu)障進(jin)行識別、報告和(he)采用(yong)應對措施。
通用電氣(qi)在F414發(fa)動機的后(hou)續(xu)改(gai)進(jin)上(shang)采用了(le)一(yi)種(zhong)新策(ce)略(lve),那(nei)就(jiu)是可(ke)以根據客戶的要求提供兩種(zhong)工作模式,一(yi)種(zhong)能延長(chang)發(fa)動機壽(shou)命(ming),另一(yi)種(zhong)能提高性能。
第一(yi)種改進型被(bei)稱為(wei)F414增(zeng)強(qiang)耐(nai)(nai)久性發(fa)動機(F414-EDE),推(tui)力(li)與(yu)現有(you)F414相同,但顯(xian)著提高(gao)(gao)了發(fa)動機的耐(nai)(nai)用性,除維修(xiu)間隔時間延長,熱段壽(shou)命(ming)提高(gao)(gao)到(dao)了原先的大約三倍外(wai),耗油率還能降低3%至4%。第二種改進型被(bei)稱為(wei)F414增(zeng)強(qiang)性能發(fa)動機(F414-EPE),發(fa)動機硬件(jian)部分與(yu)F414-EDE完全(quan)相同,只是FADEC使用不同的軟件(jian),從(cong)而(er)壓榨出比現有(you)F414高(gao)(gao)出20%的推(tui)力(li)。F414-EPE發(fa)動機在耐(nai)(nai)用性和熱段壽(shou)命(ming)上與(yu)現有(you)F414相同,同時油耗能降低1%至2%。
F414改進(jin)項(xiang)目(mu)作為美國海軍部分(fen)資助(zhu)的聯合技術開發計(ji)劃的一部分(fen)啟動(dong)于2004年(nian)(nian),通用(yong)電氣在2004年(nian)(nian)和2006年(nian)(nian)對F414增強(qiang)耐久性發動(dong)機(F414-EDE)驗證機進(jin)行(xing)了(le)兩次測(ce)(ce)試,在2010年(nian)(nian)和2011年(nian)(nian)進(jin)行(xing)的兩次測(ce)(ce)試中,驗證發動(dong)機達到了(le)設計(ji)目(mu)標。
F414-EDE的改進之處有以下幾點:
首(shou)先(xian)F414-EDE的(de)(de)高(gao)壓壓氣(qi)(qi)(qi)機(ji)是(shi)(shi)6級(ji)而不是(shi)(shi)現(xian)有(you)F414的(de)(de)7級(ji)。通用電(dian)氣(qi)(qi)(qi)在用現(xian)代三維計算流(liu)(liu)體力學(xue)(CFD)技(ji)術對F414的(de)(de)高(gao)壓壓氣(qi)(qi)(qi)機(ji)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)進(jin)行(xing)分析后(hou),決定增加(jia)每級(ji)壓氣(qi)(qi)(qi)機(ji)之(zhi)間的(de)(de)間隔,并采用更先(xian)進(jin)的(de)(de)三維氣(qi)(qi)(qi)動(dong)設(she)計葉(xie)片進(jin)。重新設(she)計的(de)(de)高(gao)壓壓氣(qi)(qi)(qi)機(ji)和風扇(shan)使F414-EDE發動(dong)機(ji)的(de)(de)最(zui)大總流(liu)(liu)量提高(gao)到(dao)每秒84.8千克(ke),比F414基本型高(gao)出10%。
其次,F414-EDE在高(gao)壓壓氣機和(he)加力燃燒室上采用(yong)了先進冷卻設計,改善了發動機熱段和(he)尾噴管(guan)高(gao)溫部件的耐用(yong)性。
F414-EDE還進行了其他方面(mian)的一些改(gai)進,提高(gao)了對(dui)異物(wu)損傷的總容忍度。
F414-EDE增(zeng)加的(de)(de)核心氣流能使發動(dong)機在(zai)(zai)推力與F414基本(ben)型相同的(de)(de)情況下(xia)工作在(zai)(zai)更(geng)涼(liang)爽(shuang)的(de)(de)環境(jing)下(xia),為(wei)旋轉部件(特別是熱段)提供(gong)更(geng)高的(de)(de)溫度裕度,延長了(le)(le)熱段和限(xian)壽件的(de)(de)壽命,并增(zeng)加了(le)(le)發動(dong)機的(de)(de)在(zai)(zai)翼時(shi)(shi)間(jian)。據(ju)通用電氣計(ji)算,F414-EDE能使美國海軍(jun)在(zai)(zai)“超級(ji)大(da)(da)黃(huang)蜂”機隊的(de)(de)剩余服役時(shi)(shi)間(jian)中節(jie)約高達(da)10億(yi)至20億(yi)美元(yuan)的(de)(de)零件采購(gou)和大(da)(da)修成(cheng)本(ben),大(da)(da)幅降低(di)飛機的(de)(de)生命周期成(cheng)本(ben)。F414-EDE降低(di)的(de)(de)3%至4%油(you)耗相當(dang)于讓“超級(ji)大(da)(da)黃(huang)蜂”機隊每年節(jie)約1892萬升航(hang)空煤油(you)。F414-EDE的(de)(de)另一個優點(dian)是增(zeng)加引氣量用于冷(leng)卻航(hang)電或(huo)驅動(dong)氣動(dong)系(xi)統(tong)。
F414-EPE在硬件上與F414-EDE相同(tong),同(tong)樣具有更(geng)高的(de)(de)核心氣(qi)流(liu),只(zhi)是FADEC單元(yuan)運行不同(tong)的(de)(de)軟件,使發動機增推(tui)20%,最大推(tui)力(li)高達11975千克(117.43千牛)。F414-EPE的(de)(de)油耗比(bi)現有F414低1%至2%,除了(le)能增加(jia)引氣(qi)量外,還能驅(qu)動發電機提供(gong)更(geng)多電力(li)。F414-EPE的(de)(de)在翼時間將與現有F414相同(tong)。
F414-EDE和(he)F414-EPE的(de)硬件通用性是一大(da)賣點,客(ke)戶只需對FADEC進行軟件切(qie)換就能改(gai)變操作模(mo)式(shi),比如在戰(zhan)時(shi)使用EPE模(mo)式(shi),在和(he)平時(shi)期使用EDE模(mo)式(shi)。
從1998年(nian)投產以來截至(zhi)2015年(nian)6月,GE已經生產了1500臺(tai)F414發動機,已累積超(chao)過300萬飛行小時。根據美國海軍的F414-400項目時間表,通用電氣(qi)在2016年(nian)底前已交付約300臺(tai)F414-400發動機,該公司(si)每年(nian)制造90至(zhi)100臺(tai)F414。
“超級大黃蜂”并不是F414的(de)(de)唯(wei)一裝機(ji)對象,印度選擇F414-INS6作為其超音速輕型戰(zhan)斗機(ji)(LCA)“光輝(hui)”Mark 2的(de)(de)動力(li)裝置(zhi)。F414在(zai)LCA Mk2的(de)(de)發動機(ji)競爭中擊敗(bai)EJ200獲(huo)得了99臺初始訂單(dan)外加149臺意(yi)向(xiang)訂單(dan),通用電氣預計至少(shao)可以向(xiang)印度出口150臺F414整機(ji)和相關備件,所以F414的(de)(de)生(sheng)產(chan)至少(shao)會持續到(dao)20世紀20年(nian)代。
此外,瑞典(dian)空軍(jun)也為(wei)自己的(de)(de)(de)薩博“鷹獅(shi)”NG)選擇(ze)了(le)F414-39E發動機,通用電氣獲得了(le)為(wei)瑞典(dian)空軍(jun)的(de)(de)(de)70架和巴西空軍(jun)的(de)(de)(de)36架“鷹獅(shi)”NG提(ti)供發動機的(de)(de)(de)訂(ding)單。F414-39E派生型正在(zai)進行最后的(de)(de)(de)發動機認證測(ce)試。2008年(nian)首飛的(de)(de)(de)“鷹獅(shi)”NG驗證機安裝(zhuang)的(de)(de)(de)是F414G發動機。F414-INS6和F414-39E是F414基本型的(de)(de)(de)單發改型,并(bing)沒有采用EDE/EPE的(de)(de)(de)技術。
最大軍用推力:12500磅力(5556daN)
加力(li)推力(li):22000磅力(li)(9780daN)
推重比 9.1
涵道比 0.4
空(kong)氣流量:169磅/秒(76.66kg/s)
全長:154英寸(3912mm)
直徑:35英寸(cun)(875mm)
質量:1109kg
用(yong)途(tu):軍用(yong)/民用(yong)渦(wo)扇發動(dong)機(ji)
類型:渦輪風扇發動機(ji)
國家:美國
廠商(shang):通用電氣(qi)公司航空發動機集團
生產現狀(zhuang):研制中裝機對象(xiang)
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹(ying)師”C(建議)。