F414是通用電氣公司(si)為滿足美國(guo)海軍對(dui)F/A-18“大黃蜂”戰(zhan)斗機最(zui)新發展(zhan)型F/A-18E/F的要求而(er)設計的加(jia)力式(shi)渦輪風(feng)扇發動機。
F414發動機以GE公司的F404和F412為(wei)基礎,因此曾被稱為(wei)F404的Ⅱ型推(tui)力(li)增長型。
1991年開始研制。
1993年5月20日首次試車(che)。
計劃于(yu)1995年12月首次試飛(fei)。
1998年定型并交付首臺(tai)生產型發動機。
通用(yong)電氣公(gong)司在(zai)研制(zhi)F414時(shi)充分吸取F404積累的使用(yong)經驗(yan),采用(yong)GE23A、YF120、F412以及其他(ta)軍、民用(yong)發動機一些經過(guo)驗(yan)證的技(ji)術,因而研制(zhi)工作進展順利(li),投資(zi)少、研制(zhi)時(shi)間(jian)短,效果明(ming)顯。
F414的(de)(de)風(feng)扇與F118的(de)(de)相同,第1級(ji)風(feng)扇葉(xie)(xie)片帶中間(jian)凸(tu)臺,第2和(he)(he)(he)第3級(ji)為(wei)焊接(jie)的(de)(de)整體葉(xie)(xie)盤。通過1993年作的(de)(de)280多小時試驗證明,這(zhe)種風(feng)扇的(de)(de)流量(liang)、效(xiao)率(lv)、喘振(zhen)裕度和(he)(he)(he)抗畸(ji)變能力均超過或(huo)達到預定(ding)的(de)(de)目標,流量(liang)比F404-GE-400的(de)(de)大16%,重量(liang)輕20.4kg。F414的(de)(de)高壓(ya)壓(ya)氣機(ji)采(cai)用F412的(de)(de)7級(ji)設計(ji),但(dan)前3級(ji)改(gai)為(wei)葉(xie)(xie)盤結(jie)構,以減(jian)少(shao)榫頭漏氣、減(jian)輕重量(liang)和(he)(he)(he)提(ti)高效(xiao)率(lv)。燃燒(shao)(shao)(shao)室(shi)和(he)(he)(he)高壓(ya)渦(wo)輪是(shi)(shi)以F412為(wei)基(ji)礎發展的(de)(de),低壓(ya)渦(wo)輪是(shi)(shi)一種先進設計(ji)。加力燃燒(shao)(shao)(shao)室(shi)采(cai)用了(le)該公司(si)為(wei)先進戰斗機(ji)設計(ji)的(de)(de)F120發動機(ji)的(de)(de)結(jie)構。徑(jing)向火(huo)焰穩定(ding)器(qi)可(ke)用風(feng)扇后空(kong)氣冷卻(que),中心(xin)環形火(huo)焰穩定(ding)器(qi)沿(yan)圓周(zhou)做成12段,可(ke)以自由膨(peng)脹,整套(tao)火(huo)焰穩定(ding)器(qi)可(ke)在(zai)發動機(ji)裝在(zai)飛機(ji)上(shang)的(de)(de)條件下(xia)進行更換,設計(ji)壽命(ming)為(wei)2000h,5700次點(dian)火(huo)。海平面和(he)(he)(he)高空(kong)試驗證明,這(zhe)種加力燃燒(shao)(shao)(shao)室(shi)不易發生振(zhen)蕩燃燒(shao)(shao)(shao)。尾噴管的(de)(de)設計(ji)采(cai)用了(le)F110-GE-129 IPE的(de)(de)技術,裝有(you)先進的(de)(de)陶(tao)瓷(ci)基(ji)復合(he)材料的(de)(de)尾噴管調節片。
F414的核心機(ji)(ji)設計來自(zi)通(tong)用(yong)電氣的F412非加力(li)渦扇發動(dong)(dong)機(ji)(ji),而這種(zhong)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)是為麥道/通(tong)用(yong)動(dong)(dong)力(li)A-12“復仇者II”艦載(zai)隱身攻擊機(ji)(ji)研(yan)制(zhi)的。“復仇者II”在1988年(nian)贏得了美(mei)國(guo)海軍先進戰術飛機(ji)(ji)(ATA)的競標,通(tong)用(yong)電氣為該機(ji)(ji)開(kai)始研(yan)制(zhi)派(pai)生自(zi)F404的F412。
環(huan)形。結構與(yu)F404的相同。
3級(ji)軸流式。第(di)1級(ji)風扇(shan)葉(xie)片可拆換,帶有中間凸臺。第(di)2和(he)第(di)3級(ji)風扇(shan)為Ti17焊接成整(zheng)體的(de)葉(xie)盤(pan)。增壓(ya)比比F404的(de)高15%,約為4.025。3級(ji)靜子(zi)和(he)轉子(zi)葉(xie)片均為三維(wei)流設(she)計。
7級(ji)軸流式。鈦合金(jin)整體中介機匣(xia)和對開的壓氣機機匣(xia)。前(qian)(qian)3級(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)為(wei)葉盤(pan)結構,是在鍛坯上用(yong)電化學加(jia)工(gong)出(chu)來的。后(hou)4級(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)葉片(pian)(pian)通過燕尾形榫頭與(yu)盤(pan)連接。前(qian)(qian)2級(ji)轉(zhuan)子(zi)(zi)葉片(pian)(pian)材料為(wei)Ti17,后(hou)5級(ji)為(wei)IN718。前(qian)(qian)3級(ji)靜(jing)子(zi)(zi)葉片(pian)(pian)材料為(wei)鈦合金(jin)。
環形。火(huo)焰(yan)(yan)筒材料為Hastelloy X。18個(ge)鑄造的渦流器,18個(ge)雙錐燃油(you)噴(pen)嘴。火(huo)焰(yan)(yan)筒采用激(ji)光打孔的多孔結構進(jin)行冷卻(que)。
1級軸流式(shi)。采(cai)用氣(qi)膜加沖擊冷卻方(fang)式(shi)。轉(zhuan)子葉(xie)(xie)片和(he)導(dao)向器葉(xie)(xie)片材(cai)(cai)料(liao)均為單晶材(cai)(cai)料(liao),葉(xie)(xie)身上有物理氣(qi)相(xiang)沉積的隔熱涂(tu)層。
1級軸流式(shi)。氣(qi)冷設計。轉子葉片和導向器葉片均有物理氣(qi)相沉(chen)積的(de)隔熱涂(tu)層。
結構(gou)與F404的相同,火焰(yan)穩(wen)(wen)定(ding)器由中(zhong)央環(huan)狀V形火焰(yan)穩(wen)(wen)定(ding)器與12根徑向火焰(yan)穩(wen)(wen)定(ding)器組成。徑向火焰(yan)穩(wen)(wen)定(ding)器用風扇空(kong)氣冷卻。
收-擴(kuo)式可調(diao)尾噴(pen)(pen)管,陶瓷基復合材料(liao)的尾噴(pen)(pen)管調(diao)節片。面積比為(wei)1.6。
雙通道全權(quan)數(shu)字(zi)式電(dian)子控制(zhi)(FADEC),按風扇轉速和(he)核(he)心(xin)機壓比調節(jie)發(fa)動機工作,有故障隔離功能(neng)。
在產(chan)F414的(de)尾噴管二(er)(er)級(ji)封(feng)嚴片(pian)是用陶瓷(ci)(ci)基復合材(cai)(cai)料(CMC)制造(zao)的(de)。根據通(tong)用電(dian)氣的(de)說法,F414先后采用過兩種陶瓷(ci)(ci)基復合材(cai)(cai)料來制造(zao)二(er)(er)級(ji)封(feng)嚴片(pian),首先是碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)/碳(tan)(SiC/C),也就(jiu)是陶瓷(ci)(ci)級(ji)碳(tan)化(hua)(hua)硅(gui)纖維增(zeng)強的(de)碳(tan)基材(cai)(cai);然后是氧(yang)化(hua)(hua)物/氧(yang)化(hua)(hua)物(Ox/Ox),也就(jiu)是使用氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)-莫來石陶瓷(ci)(ci)纖維增(zeng)強的(de)氧(yang)化(hua)(hua)鋁(lv)-氧(yang)化(hua)(hua)硅(gui)基材(cai)(cai)。2011年生產(chan)的(de)F414開始(shi)安裝(zhuang)Ox/Ox材(cai)(cai)料制造(zao)的(de)封(feng)嚴片(pian)。
但這兩種陶(tao)(tao)瓷(ci)基(ji)復合(he)材料(liao)還無法(fa)承受高(gao)壓(ya)渦(wo)輪要面對(dui)的(de)(de)(de)極(ji)端(duan)高(gao)溫(wen),無法(fa)制成高(gao)壓(ya)渦(wo)輪壓(ya)片(pian)使(shi)用(yong)(yong)(yong)。通用(yong)(yong)(yong)電氣正在研究更(geng)有前途碳化(hua)(hua)(hua)硅/碳化(hua)(hua)(hua)硅(SiC/SiC)的(de)(de)(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)基(ji)復合(he)材料(liao),即碳化(hua)(hua)(hua)硅纖維增(zeng)強的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)(hua)硅基(ji)材。這種材料(liao)在涂上合(he)適的(de)(de)(de)環境障涂層(EBC)后能承受極(ji)端(duan)高(gao)溫(wen),可(ke)以用(yong)(yong)(yong)來(lai)制造渦(wo)輪葉(xie)(xie)片(pian)、定(ding)子葉(xie)(xie)片(pian)或(huo)其他高(gao)溫(wen)部件。使(shi)用(yong)(yong)(yong)SiC/SiC材料(liao)制造的(de)(de)(de)高(gao)壓(ya)渦(wo)輪葉(xie)(xie)片(pian)比鎳(nie)基(ji)高(gao)溫(wen)合(he)金(如(ru)因科鎳(nie)718合(he)金)葉(xie)(xie)片(pian)輕許(xu)多,而(er)且(qie)更(geng)加堅固。
通(tong)用(yong)電氣表示(shi)SiC/SiC葉(xie)(xie)(xie)片(pian)(pian)能承(cheng)受的(de)工(gong)作溫(wen)度(du)比高溫(wen)合金葉(xie)(xie)(xie)片(pian)(pian)高上許多,僅要求(qiu)環境障涂(tu)層降(jiang)低葉(xie)(xie)(xie)片(pian)(pian)工(gong)作溫(wen)度(du)149攝氏(shi)度(du)就(jiu)能夠(gou)承(cheng)受1649攝氏(shi)度(du)的(de)大(da)型噴氣發動(dong)機(ji)(ji)渦(wo)輪進口溫(wen)度(du)。通(tong)用(yong)電氣已經在美國海軍的(de)能源工(gong)作小組(zu)項目(mu)中用(yong)一臺F414發動(dong)機(ji)(ji)成(cheng)功驗證(zheng)了(le)CMC渦(wo)輪葉(xie)(xie)(xie)片(pian)(pian)。測試(shi)發動(dong)機(ji)(ji)在第二級渦(wo)輪上安(an)裝了(le)SiC/SiC材料(liao)葉(xie)(xie)(xie)片(pian)(pian),測試(shi)證(zheng)明CMC葉(xie)(xie)(xie)片(pian)(pian)足夠(gou)堅固(gu),能承(cheng)受渦(wo)輪高溫(wen)和旋轉應力。
通(tong)用電氣對F414的(de)(de)另一項(xiang)重(zhong)大改進是降噪套件,其(qi)特點是通(tong)過在尾噴(pen)管封嚴片安(an)裝鋸齒結構,來促進發動機(ji)核心、涵道和外(wai)部(bu)氣流之(zhi)間(jian)的(de)(de)摻混,從而降低F414的(de)(de)全加(jia)力噪音。
“超級大(da)黃(huang)蜂”從航(hang)母甲板彈射起飛(fei)時經常需(xu)要開全加力(li),降噪套(tao)件(jian)能(neng)降低(di)“超級大(da)黃(huang)蜂”和(he)EA-18G在(zai)航(hang)母彈射器附近產(chan)生的噪音,保護(hu)甲板人員聽力(li)。測試(shi)表明鋸齒降噪套(tao)件(jian)能(neng)把F414的人體(ti)感知噪聲(sheng)降低(di)2至3分貝,可能(neng)聽起來(lai)不是很多(duo),但(dan)實際(ji)上能(neng)把每臺F414產(chan)生的聲(sheng)能(neng)降低(di)50%。
F414的(de)核心機(ji)(ji)設計來自(zi)通用電氣的(de)F412非加力(li)渦扇發動機(ji)(ji),而(er)這種發動機(ji)(ji)是為麥道/通用動力(li)A-12“復仇者(zhe)II”艦載隱身攻擊機(ji)(ji)研(yan)(yan)制(zhi)的(de)。“復仇者(zhe)II”在1988年贏得了美(mei)國海軍先進(jin)戰術(shu)飛機(ji)(ji)(ATA)的(de)競標(biao),通用電氣為該機(ji)(ji)開始研(yan)(yan)制(zhi)派(pai)生自(zi)F404的(de)F412。
但(dan)由(you)于(yu)延遲(chi)和成(cheng)本(ben)超支,A-12項(xiang)目在1991年被(bei)取消,并引(yin)發(fa)了激烈的爭議和訴(su)訟。好在通用電氣(qi)研制F412的努力沒有白費,麥(mai)道在1991年開始研究F/A-18“大(da)黃蜂(feng)(feng)”戰斗機(ji)的重大(da)改型(xing)(后演變(bian)成(cheng)F/A-18E/F“超級大(da)黃蜂(feng)(feng)”),要求(qiu)航(hang)程和作戰性能(neng)比現有“大(da)黃蜂(feng)(feng)”大(da)幅提高,通用電氣(qi)于(yu)是提出了采用F412先進技術的F414發(fa)動(dong)機(ji)概念。1993年5月20日,F414原型(xing)發(fa)動(dong)機(ji)進行(xing)了首次試車(che)。
通(tong)用電(dian)氣(qi)通(tong)過把F412的(de)(de)核心(xin)機(ji)(ji)(ji)與F404低(di)壓壓氣(qi)機(ji)(ji)(ji)以(yi)及F120變循環(huan)渦扇(shan)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)徑向火(huo)焰(yan)穩定器相結(jie)合創造出了F414。F120參加了美國空軍的(de)(de)先進戰術戰斗(dou)(dou)機(ji)(ji)(ji)(ATF)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)(ji)競(jing)爭,最后敗給(gei)了普惠F119,讓后者成為洛克希德F-22“猛(meng)禽”戰斗(dou)(dou)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)動(dong)(dong)力裝置。但最終統(tong)計數(shu)據(ju)顯(xian)示F-22僅(jin)187架的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)使(shi)F119的(de)(de)生產(chan)數(shu)量(liang)(liang)遠小于F414,所(suo)以(yi)失(shi)之(zhi)東(dong)隅,收之(zhi)桑榆,通(tong)用電(dian)氣(qi)從美國海軍這里獲得(de)了回報(bao)。
為了使(shi)“超級大(da)黃蜂”的(de)后(hou)機(ji)身設(she)計的(de)改(gai)動最小化(hua),美國海軍規定F414發(fa)動機(ji)必須能(neng)裝入與(yu)F404相同(tong)的(de)發(fa)動機(ji)艙空間,但兩者安裝點有所不(bu)同(tong)。
于是F414的外部尺寸與F404相同,都是3912毫(hao)米(mi)長,最大(da)直徑(jing)889毫(hao)米(mi),這樣(yang)一來(lai)增加推力(li)就成了(le)(le)艱(jian)巨任務。設計要求F414的每秒最大(da)核心(xin)氣(qi)(qi)流比F404高出(chu)20%,最大(da)加力(li)推力(li)比F404高出(chu)24%,為了(le)(le)滿(man)足(zu)核心(xin)氣(qi)(qi)流和推力(li)要求,通(tong)用電氣(qi)(qi)加大(da)了(le)(le)F414風扇的等效直徑(jing)并提高了(le)(le)發動(dong)機(ji)整體增壓比。
最后通(tong)用電氣成功實現了設計目標(biao)。雖然F414的三級低壓風扇系統比F404的長了125毫(hao)米(mi)(mi),但(dan)通(tong)用電氣通(tong)過把燃燒室(shi)長度(du)縮短25毫(hao)米(mi)(mi),把加力燃燒室(shi)長度(du)縮短100毫(hao)米(mi)(mi),使新發(fa)動機的總長度(du)保持與F404一致。
雖然F404和F414的風(feng)扇(shan)(shan)(shan)最大直徑(jing)(jing)(jing)都(dou)(dou)是(shi)(shi)889毫米,但(dan)F414的三級(ji)(ji)風(feng)扇(shan)(shan)(shan)采用了(le)更先進的葉片氣動設計。此外(wai),F414風(feng)扇(shan)(shan)(shan)的第二(er)第三級(ji)(ji)是(shi)(shi)連成一體(ti)的轉子結(jie)構(也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)葉盤),成為(wei)一個單獨(du)部件。這樣就(jiu)使F414每級(ji)(ji)風(feng)扇(shan)(shan)(shan)的盤轂直徑(jing)(jing)(jing)都(dou)(dou)能小于(yu)F404,這意(yi)味著在風(feng)扇(shan)(shan)(shan)直徑(jing)(jing)(jing)相(xiang)同的情況下,F414每級(ji)(ji)風(feng)扇(shan)(shan)(shan)的葉片都(dou)(dou)比F404長(chang),增加了(le)風(feng)扇(shan)(shan)(shan)的等效面積。再加上葉片的氣動改進,結(jie)果就(jiu)是(shi)(shi)F414基本(ben)型的最大空氣流量從(cong)F404的64.41千克/秒提高(gao)到了(le)77.11千克/秒。F414風(feng)扇(shan)(shan)(shan)的第一級(ji)(ji)葉片可(ke)拆(chai)換,帶有中間凸臺。
雖然F404和(he)F414都(dou)具有七級(ji)高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(HPC),但F414的(de)高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)包含兩個整(zheng)(zheng)體葉(xie)(xie)盤(pan)部件,其中(zhong)之一是第一第二(er)級(ji)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)的(de)串聯整(zheng)(zheng)體葉(xie)(xie)盤(pan),其次是第三級(ji)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)整(zheng)(zheng)體葉(xie)(xie)盤(pan)。通用電氣(qi)(qi)(qi)通過(guo)在F414的(de)兩級(ji)風扇和(he)三級(ji)高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)上采用整(zheng)(zheng)體葉(xie)(xie)盤(pan),從而取消了葉(xie)(xie)片與盤(pan)轂間(jian)的(de)傳統燕(yan)尾(wei)榫接(jie)頭,不僅減重可觀,還提高(gao)(gao)了發動機(ji)(ji)的(de)可靠性和(he)耐用性。僅在風扇和(he)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)模塊上,F414的(de)零件數量就比(bi)F404少(shao)了484個。
與F404相(xiang)比,F414的燃燒(shao)室(shi)在空氣動力學和材料上都有所(suo)改進。其貫流(liu)式環形燃燒(shao)室(shi)采用(yong)霧(wu)化燃料噴嘴,多孔冷(leng)卻結構火焰(yan)筒不僅提高了(le)(le)使用(yong)壽命,還降低(di)了(le)(le)重量,據報道(dao)上面有30000個激光鉆孔來降低(di)側壁溫(wen)度。
與F404一樣,F414也采用(yong)(yong)單(dan)級(ji)高壓(ya)渦(wo)輪(HPT)和單(dan)級(ji)低壓(ya)渦(wo)輪(LPT)設計,并(bing)都由風扇引氣冷卻。F414的渦(wo)輪葉片由單(dan)晶合金制(zhi)成,涂(tu)有(you)熱障涂(tu)層以提(ti)高耐久(jiu)性。F414基本(ben)型熱段有(you)2000小時使(shi)用(yong)(yong)壽命,其他旋轉部件(jian)和結(jie)構部件(jian)有(you)4000小時使(shi)用(yong)(yong)壽命。
與F404的(de)環形加力燃燒(shao)室不同(tong),F414的(de)加力燃燒(shao)室采(cai)用(yong)了更先進(jin)的(de)設計。其火(huo)焰穩定器(qi)由中(zhong)心(xin)環狀V型穩定器(qi)與12根(gen)徑向(xiang)穩定器(qi)組成.每根(gen)徑向(xiang)穩定器(qi)均帶有隔熱罩(zhao),并由風扇引氣進(jin)行冷卻。兩種發(fa)動機(ji)之間的(de)另一個區別是F414的(de)尾(wei)(wei)噴管是燃油驅動的(de),而F404則由液(ye)壓驅動,這項(xiang)改(gai)進(jin)能降低重(zhong)量。F414的(de)徑向(xiang)火(huo)焰穩定器(qi)和(he)尾(wei)(wei)噴管二級調節(jie)片和(he)封嚴(yan)片都能在(zai)安(an)裝在(zai)飛機(ji)上時(shi)單獨更換。
根據通用(yong)電(dian)氣的(de)(de)數(shu)據,F414重1152千(qian)(qian)克(ke),僅比1023千(qian)(qian)克(ke)的(de)(de)F404高出129千(qian)(qian)克(ke),但F414的(de)(de)軍(jun)用(yong)推力(li)卻增加(jia)了(le)約(yue)27%,從(cong)F404的(de)(de)4990千(qian)(qian)克(ke)(48.9千(qian)(qian)牛)增加(jia)到(dao)6350千(qian)(qian)克(ke)(62.3千(qian)(qian)牛),同時(shi)加(jia)力(li)推力(li)增加(jia)了(le)24%,從(cong)F404的(de)(de)8028千(qian)(qian)克(ke)(78.7千(qian)(qian)牛)增加(jia)到(dao)9979千(qian)(qian)克(ke)(98千(qian)(qian)牛)。F414的(de)(de)總增壓比從(cong)F404的(de)(de)26提(ti)(ti)高到(dao)30,推重比從(cong)F404的(de)(de)7.8提(ti)(ti)高到(dao)9。
除了軍用推(tui)(tui)(tui)(tui)力(li)比(bi)F404提高(gao)(gao)27.25%以外,F414還為(wei)“超(chao)級大(da)黃蜂(feng)”的(de)(de)任務(wu)關鍵飛行包線區域(yu)提供更大(da)的(de)(de)推(tui)(tui)(tui)(tui)力(li)優勢(shi)。在近距空(kong)戰包線區域(yu),F414能(neng)提供比(bi)F404高(gao)(gao)30%至40%的(de)(de)推(tui)(tui)(tui)(tui)力(li);在高(gao)(gao)空(kong)截擊任務(wu)中(zhong)(zhong),F404的(de)(de)超(chao)音速推(tui)(tui)(tui)(tui)力(li)也比(bi)F404提高(gao)(gao)了25%至30%;在低空(kong)空(kong)地任務(wu)中(zhong)(zhong),F414的(de)(de)推(tui)(tui)(tui)(tui)力(li)也高(gao)(gao)出40%,能(neng)增強飛機的(de)(de)生存能(neng)力(li)。
除了使用(yong)F412的核心機(ji)(ji)(ji)外,F414的另一項重(zhong)要改進就是引入F120的全權限數(shu)字發(fa)動機(ji)(ji)(ji)控制(zhi)(FADEC)單元。這(zhe)是一種安裝(zhuang)在發(fa)動機(ji)(ji)(ji)上的雙(shuang)通道FADEC單元,可以(yi)調節推(tui)力(li)、管理(li)燃(ran)油供應并(bing)控制(zhi)發(fa)動機(ji)(ji)(ji),并(bing)具有先進故障(zhang)檢測功能(neng)(neng),能(neng)(neng)對發(fa)動機(ji)(ji)(ji)系統(tong)的故障(zhang)進行識別、報告和(he)采用(yong)應對措施。
通用電(dian)氣在F414發動(dong)(dong)機(ji)的后(hou)續(xu)改(gai)進上采用了一種新策(ce)略(lve),那就(jiu)是(shi)可以(yi)根據客戶的要求(qiu)提(ti)供兩種工作模式,一種能延長(chang)發動(dong)(dong)機(ji)壽(shou)命,另一種能提(ti)高(gao)性能。
第(di)一種改進型(xing)被稱(cheng)為F414增強耐(nai)久性(xing)(xing)發動(dong)機(ji)(ji)(F414-EDE),推(tui)力與現有(you)F414相(xiang)同(tong)(tong),但顯著提(ti)高了發動(dong)機(ji)(ji)的耐(nai)用性(xing)(xing),除(chu)維修間隔時間延長(chang),熱(re)(re)段壽(shou)命(ming)提(ti)高到(dao)了原(yuan)先(xian)的大約三倍外,耗(hao)油率還(huan)能降低3%至4%。第(di)二種改進型(xing)被稱(cheng)為F414增強性(xing)(xing)能發動(dong)機(ji)(ji)(F414-EPE),發動(dong)機(ji)(ji)硬件部分與F414-EDE完全相(xiang)同(tong)(tong),只是(shi)FADEC使(shi)用不(bu)同(tong)(tong)的軟件,從而壓榨出比現有(you)F414高出20%的推(tui)力。F414-EPE發動(dong)機(ji)(ji)在耐(nai)用性(xing)(xing)和熱(re)(re)段壽(shou)命(ming)上與現有(you)F414相(xiang)同(tong)(tong),同(tong)(tong)時油耗(hao)能降低1%至2%。
F414改進項目(mu)作為美國(guo)海軍部分資助(zhu)的(de)聯合技術開發計劃(hua)的(de)一部分啟動于2004年,通(tong)用電氣在2004年和(he)2006年對F414增強耐(nai)久性發動機(ji)(F414-EDE)驗證機(ji)進行了兩次測試,在2010年和(he)2011年進行的(de)兩次測試中,驗證發動機(ji)達到了設計目(mu)標。
F414-EDE的改進之處有以下幾(ji)點:
首(shou)先F414-EDE的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)是6級而不是現有F414的(de)(de)(de)7級。通(tong)用電(dian)氣在用現代(dai)三維計算(suan)流(liu)體力學(CFD)技術對F414的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)氣流(liu)進(jin)行分析后,決定(ding)增加(jia)每(mei)級壓(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)之間(jian)的(de)(de)(de)間(jian)隔,并(bing)采用更先進(jin)的(de)(de)(de)三維氣動設計葉片進(jin)。重(zhong)新設計的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)氣機(ji)(ji)和風扇使F414-EDE發動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)最大總流(liu)量提高到每(mei)秒(miao)84.8千克,比F414基本型高出10%。
其次,F414-EDE在高(gao)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機和加(jia)力燃(ran)燒室上采用(yong)(yong)了(le)先進(jin)冷卻設計,改善了(le)發(fa)動機熱(re)段(duan)和尾(wei)噴管高(gao)溫部件的耐(nai)用(yong)(yong)性。
F414-EDE還進行了(le)其他方面的(de)一些改進,提高了(le)對異(yi)物損傷的(de)總容忍度。
F414-EDE增(zeng)加(jia)的(de)核心氣(qi)流能使(shi)(shi)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)推力與F414基本型相同的(de)情(qing)況下(xia)(xia)工作在(zai)(zai)(zai)更(geng)涼爽的(de)環(huan)境(jing)下(xia)(xia),為旋轉部(bu)件(特別是熱(re)段)提供更(geng)高的(de)溫度(du)(du)裕度(du)(du),延(yan)長了熱(re)段和限壽件的(de)壽命,并增(zeng)加(jia)了發動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)在(zai)(zai)(zai)翼時間(jian)。據通用電氣(qi)計算,F414-EDE能使(shi)(shi)美(mei)國(guo)海軍(jun)在(zai)(zai)(zai)“超級(ji)大(da)(da)黃蜂”機(ji)(ji)隊(dui)的(de)剩余服(fu)役(yi)時間(jian)中節(jie)約高達10億至(zhi)20億美(mei)元的(de)零(ling)件采購和大(da)(da)修成(cheng)本,大(da)(da)幅降(jiang)低飛機(ji)(ji)的(de)生命周期成(cheng)本。F414-EDE降(jiang)低的(de)3%至(zhi)4%油(you)耗相當(dang)于讓“超級(ji)大(da)(da)黃蜂”機(ji)(ji)隊(dui)每年節(jie)約1892萬(wan)升航(hang)空煤(mei)油(you)。F414-EDE的(de)另一(yi)個優點(dian)是增(zeng)加(jia)引氣(qi)量用于冷(leng)卻(que)航(hang)電或(huo)驅(qu)動(dong)(dong)氣(qi)動(dong)(dong)系統。
F414-EPE在(zai)(zai)硬件(jian)上(shang)與F414-EDE相(xiang)同(tong),同(tong)樣具有(you)更(geng)高的(de)(de)核心氣流(liu),只是FADEC單(dan)元(yuan)運行不同(tong)的(de)(de)軟件(jian),使發動機增推(tui)20%,最大推(tui)力高達11975千克(117.43千牛)。F414-EPE的(de)(de)油耗比現有(you)F414低(di)1%至2%,除(chu)了能(neng)增加(jia)引(yin)氣量外,還(huan)能(neng)驅動發電機提(ti)供更(geng)多電力。F414-EPE的(de)(de)在(zai)(zai)翼時間將(jiang)與現有(you)F414相(xiang)同(tong)。
F414-EDE和(he)F414-EPE的硬(ying)件通用性是一大賣點,客戶只需(xu)對FADEC進行軟件切換就(jiu)能(neng)改變操作模(mo)式(shi),比如在(zai)戰時使用EPE模(mo)式(shi),在(zai)和(he)平時期(qi)使用EDE模(mo)式(shi)。
從1998年投產以(yi)來截至2015年6月,GE已經生產了1500臺F414發(fa)動機,已累(lei)積超過300萬飛行小(xiao)時(shi)。根據美國(guo)海軍的F414-400項目時(shi)間(jian)表(biao),通用電(dian)氣(qi)在(zai)2016年底前已交付(fu)約300臺F414-400發(fa)動機,該公司每年制造90至100臺F414。
“超級(ji)大黃(huang)蜂(feng)”并不是F414的(de)(de)唯一(yi)裝機對象,印度(du)選擇F414-INS6作為其超音(yin)速輕型戰(zhan)斗(dou)機(LCA)“光輝”Mark 2的(de)(de)動(dong)力裝置。F414在LCA Mk2的(de)(de)發動(dong)機競爭中擊(ji)敗EJ200獲得了99臺初(chu)始訂單外(wai)加149臺意向訂單,通用電(dian)氣預計(ji)至(zhi)少可以向印度(du)出(chu)口150臺F414整機和(he)相(xiang)關備件,所以F414的(de)(de)生產至(zhi)少會持續到20世紀(ji)20年(nian)代。
此外,瑞典空軍(jun)也為自己的(de)(de)薩博“鷹獅(shi)”NG)選擇了F414-39E發(fa)(fa)動機,通(tong)用電(dian)氣獲得了為瑞典空軍(jun)的(de)(de)70架(jia)(jia)和(he)巴西空軍(jun)的(de)(de)36架(jia)(jia)“鷹獅(shi)”NG提供發(fa)(fa)動機的(de)(de)訂單(dan)。F414-39E派(pai)生型(xing)正在進行最后的(de)(de)發(fa)(fa)動機認(ren)證(zheng)測(ce)試。2008年首飛的(de)(de)“鷹獅(shi)”NG驗證(zheng)機安裝的(de)(de)是F414G發(fa)(fa)動機。F414-INS6和(he)F414-39E是F414基本(ben)型(xing)的(de)(de)單(dan)發(fa)(fa)改型(xing),并沒有采用EDE/EPE的(de)(de)技(ji)術(shu)。
最大軍用推力(li):12500磅力(li)(5556daN)
加力(li)(li)推(tui)力(li)(li):22000磅力(li)(li)(9780daN)
推重比 9.1
涵道比 0.4
空氣流(liu)量:169磅/秒(76.66kg/s)
全長:154英寸(3912mm)
直(zhi)徑:35英寸(cun)(875mm)
質量:1109kg
用途:軍用/民(min)用渦扇發動機
類型:渦輪風扇發動機
國家:美國
廠(chang)商:通用電(dian)氣公(gong)司(si)航空發動機集團(tuan)
生產現狀(zhuang):研制中裝機(ji)對(dui)象
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹師”C(建議)。