F414是(shi)通(tong)用電(dian)氣公司為滿(man)足美國海(hai)軍對F/A-18“大(da)黃蜂(feng)”戰斗機(ji)最新發(fa)展型F/A-18E/F的要求而設計的加力式渦輪風扇發(fa)動機(ji)。
F414發動機以GE公司的F404和F412為(wei)基礎,因此曾(ceng)被稱(cheng)為(wei)F404的Ⅱ型(xing)推力增長型(xing)。
1991年開(kai)始(shi)研制。
1993年5月20日首次試車。
計劃于1995年12月(yue)首次(ci)試飛。
1998年定型并交付首臺生產型發動(dong)機。
通用電氣公司(si)在研(yan)制(zhi)F414時(shi)充分吸(xi)取F404積累(lei)的使用經驗,采用GE23A、YF120、F412以及其他軍、民用發動機一些經過驗證的技術,因(yin)而(er)研(yan)制(zhi)工作進展順利,投資少、研(yan)制(zhi)時(shi)間短,效(xiao)果明顯。
F414的(de)(de)(de)風(feng)扇(shan)與F118的(de)(de)(de)相同,第(di)1級風(feng)扇(shan)葉(xie)片帶中間凸臺,第(di)2和第(di)3級為(wei)焊(han)接(jie)的(de)(de)(de)整(zheng)體葉(xie)盤。通過(guo)1993年作的(de)(de)(de)280多小時試驗證明(ming),這種風(feng)扇(shan)的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)、效率、喘振裕度和抗畸變能力(li)(li)均超過(guo)或(huo)達到預定(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)目標,流(liu)量(liang)比F404-GE-400的(de)(de)(de)大16%,重量(liang)輕20.4kg。F414的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)采(cai)用(yong)(yong)F412的(de)(de)(de)7級設(she)(she)計(ji)(ji)(ji),但前3級改(gai)為(wei)葉(xie)盤結構,以減(jian)少榫(sun)頭(tou)漏氣(qi)、減(jian)輕重量(liang)和提高(gao)(gao)效率。燃燒室和高(gao)(gao)壓(ya)渦(wo)輪是以F412為(wei)基礎發(fa)展的(de)(de)(de),低(di)壓(ya)渦(wo)輪是一種先(xian)進設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)。加力(li)(li)燃燒室采(cai)用(yong)(yong)了該公司為(wei)先(xian)進戰斗機(ji)(ji)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)F120發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)結構。徑向(xiang)火(huo)(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)器可(ke)(ke)用(yong)(yong)風(feng)扇(shan)后空(kong)氣(qi)冷卻,中心環形火(huo)(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)器沿圓周做成12段,可(ke)(ke)以自由膨(peng)脹(zhang),整(zheng)套火(huo)(huo)焰(yan)(yan)穩(wen)定(ding)(ding)(ding)器可(ke)(ke)在(zai)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)裝在(zai)飛機(ji)(ji)上(shang)的(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下進行更換,設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)壽(shou)命為(wei)2000h,5700次(ci)點火(huo)(huo)。海平面和高(gao)(gao)空(kong)試驗證明(ming),這種加力(li)(li)燃燒室不易發(fa)生振蕩燃燒。尾噴管的(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)采(cai)用(yong)(yong)了F110-GE-129 IPE的(de)(de)(de)技(ji)術,裝有先(xian)進的(de)(de)(de)陶瓷基復合材(cai)料的(de)(de)(de)尾噴管調節片。
F414的(de)(de)核心機(ji)設(she)計來自(zi)通(tong)用電氣(qi)的(de)(de)F412非(fei)加(jia)力渦扇發動機(ji),而這種發動機(ji)是為(wei)麥道/通(tong)用動力A-12“復仇者(zhe)II”艦(jian)載隱身(shen)攻(gong)擊機(ji)研制的(de)(de)。“復仇者(zhe)II”在(zai)1988年贏得了美國海軍先(xian)進戰術飛機(ji)(ATA)的(de)(de)競標(biao),通(tong)用電氣(qi)為(wei)該機(ji)開始研制派生自(zi)F404的(de)(de)F412。
環形。結構與(yu)F404的相(xiang)同。
3級(ji)(ji)軸流式(shi)。第(di)1級(ji)(ji)風扇葉(xie)片可拆換,帶有中間(jian)凸臺。第(di)2和(he)第(di)3級(ji)(ji)風扇為Ti17焊接成整體的(de)(de)葉(xie)盤(pan)。增壓比(bi)比(bi)F404的(de)(de)高15%,約為4.025。3級(ji)(ji)靜(jing)子和(he)轉(zhuan)子葉(xie)片均為三維流設計。
7級(ji)(ji)軸(zhou)流式。鈦合金整(zheng)體(ti)中(zhong)介機(ji)匣和對(dui)開的壓氣機(ji)機(ji)匣。前3級(ji)(ji)轉子為(wei)(wei)葉(xie)(xie)盤結構,是在鍛坯上用電(dian)化學加(jia)工出來的。后4級(ji)(ji)轉子葉(xie)(xie)片(pian)(pian)通過(guo)燕尾形榫頭與(yu)盤連接。前2級(ji)(ji)轉子葉(xie)(xie)片(pian)(pian)材料為(wei)(wei)Ti17,后5級(ji)(ji)為(wei)(wei)IN718。前3級(ji)(ji)靜子葉(xie)(xie)片(pian)(pian)材料為(wei)(wei)鈦合金。
環形(xing)。火焰筒(tong)材料為Hastelloy X。18個鑄造的渦流(liu)器(qi),18個雙錐燃油噴嘴。火焰筒(tong)采用激光打(da)孔的多孔結構進行冷卻。
1級軸流式(shi)。采用氣(qi)膜(mo)加(jia)沖擊冷卻(que)方(fang)式(shi)。轉子葉(xie)(xie)(xie)片和導向器葉(xie)(xie)(xie)片材料均為(wei)單晶材料,葉(xie)(xie)(xie)身上有(you)物理氣(qi)相沉積的(de)隔熱涂層。
1級軸流式。氣冷(leng)設計(ji)。轉子葉(xie)片和導向器葉(xie)片均有物理氣相沉(chen)積的隔(ge)熱(re)涂層。
結(jie)構與(yu)F404的(de)相同,火(huo)焰穩(wen)(wen)定器(qi)(qi)由(you)中央環狀(zhuang)V形火(huo)焰穩(wen)(wen)定器(qi)(qi)與(yu)12根徑向火(huo)焰穩(wen)(wen)定器(qi)(qi)組成(cheng)。徑向火(huo)焰穩(wen)(wen)定器(qi)(qi)用風扇空氣(qi)冷卻。
收-擴式可調(diao)尾(wei)噴管,陶瓷基復合(he)材料的(de)尾(wei)噴管調(diao)節片。面積比(bi)為1.6。
雙通道全權(quan)數字式電子控制(FADEC),按(an)風扇轉速和(he)核心機壓比調節發(fa)動機工作,有故障隔離(li)功(gong)能。
在產(chan)F414的(de)(de)尾(wei)噴管二級封嚴片(pian)是(shi)用(yong)(yong)陶(tao)瓷基復(fu)合材料(CMC)制(zhi)造的(de)(de)。根(gen)據通用(yong)(yong)電(dian)氣(qi)的(de)(de)說(shuo)法,F414先后(hou)采(cai)用(yong)(yong)過兩種陶(tao)瓷基復(fu)合材料來(lai)制(zhi)造二級封嚴片(pian),首先是(shi)碳(tan)化(hua)硅(gui)/碳(tan)(SiC/C),也就(jiu)(jiu)是(shi)陶(tao)瓷級碳(tan)化(hua)硅(gui)纖維增強的(de)(de)碳(tan)基材;然后(hou)是(shi)氧(yang)(yang)化(hua)物/氧(yang)(yang)化(hua)物(Ox/Ox),也就(jiu)(jiu)是(shi)使用(yong)(yong)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)-莫(mo)來(lai)石陶(tao)瓷纖維增強的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)-氧(yang)(yang)化(hua)硅(gui)基材。2011年(nian)生產(chan)的(de)(de)F414開始(shi)安裝(zhuang)Ox/Ox材料制(zhi)造的(de)(de)封嚴片(pian)。
但這(zhe)兩種(zhong)陶瓷(ci)基(ji)復(fu)合材料還無(wu)法承受高(gao)壓(ya)渦(wo)(wo)輪要面對的(de)極(ji)端高(gao)溫(wen),無(wu)法制成高(gao)壓(ya)渦(wo)(wo)輪壓(ya)片(pian)使(shi)用。通(tong)用電氣(qi)正在研究(jiu)更(geng)有前途(tu)碳(tan)化(hua)硅(gui)/碳(tan)化(hua)硅(gui)(SiC/SiC)的(de)陶瓷(ci)基(ji)復(fu)合材料,即(ji)碳(tan)化(hua)硅(gui)纖(xian)維增強(qiang)的(de)碳(tan)化(hua)硅(gui)基(ji)材。這(zhe)種(zhong)材料在涂上合適的(de)環境障涂層(EBC)后能承受極(ji)端高(gao)溫(wen),可以用來(lai)制造渦(wo)(wo)輪葉片(pian)、定(ding)子葉片(pian)或其(qi)他高(gao)溫(wen)部件。使(shi)用SiC/SiC材料制造的(de)高(gao)壓(ya)渦(wo)(wo)輪葉片(pian)比鎳基(ji)高(gao)溫(wen)合金(jin)(如(ru)因科鎳718合金(jin))葉片(pian)輕許多,而且更(geng)加堅固。
通用(yong)電(dian)氣(qi)表示SiC/SiC葉(xie)(xie)(xie)片能承受(shou)的(de)工作(zuo)(zuo)溫(wen)度比高(gao)溫(wen)合金(jin)葉(xie)(xie)(xie)片高(gao)上(shang)許多(duo),僅要(yao)求環境障涂層降低葉(xie)(xie)(xie)片工作(zuo)(zuo)溫(wen)度149攝氏(shi)(shi)度就能夠承受(shou)1649攝氏(shi)(shi)度的(de)大型噴氣(qi)發動機渦(wo)輪進口(kou)溫(wen)度。通用(yong)電(dian)氣(qi)已(yi)經在(zai)美(mei)國海軍的(de)能源工作(zuo)(zuo)小組項目中用(yong)一臺(tai)F414發動機成功驗(yan)證(zheng)了(le)CMC渦(wo)輪葉(xie)(xie)(xie)片。測試發動機在(zai)第二(er)級渦(wo)輪上(shang)安裝了(le)SiC/SiC材料葉(xie)(xie)(xie)片,測試證(zheng)明CMC葉(xie)(xie)(xie)片足夠堅固,能承受(shou)渦(wo)輪高(gao)溫(wen)和旋轉應力(li)。
通用電氣對F414的另一項重大改進是降(jiang)噪套(tao)件(jian),其(qi)特點是通過在尾噴管(guan)封(feng)嚴片(pian)安裝(zhuang)鋸(ju)齒(chi)結構,來(lai)促進發動機核心、涵道(dao)和外部(bu)氣流(liu)之間的摻混,從(cong)而降(jiang)低(di)F414的全(quan)加(jia)力噪音。
“超級大黃(huang)蜂(feng)”從航(hang)母甲(jia)板彈射起(qi)飛時經常需要開全加力,降(jiang)噪套件能降(jiang)低(di)“超級大黃(huang)蜂(feng)”和EA-18G在(zai)航(hang)母彈射器(qi)附近(jin)產(chan)生(sheng)的(de)噪音,保護甲(jia)板人員聽力。測試表明鋸齒降(jiang)噪套件能把(ba)F414的(de)人體感(gan)知(zhi)噪聲降(jiang)低(di)2至3分貝,可(ke)能聽起(qi)來不是很多,但實際上能把(ba)每臺F414產(chan)生(sheng)的(de)聲能降(jiang)低(di)50%。
F414的核心機(ji)設計來(lai)自通(tong)(tong)用(yong)電氣(qi)的F412非(fei)加力(li)渦扇發(fa)動機(ji),而(er)這種發(fa)動機(ji)是為麥道/通(tong)(tong)用(yong)動力(li)A-12“復仇(chou)(chou)者(zhe)II”艦載(zai)隱身攻擊機(ji)研(yan)制的。“復仇(chou)(chou)者(zhe)II”在(zai)1988年贏得了美國(guo)海軍先進戰術飛機(ji)(ATA)的競標,通(tong)(tong)用(yong)電氣(qi)為該(gai)機(ji)開(kai)始(shi)研(yan)制派生自F404的F412。
但由于(yu)延(yan)遲和(he)成本(ben)超支,A-12項目在(zai)(zai)1991年被取消,并引發(fa)了激烈的爭議和(he)訴(su)訟。好在(zai)(zai)通用電(dian)氣研制F412的努力沒有白費,麥道在(zai)(zai)1991年開始(shi)研究(jiu)F/A-18“大(da)(da)黃(huang)蜂”戰斗機的重(zhong)大(da)(da)改型(后演變成F/A-18E/F“超級大(da)(da)黃(huang)蜂”),要(yao)求(qiu)航程和(he)作戰性能比現有“大(da)(da)黃(huang)蜂”大(da)(da)幅提(ti)高,通用電(dian)氣于(yu)是提(ti)出了采用F412先進技術的F414發(fa)動(dong)機概念。1993年5月20日,F414原型發(fa)動(dong)機進行了首次試車(che)。
通用(yong)電氣(qi)通過把F412的(de)(de)核心機(ji)(ji)與(yu)F404低壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)以及F120變循環渦(wo)扇發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)徑(jing)向(xiang)火焰穩定器(qi)相結(jie)合(he)創造出了(le)F414。F120參加了(le)美國(guo)(guo)空軍(jun)的(de)(de)先進戰(zhan)術戰(zhan)斗機(ji)(ji)(ATF)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)競爭,最后敗給(gei)了(le)普(pu)惠F119,讓后者成(cheng)為(wei)洛克希(xi)德(de)F-22“猛禽”戰(zhan)斗機(ji)(ji)的(de)(de)動(dong)力裝置(zhi)。但最終統(tong)計數(shu)據顯示F-22僅187架的(de)(de)產(chan)量使F119的(de)(de)生產(chan)數(shu)量遠小于F414,所以失之東(dong)隅,收之桑榆,通用(yong)電氣(qi)從美國(guo)(guo)海軍(jun)這里(li)獲得(de)了(le)回(hui)報。
為了使(shi)“超(chao)級大黃(huang)蜂(feng)”的后(hou)機(ji)身設計(ji)的改(gai)動最小化,美國(guo)海軍規定(ding)F414發(fa)(fa)動機(ji)必(bi)須能(neng)裝入與F404相同的發(fa)(fa)動機(ji)艙(cang)空(kong)間,但兩者安裝點(dian)有所不同。
于是(shi)F414的(de)外部尺寸與(yu)F404相同,都是(shi)3912毫(hao)(hao)米長,最大直徑889毫(hao)(hao)米,這(zhe)樣(yang)一(yi)來增(zeng)加推力就成了(le)艱巨任務。設計要(yao)求F414的(de)每秒最大核心氣流比F404高出20%,最大加力推力比F404高出24%,為了(le)滿足核心氣流和推力要(yao)求,通用電氣加大了(le)F414風(feng)扇的(de)等效直徑并(bing)提(ti)高了(le)發動機整體增(zeng)壓比。
最后(hou)通(tong)(tong)用電氣(qi)成功實現(xian)了設計目(mu)標。雖然F414的三(san)級低壓風(feng)扇(shan)系統比F404的長(chang)(chang)了125毫米(mi),但通(tong)(tong)用電氣(qi)通(tong)(tong)過把燃燒室(shi)長(chang)(chang)度(du)縮(suo)(suo)短(duan)25毫米(mi),把加(jia)力燃燒室(shi)長(chang)(chang)度(du)縮(suo)(suo)短(duan)100毫米(mi),使(shi)新發(fa)動(dong)機的總長(chang)(chang)度(du)保持與F404一致。
雖(sui)然F404和(he)F414的(de)(de)風扇(shan)最大(da)直(zhi)徑(jing)都(dou)(dou)是(shi)(shi)(shi)889毫米,但(dan)F414的(de)(de)三(san)級(ji)風扇(shan)采用了更(geng)先進的(de)(de)葉片(pian)氣(qi)動(dong)(dong)設計。此外(wai),F414風扇(shan)的(de)(de)第(di)二第(di)三(san)級(ji)是(shi)(shi)(shi)連(lian)成(cheng)一(yi)體的(de)(de)轉子結構(也就是(shi)(shi)(shi)葉盤),成(cheng)為(wei)一(yi)個單獨部件。這樣就使F414每級(ji)風扇(shan)的(de)(de)盤轂直(zhi)徑(jing)都(dou)(dou)能小于(yu)F404,這意味著在風扇(shan)直(zhi)徑(jing)相(xiang)同的(de)(de)情況下,F414每級(ji)風扇(shan)的(de)(de)葉片(pian)都(dou)(dou)比F404長,增(zeng)加了風扇(shan)的(de)(de)等效面積(ji)。再加上(shang)葉片(pian)的(de)(de)氣(qi)動(dong)(dong)改進,結果就是(shi)(shi)(shi)F414基(ji)本型(xing)的(de)(de)最大(da)空氣(qi)流量從F404的(de)(de)64.41千(qian)(qian)克/秒提高到(dao)了77.11千(qian)(qian)克/秒。F414風扇(shan)的(de)(de)第(di)一(yi)級(ji)葉片(pian)可拆換,帶有中間(jian)凸(tu)臺(tai)。
雖(sui)然F404和F414都具有七級(ji)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)機(HPC),但(dan)F414的(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)機包含兩(liang)個(ge)整體(ti)(ti)葉盤(pan)部件(jian),其中之一(yi)(yi)是第一(yi)(yi)第二級(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)機的(de)(de)串(chuan)聯整體(ti)(ti)葉盤(pan),其次是第三(san)級(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)機整體(ti)(ti)葉盤(pan)。通用電氣(qi)(qi)通過在(zai)F414的(de)(de)兩(liang)級(ji)風扇和三(san)級(ji)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)機上采用整體(ti)(ti)葉盤(pan),從而取消了葉片與盤(pan)轂(gu)間的(de)(de)傳統燕尾榫接頭,不僅減重可觀,還提高了發動機的(de)(de)可靠性(xing)和耐用性(xing)。僅在(zai)風扇和壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)氣(qi)(qi)機模(mo)塊(kuai)上,F414的(de)(de)零件(jian)數(shu)量就比F404少了484個(ge)。
與F404相(xiang)比(bi),F414的燃(ran)燒室(shi)(shi)在空氣(qi)動力學和材料(liao)(liao)上(shang)都有(you)所改進。其貫流式環形燃(ran)燒室(shi)(shi)采(cai)用(yong)霧化燃(ran)料(liao)(liao)噴(pen)嘴,多孔冷卻結構(gou)火焰筒不僅提高了使用(yong)壽命,還降(jiang)低(di)了重量,據報道(dao)上(shang)面有(you)30000個激光鉆孔來降(jiang)低(di)側壁溫度。
與F404一樣,F414也采用(yong)單級高壓渦(wo)輪(lun)(HPT)和單級低壓渦(wo)輪(lun)(LPT)設計,并都由風扇引氣(qi)冷卻。F414的渦(wo)輪(lun)葉片由單晶合金制(zhi)成(cheng),涂有熱(re)(re)障涂層以提(ti)高耐久性。F414基本型熱(re)(re)段有2000小(xiao)時(shi)使(shi)用(yong)壽(shou)命,其他旋轉部(bu)件(jian)和結構部(bu)件(jian)有4000小(xiao)時(shi)使(shi)用(yong)壽(shou)命。
與(yu)F404的(de)(de)環(huan)形加力燃燒室不(bu)同,F414的(de)(de)加力燃燒室采用了更先進(jin)的(de)(de)設計。其火焰穩定(ding)器(qi)由(you)中心環(huan)狀V型穩定(ding)器(qi)與(yu)12根徑向穩定(ding)器(qi)組成.每根徑向穩定(ding)器(qi)均帶有隔熱罩,并由(you)風扇引氣進(jin)行冷(leng)卻。兩種發動(dong)機(ji)之(zhi)間的(de)(de)另一個區別是(shi)F414的(de)(de)尾噴(pen)管是(shi)燃油驅動(dong)的(de)(de),而F404則由(you)液壓驅動(dong),這項改(gai)進(jin)能降(jiang)低重量。F414的(de)(de)徑向火焰穩定(ding)器(qi)和尾噴(pen)管二級調節片(pian)(pian)和封嚴片(pian)(pian)都能在(zai)安裝在(zai)飛機(ji)上時單獨更換(huan)。
根據通(tong)用(yong)電(dian)氣的(de)數據,F414重1152千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke),僅比(bi)(bi)1023千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)的(de)F404高出129千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke),但F414的(de)軍(jun)用(yong)推力(li)卻增加(jia)了約27%,從F404的(de)4990千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(48.9千(qian)(qian)(qian)(qian)牛)增加(jia)到(dao)6350千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(62.3千(qian)(qian)(qian)(qian)牛),同(tong)時加(jia)力(li)推力(li)增加(jia)了24%,從F404的(de)8028千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(78.7千(qian)(qian)(qian)(qian)牛)增加(jia)到(dao)9979千(qian)(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(98千(qian)(qian)(qian)(qian)牛)。F414的(de)總增壓(ya)比(bi)(bi)從F404的(de)26提高到(dao)30,推重比(bi)(bi)從F404的(de)7.8提高到(dao)9。
除(chu)了軍用推(tui)力比(bi)(bi)(bi)F404提(ti)高27.25%以外,F414還為“超級大黃(huang)蜂”的任(ren)(ren)務關鍵飛行包線區域(yu)提(ti)供(gong)更大的推(tui)力優勢。在近距空戰包線區域(yu),F414能(neng)(neng)(neng)提(ti)供(gong)比(bi)(bi)(bi)F404高30%至(zhi)40%的推(tui)力;在高空截擊任(ren)(ren)務中,F404的超音速推(tui)力也比(bi)(bi)(bi)F404提(ti)高了25%至(zhi)30%;在低空空地任(ren)(ren)務中,F414的推(tui)力也高出40%,能(neng)(neng)(neng)增強(qiang)飛機的生(sheng)存能(neng)(neng)(neng)力。
除(chu)了使用F412的核心機(ji)(ji)(ji)外,F414的另一項重(zhong)要改進就是引入(ru)F120的全(quan)權限數字發(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)控(kong)制(FADEC)單(dan)元(yuan)。這是一種安裝在發(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)上的雙通道(dao)FADEC單(dan)元(yuan),可(ke)以調節推力、管理燃(ran)油供應并(bing)控(kong)制發(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji),并(bing)具有先進故障檢測功能(neng)(neng),能(neng)(neng)對發(fa)(fa)動機(ji)(ji)(ji)系統的故障進行識別、報告(gao)和(he)采(cai)用應對措施。
通用(yong)電氣(qi)在F414發動(dong)機的(de)后(hou)續改進上采用(yong)了一(yi)種(zhong)新策(ce)略,那(nei)就是可以根據客戶的(de)要求提供兩種(zhong)工作模式,一(yi)種(zhong)能(neng)延長發動(dong)機壽命,另一(yi)種(zhong)能(neng)提高(gao)性能(neng)。
第一種(zhong)改進型(xing)被(bei)稱(cheng)為F414增強耐久(jiu)性發(fa)動機(F414-EDE),推(tui)力與現有(you)F414相同(tong),但(dan)顯(xian)著提(ti)高(gao)(gao)了發(fa)動機的(de)耐用性,除維修間(jian)隔時間(jian)延長(chang),熱(re)段壽(shou)命提(ti)高(gao)(gao)到了原先的(de)大約三(san)倍外,耗(hao)油(you)率還(huan)能(neng)降低3%至4%。第二種(zhong)改進型(xing)被(bei)稱(cheng)為F414增強性能(neng)發(fa)動機(F414-EPE),發(fa)動機硬(ying)件(jian)部分與F414-EDE完(wan)全相同(tong),只是FADEC使用不(bu)同(tong)的(de)軟件(jian),從(cong)而(er)壓榨出比(bi)現有(you)F414高(gao)(gao)出20%的(de)推(tui)力。F414-EPE發(fa)動機在耐用性和熱(re)段壽(shou)命上與現有(you)F414相同(tong),同(tong)時油(you)耗(hao)能(neng)降低1%至2%。
F414改進項目作為美國(guo)海軍部分資助的(de)聯(lian)合技術開發計劃(hua)的(de)一部分啟(qi)動于2004年(nian),通(tong)用電氣(qi)在(zai)2004年(nian)和(he)2006年(nian)對(dui)F414增強耐久性發動機(F414-EDE)驗證(zheng)機進行(xing)了兩(liang)次測試,在(zai)2010年(nian)和(he)2011年(nian)進行(xing)的(de)兩(liang)次測試中(zhong),驗證(zheng)發動機達(da)到了設計目標。
F414-EDE的(de)改進之處有以下幾點(dian):
首先F414-EDE的高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)是6級而不是現有F414的7級。通用(yong)電氣(qi)在用(yong)現代三維(wei)計(ji)算(suan)流體(ti)力學(CFD)技(ji)術對F414的高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)氣(qi)流進(jin)行分析后,決定增加每級壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)之間的間隔(ge),并采(cai)用(yong)更先進(jin)的三維(wei)氣(qi)動設(she)計(ji)葉片進(jin)。重新設(she)計(ji)的高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)和風(feng)扇使F414-EDE發動機(ji)的最大(da)總流量提高到每秒84.8千克,比F414基本(ben)型高出10%。
其次,F414-EDE在(zai)高(gao)壓壓氣機和加(jia)力燃燒室上(shang)采(cai)用(yong)了(le)(le)先進冷卻設計,改善(shan)了(le)(le)發動機熱(re)段和尾噴管高(gao)溫部件的耐用(yong)性(xing)。
F414-EDE還進行了其他方面的一些改進,提高了對異(yi)物損傷的總容忍度。
F414-EDE增加的(de)(de)(de)核心氣流能(neng)使發動機(ji)(ji)在推力與F414基本型相(xiang)同的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)工作在更涼爽的(de)(de)(de)環境下(xia),為旋轉部件(特(te)別是熱(re)段(duan))提(ti)供更高(gao)的(de)(de)(de)溫度裕度,延長了熱(re)段(duan)和(he)限壽(shou)件的(de)(de)(de)壽(shou)命(ming),并增加了發動機(ji)(ji)的(de)(de)(de)在翼(yi)時間(jian)。據通用(yong)電氣計算,F414-EDE能(neng)使美(mei)國海軍在“超級大黃蜂(feng)”機(ji)(ji)隊(dui)的(de)(de)(de)剩余(yu)服役(yi)時間(jian)中(zhong)節約(yue)高(gao)達10億至20億美(mei)元的(de)(de)(de)零件采購和(he)大修成本,大幅降低飛機(ji)(ji)的(de)(de)(de)生命(ming)周期成本。F414-EDE降低的(de)(de)(de)3%至4%油(you)耗(hao)相(xiang)當(dang)于讓“超級大黃蜂(feng)”機(ji)(ji)隊(dui)每(mei)年節約(yue)1892萬升航(hang)空煤油(you)。F414-EDE的(de)(de)(de)另一個(ge)優點(dian)是增加引氣量用(yong)于冷卻航(hang)電或驅動氣動系統。
F414-EPE在硬件上與F414-EDE相同(tong),同(tong)樣具有更高(gao)(gao)的(de)核心氣流,只是(shi)FADEC單元(yuan)運行不(bu)同(tong)的(de)軟件,使發動機增(zeng)推20%,最(zui)大推力(li)高(gao)(gao)達11975千克(117.43千牛)。F414-EPE的(de)油(you)耗比現有F414低1%至2%,除了能增(zeng)加引氣量外,還能驅動發電機提供更多電力(li)。F414-EPE的(de)在翼時間將與現有F414相同(tong)。
F414-EDE和F414-EPE的(de)硬(ying)件通(tong)用性(xing)是一大賣點,客戶(hu)只(zhi)需對FADEC進行軟(ruan)件切(qie)換就能改變操(cao)作模(mo)式,比如在戰時使用EPE模(mo)式,在和平時期使用EDE模(mo)式。
從1998年(nian)投產(chan)以來(lai)截至2015年(nian)6月(yue),GE已經生產(chan)了1500臺F414發動(dong)機(ji),已累積超過300萬飛行小時(shi)。根據美國海軍的F414-400項目時(shi)間表(biao),通(tong)用電氣(qi)在2016年(nian)底前已交付約300臺F414-400發動(dong)機(ji),該(gai)公司每年(nian)制(zhi)造(zao)90至100臺F414。
“超(chao)級大黃蜂”并不(bu)是F414的(de)唯一裝(zhuang)機(ji)對(dui)象,印(yin)度選擇F414-INS6作(zuo)為其超(chao)音(yin)速輕型戰斗機(ji)(LCA)“光(guang)輝”Mark 2的(de)動力裝(zhuang)置。F414在LCA Mk2的(de)發動機(ji)競(jing)爭中(zhong)擊敗EJ200獲得(de)了(le)99臺(tai)初始訂(ding)單外加149臺(tai)意(yi)向(xiang)訂(ding)單,通用(yong)電氣預計至少可(ke)以向(xiang)印(yin)度出口(kou)150臺(tai)F414整機(ji)和(he)相關備件(jian),所以F414的(de)生產至少會持續到(dao)20世紀(ji)20年代。
此外(wai),瑞典空(kong)軍(jun)(jun)也為(wei)自己(ji)的(de)(de)薩博“鷹(ying)獅”NG)選(xuan)擇(ze)了F414-39E發(fa)(fa)動機(ji),通用電氣獲得(de)了為(wei)瑞典空(kong)軍(jun)(jun)的(de)(de)70架和(he)巴西(xi)空(kong)軍(jun)(jun)的(de)(de)36架“鷹(ying)獅”NG提(ti)供(gong)發(fa)(fa)動機(ji)的(de)(de)訂(ding)單(dan)。F414-39E派(pai)生型(xing)正在進行最后的(de)(de)發(fa)(fa)動機(ji)認證測(ce)試。2008年首飛(fei)的(de)(de)“鷹(ying)獅”NG驗證機(ji)安裝的(de)(de)是(shi)F414G發(fa)(fa)動機(ji)。F414-INS6和(he)F414-39E是(shi)F414基本型(xing)的(de)(de)單(dan)發(fa)(fa)改型(xing),并沒有采用EDE/EPE的(de)(de)技術(shu)。
最大軍(jun)用推(tui)力:12500磅(bang)力(5556daN)
加力推力:22000磅力(9780daN)
推重比 9.1
涵道比 0.4
空氣流量:169磅/秒(76.66kg/s)
全(quan)長:154英寸(3912mm)
直徑:35英寸(875mm)
質量:1109kg
用(yong)途:軍用(yong)/民用(yong)渦(wo)扇發動機
類型:渦(wo)輪風扇發動機(ji)
國家:美國
廠(chang)商:通用電氣公(gong)司航(hang)空發(fa)動機(ji)集(ji)團
生產現(xian)狀(zhuang):研制中裝機對象
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹師”C(建議(yi))。