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F135發動機是基於F-22[1]的F119發動機的核心機和主要結構研製的。F135發動機加力推力超過18噸,推重比超過10。其中,用於F-35B的型號不但使用了R79發動機的技術,還集成了羅爾斯·羅伊斯公司的升力系統,使該機能實現短距起飛垂直降落(STOVL)。

機器簡介

F135是由由美國普拉特·惠特尼公司研製的加力渦扇發動機,最大推力超過18噸(4萬磅)[2],F135發動機是基於F-22的F119發動機的核心機和主要結構研製的。由於海軍陸戰隊與英國皇家海軍預計採用的F-35B必須能夠垂直起降,因此F135也可以加上向下彎折的三軸承旋轉噴管。但是這個噴管只有在垂直起降的場合使用,可以大大地縮短起飛/降落距離。其他F-35則不使用這項設計。

F135使用了F119的核心機,配合高效的6級高壓壓氣機,1級高壓渦輪和高效的風扇(由一個2級的低壓渦輪驅動)。F135採用了BAE系統公司的全權數字式發動機控制系統(FADEC),為了提高發動機的可靠性和可保障性,F135大量採用外場可替換部件(LRC),其零部件數量比F119減少了大約40%。按照計劃,F135有三個不同的型號,F135一PW一100將作為F-35A空軍型的動力系統;F135一PW一400將作為F-35C海軍艦載型的動力;而F135一PW一600將作為F-35B海軍陸戰隊短距起飛/垂直降落型的動力。

由來

對於F135的由來,其使用了部分前蘇聯R79發動機的技術是毫無疑問的,洛克希德也對此供認不諱。但互聯網上有一種錯誤的認識,認為其完全仿製了前蘇聯雅克-141使用的R79V-300發動機。這一認識的源頭是:蘇聯解體後,洛克希德的人隨同美國政府官員參觀了雅科夫列夫設計局和其他一些俄羅斯航空企業,他們有機會接觸了雅科夫列夫的技術設計。當時雅科夫列夫設計局正尋找資金來維持雅克-141項目,該型還沒獲得任何訂單。洛克希德公司用少量資金就換取了雅克-141的性能數據和部分設計數據,俄國人也允許美國政府人員研究這些資料。因此,洛克希德·馬丁公司的X-35的短距起飛/垂直降落設計應該吸收了一部分雅克-141的現有成果。但普拉特·惠特尼公司的F135發動機只是吸取了R79V-300發動機的部分技術,兩者結構和尺寸並不完全相同,且R-79V-300發動機涵道比較高,達到0.81;渦輪進口溫度較低,為1620K;推重比只有5.64,難以成為一種合格的第四代航空發動機。

F135發動機因F-35的需求而啟動。

在聯合攻擊戰鬥機(JSF,Joint Strike Fighter)項目中,美國國防部一直致力於尋求一種全壽命周期耗費低廉合理、並且能夠同時滿足三個不同軍種使用要求的設計方案。因此,這款全新戰鬥機的設計必須包含常規起降型(CTOL)、艦載型(CV)和短距起飛/垂直降落型(STOVL)等三種不同型號,而且所有功能的實現都必須首先滿足價格的要求。因此參與競標的兩款飛機中,無論是洛克希德·馬丁公司的X-35還是波音公司的X-32驗證機,均採用了成本較低且能兼顧短距起飛/垂直降落要求的單發布局。

在聯合攻擊戰鬥機項目驗證機研製之時,世界上唯一可以滿足性能要求的發動機就是普·惠公司研製的F119-PW-100發動機,F119-PW-100也是人類歷史上最早投入使用的推重比超過10的小涵道比加力渦扇發動機。由於兩家競爭公司對飛機的要求不同,從而要求普·惠公司研製2種略有不同的F-119改進型以滿足每個競爭者各自的需要。波音型F-119發動機的代號是JSF/119-SE614,洛克希德·馬丁型的代號是JSF/F119-SE611。

這兩種型別的發動機之所以要存在這些差異,主要是因為兩個JSF機體製造商所採用的垂直升力系統方案有所不同。波音公司採用了類似海鷂戰鬥機的多個矢量噴管下偏垂直起飛方案,整體來看比較複雜。X-32使用多個引氣管道將發動機燃燒室出口燃氣引出到位于飛機重心位置的向下噴管提供垂直起降的主要升力,另外由數個小引氣通道將發動機風扇和加力燃燒室的氣流引出為飛機提供升力補充和姿態控制。

而洛克希德·馬丁公司的X-35採用了發動機主軸驅動的升力風扇+發動機噴管下偏來實現垂直起降。洛克希德·馬丁公司使用的發動機JSF/F119-SE611採用了軸對稱噴管,能夠垂直下偏提供主要升力。既然驗證機採用了以F119-PW-100發動機為基礎的改進型號,在F-35被確定贏得聯合打擊戰鬥機合同之後,動力系統沿用原來的發展思路就成了水到渠成的事情,這就是F135發動機項目的開端。

視頻

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參考文獻

  1. F-22「猛禽」,環球網,2020-5-6
  2. 最大推力超過18噸(4萬磅,搜狐,2017-10-16