美國“閃電之心”發動機有多厲害?取代傳統噴氣式引擎,垂直起飛

遊龍科普 2024-03-28 11:55:58

近年來,美國“閃電之心”發動機的出現徹底取代了傳統的噴氣式引擎,它的實力有多強悍?能垂直起飛,擁有最大推力,同時被譽爲頂尖戰機的超級心髒。

閃電之心

在美國有兩個頂尖戰鬥機,分別是F-22和F-35,其中F-35使用的F135發動機,推力最高有204千牛,被稱爲目前爲止推力最大的噴氣式發動機。

無論是飛機、汽車還是其它工業産品,發動機都是最核心的存在,F135是由普惠公司生産的渦扇發動機,有兩種型號,一個是用于垂直降落的F-35B,還有一種是常規起降的F-35A、F-35C。

F135發動機是從F119發動機演化而來的,F119此前服務于F-22猛禽戰機,在F119發動機的基礎上,F135整合了它的優勢,又在此基礎上升級創新。

F119發動機是爲了滿足初期美國提出的“聯合攻擊戰鬥機”計劃,想用低成本滿足起降、垂直降落和艦載的需求。

只有F119符合該項目的標准,于是才被用于F22戰機,後來,F135就在F119基礎上加以改進,屬于衍生産品。

兩款發動機都是軸流式發動機,兩個共享高度通用核心,但兩者的直徑不一樣大,F135需要滿足F-35達到43000磅的濕推力,所以風扇和進氣口的直徑都比較大。

F135發動機采用三級風扇,氣流加速後會被一分爲二,有超過一多半的氣流會進入風扇涵道。戰機在常規飛行中,壓縮後氣流的壓力比剛進入風扇的時候要大28倍。

F135發動機于2009年被開發,但由于引擎的燃燒室等受熱部件運行溫度超出了預期範圍,導致部件壽命太短,只是優化後的造價成本也比預期的高了一些。

在之後的交付過程中,F135發動機也遇到不少波折,期間一名員工因泄密伊朗有關F135發動機的信息被捕,好在信息沒有泄露成功,2013年成功交付100架。

發動機優勢

在F135發動機系列裏,F135-PW-100用于空軍,F135-PW-400應用于海軍,F135-PW-600運用陸戰隊,滿足垂直降落和短距離需求,爲滿足這一條件,F135-PW-600設計了細致的垂直起降方案,最後效果也是出人意料的好。

根據普惠公司提供的數據,F-35C戰機采用的發動機是F135-PW-100型號,使用的材料比之前使用的PW-400要更加耐鹽,但是材料的變化也會影響發動機的性能。

F135發動機的主要目標是提高維護的便捷性和可靠性,特點之一是零部件也很少。

但是,盡管F135發動機是全球最先進的引擎,但它也有自己的缺點。

F135的主要核心在于升級了渦輪,這使得風扇尺寸被擴大後性能提升了不少,其次是渦輪增壓技術的加入也提高了發動機的性能,所以推力也更強。

此外,F135發動機的渦輪前溫度最高是1600多攝氏度以上,比之前的發動機有很大的提升,而且它的反作用力也很大,這就導致渦輪葉片旋轉後能往燃燒室傳導更多熱量,對提升推力也有很大幫助。

而且比起F119,F135的熱能利用率也提高了不少,但同時對戰機F-35的機身大小也有了更高的要求,因爲熱能利用率的提高也會導致迎風阻力更大。

所以在這種情況下,1.6馬赫是F-35最大的速度,限制了它最大的速度,因此F-35不可能成爲超音速巡航飛機。

但也有網友對此表示困惑:不懂推力這麽大但最大速度只有1.6馬赫。

除了速度不快以外,它還面臨著成本高的情況,由于F135被要求滿足垂直降落和短距離的起飛,需要使用陶瓷複合材料,雖然它的高溫抗氧化的性能很好,而且可以降低發動機的重量,但成本也相應的提高了不少,不僅如此,它還需要很多金屬部件。

目前F135發動機不僅服務于F-35,還將配備在B21F隱形轟炸機上,該轟炸機承載著美國空軍的期望,如果兩者結合在一起,堪稱是西方航空工業最傑出的作品。

發動機缺陷與危機

有網友表示F135發動機的飛行性能一般。或許是因爲F135的主要重點都在于研究推力。

美國政府目前沒有再研發F135發動機的計劃,但惠普沒有停止研發工作,繼F135之後,現在又推出了F135 Block1改進版,不過整體結構沒什麽改變,所以無需再換成後改進後的版本。

有不少網友認爲國産應該研發一個超越F135發動機的産品。

目前國內最主要的研發對象是AS-15、20,它們屬于軍用的引擎,符合我國軍事現階段的發展需求,但要轉移新的領域也是有可能的。

只是在技術問題上,國産發動機還需要再創新,而這恰恰是我國的優勢,此前無論是發動機還是別的産品,我國的技術總要落後歐美一大截,還時常面臨著卡脖子的問題,但經過國內科研人員的努力,最後還是扭轉乾坤,跻身入全球前列。

而且別看如今F-35戰機使用的全是F135發動機,但也有致命點。雖然好處是性能更統一,推力更強,但它也並非是完美無暇的,就比如F135發動機也會發生故障,一旦F135發動機故障,就可能導致整個F-35隊伍都不能執行任務。

此前在研發階段就發生過兩次,後來還出現過漏油的情況,一旦被發現意外,就必須要機隊停飛。

對此,美國國會也指出F135發動機是存在一些問題的,對于官方的指責,國防部包括普惠都備受打擊,後續只好拿出380億美元進行維修。

而且也傳出其他的爭議,F-35戰機是否要繼續使用F135,還是“換心髒”,把發動機換成自適應變循環發動機。

不過雖然國防部和國會還沒有統一意見,但由于F-35戰機的作戰需求還待確認,所以目前是否更換發動機還另說。

另外F135的研發經費已經達到了驚人的20億美元,對于美國如今的財政情況來說也還是有很大壓力的,盡管F136發動機不准備繼續研發了,但財政壓力還是存在的,而且因爲F136停止研發,導致惠普公司近乎壟斷航空發動機市場,因此政府在支持更多相關企業來參與研發,打破一家獨大的局面。

所以是否更換F135發動機,現在都是未知數,其中牽涉的利益太多,短時間內肯定沒有結果。

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