美国“闪电之心”发动机有多厉害?取代传统喷气式引擎,垂直起飞

游龙科普 2024-03-28 11:55:58

近年来,美国“闪电之心”发动机的出现彻底取代了传统的喷气式引擎,它的实力有多强悍?能垂直起飞,拥有最大推力,同时被誉为顶尖战机的超级心脏。

闪电之心

在美国有两个顶尖战斗机,分别是F-22和F-35,其中F-35使用的F135发动机,推力最高有204千牛,被称为目前为止推力最大的喷气式发动机。

无论是飞机、汽车还是其它工业产品,发动机都是最核心的存在,F135是由普惠公司生产的涡扇发动机,有两种型号,一个是用于垂直降落的F-35B,还有一种是常规起降的F-35A、F-35C。

F135发动机是从F119发动机演化而来的,F119此前服务于F-22猛禽战机,在F119发动机的基础上,F135整合了它的优势,又在此基础上升级创新。

F119发动机是为了满足初期美国提出的“联合攻击战斗机”计划,想用低成本满足起降、垂直降落和舰载的需求。

只有F119符合该项目的标准,于是才被用于F22战机,后来,F135就在F119基础上加以改进,属于衍生产品。

两款发动机都是轴流式发动机,两个共享高度通用核心,但两者的直径不一样大,F135需要满足F-35达到43000磅的湿推力,所以风扇和进气口的直径都比较大。

F135发动机采用三级风扇,气流加速后会被一分为二,有超过一多半的气流会进入风扇涵道。战机在常规飞行中,压缩后气流的压力比刚进入风扇的时候要大28倍。

F135发动机于2009年被开发,但由于引擎的燃烧室等受热部件运行温度超出了预期范围,导致部件寿命太短,只是优化后的造价成本也比预期的高了一些。

在之后的交付过程中,F135发动机也遇到不少波折,期间一名员工因泄密伊朗有关F135发动机的信息被捕,好在信息没有泄露成功,2013年成功交付100架。

发动机优势

在F135发动机系列里,F135-PW-100用于空军,F135-PW-400应用于海军,F135-PW-600运用陆战队,满足垂直降落和短距离需求,为满足这一条件,F135-PW-600设计了细致的垂直起降方案,最后效果也是出人意料的好。

根据普惠公司提供的数据,F-35C战机采用的发动机是F135-PW-100型号,使用的材料比之前使用的PW-400要更加耐盐,但是材料的变化也会影响发动机的性能。

F135发动机的主要目标是提高维护的便捷性和可靠性,特点之一是零部件也很少。

但是,尽管F135发动机是全球最先进的引擎,但它也有自己的缺点。

F135的主要核心在于升级了涡轮,这使得风扇尺寸被扩大后性能提升了不少,其次是涡轮增压技术的加入也提高了发动机的性能,所以推力也更强。

此外,F135发动机的涡轮前温度最高是1600多摄氏度以上,比之前的发动机有很大的提升,而且它的反作用力也很大,这就导致涡轮叶片旋转后能往燃烧室传导更多热量,对提升推力也有很大帮助。

而且比起F119,F135的热能利用率也提高了不少,但同时对战机F-35的机身大小也有了更高的要求,因为热能利用率的提高也会导致迎风阻力更大。

所以在这种情况下,1.6马赫是F-35最大的速度,限制了它最大的速度,因此F-35不可能成为超音速巡航飞机。

但也有网友对此表示困惑:不懂推力这么大但最大速度只有1.6马赫。

除了速度不快以外,它还面临着成本高的情况,由于F135被要求满足垂直降落和短距离的起飞,需要使用陶瓷复合材料,虽然它的高温抗氧化的性能很好,而且可以降低发动机的重量,但成本也相应的提高了不少,不仅如此,它还需要很多金属部件。

目前F135发动机不仅服务于F-35,还将配备在B21F隐形轰炸机上,该轰炸机承载着美国空军的期望,如果两者结合在一起,堪称是西方航空工业最杰出的作品。

发动机缺陷与危机

有网友表示F135发动机的飞行性能一般。或许是因为F135的主要重点都在于研究推力。

美国政府目前没有再研发F135发动机的计划,但惠普没有停止研发工作,继F135之后,现在又推出了F135 Block1改进版,不过整体结构没什么改变,所以无需再换成后改进后的版本。

有不少网友认为国产应该研发一个超越F135发动机的产品。

目前国内最主要的研发对象是AS-15、20,它们属于军用的引擎,符合我国军事现阶段的发展需求,但要转移新的领域也是有可能的。

只是在技术问题上,国产发动机还需要再创新,而这恰恰是我国的优势,此前无论是发动机还是别的产品,我国的技术总要落后欧美一大截,还时常面临着卡脖子的问题,但经过国内科研人员的努力,最后还是扭转乾坤,跻身入全球前列。

而且别看如今F-35战机使用的全是F135发动机,但也有致命点。虽然好处是性能更统一,推力更强,但它也并非是完美无暇的,就比如F135发动机也会发生故障,一旦F135发动机故障,就可能导致整个F-35队伍都不能执行任务。

此前在研发阶段就发生过两次,后来还出现过漏油的情况,一旦被发现意外,就必须要机队停飞。

对此,美国国会也指出F135发动机是存在一些问题的,对于官方的指责,国防部包括普惠都备受打击,后续只好拿出380亿美元进行维修。

而且也传出其他的争议,F-35战机是否要继续使用F135,还是“换心脏”,把发动机换成自适应变循环发动机。

不过虽然国防部和国会还没有统一意见,但由于F-35战机的作战需求还待确认,所以目前是否更换发动机还另说。

另外F135的研发经费已经达到了惊人的20亿美元,对于美国如今的财政情况来说也还是有很大压力的,尽管F136发动机不准备继续研发了,但财政压力还是存在的,而且因为F136停止研发,导致惠普公司近乎垄断航空发动机市场,因此政府在支持更多相关企业来参与研发,打破一家独大的局面。

所以是否更换F135发动机,现在都是未知数,其中牵涉的利益太多,短时间内肯定没有结果。

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游龙科普

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