F135是由(you)由(you)美國(guo)普拉特(te)(te)·惠特(te)(te)尼公(gong)司研制的加(jia)(jia)力(li)渦(wo)扇(shan)發動(dong)機,最大推力(li)超過18噸(4萬磅),F135發動(dong)機是基于F-22的F119發動(dong)機的核心機和(he)主要結(jie)構研制的。由(you)于海軍陸戰隊(dui)與(yu)英國(guo)皇家海軍預計采用的F-35B必須能夠垂直起降(jiang),因此F135也可以加(jia)(jia)上向下(xia)彎折的三軸(zhou)承旋轉噴管。但是這(zhe)個噴管只有在(zai)垂直起降(jiang)的場合使用,可以大大地縮短起飛/降(jiang)落距離(li)。其(qi)他F-35則不使用這(zhe)項(xiang)設計。
F135使用了(le)F119的核心機(ji),配合高效的6級高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機(ji),1級高壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)和(he)高效的風扇(由(you)一(yi)(yi)個2級的低壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)驅(qu)動)。F135采用了(le)BAE系統公司的全權數(shu)字式發(fa)動機(ji)控(kong)制(zhi)系統(FADEC),為(wei)了(le)提高發(fa)動機(ji)的可(ke)(ke)靠性和(he)可(ke)(ke)保(bao)障性,F135大量采用外(wai)場可(ke)(ke)替(ti)換(huan)部件(LRC),其零部件數(shu)量比F119減(jian)少(shao)了(le)大約40%。按照(zhao)計劃(hua),F135有三(san)個不同的型號,F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)100將(jiang)作為(wei)F-35A空軍型的動力系統;F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)400將(jiang)作為(wei)F-35C海軍艦(jian)載型的動力;而(er)F135一(yi)(yi)PW一(yi)(yi)600將(jiang)作為(wei)F-35B海軍陸戰隊(dui)短距起飛/垂直(zhi)降(jiang)落(luo)型的動力。
對(dui)于(yu)F135的(de)(de)(de)(de)由(you)來(lai),其使用(yong)了(le)部(bu)分前蘇(su)聯R79發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)技術(shu)(shu)是(shi)毫無(wu)疑問的(de)(de)(de)(de),洛克希(xi)德也對(dui)此供認(ren)不諱。但互聯網上有(you)一種(zhong)錯誤的(de)(de)(de)(de)認(ren)識,認(ren)為其完全(quan)仿制了(le)前蘇(su)聯雅(ya)克-141使用(yong)的(de)(de)(de)(de)R79V-300發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)。這一認(ren)識的(de)(de)(de)(de)源頭是(shi):蘇(su)聯解體后,洛克希(xi)德的(de)(de)(de)(de)人隨同美國(guo)(guo)政(zheng)府官員(yuan)參(can)觀了(le)雅(ya)科(ke)夫(fu)列夫(fu)設(she)計局和(he)(he)其他(ta)一些(xie)俄(e)羅斯航空企(qi)業,他(ta)們有(you)機(ji)(ji)會接(jie)觸了(le)雅(ya)科(ke)夫(fu)列夫(fu)的(de)(de)(de)(de)技術(shu)(shu)和(he)(he)設(she)計。當時雅(ya)科(ke)夫(fu)列夫(fu)設(she)計局正尋找資(zi)金來(lai)維持雅(ya)克-141項目,該型還沒獲得任何訂單。洛克希(xi)德公司(si)用(yong)少量資(zi)金就換取(qu)了(le)雅(ya)克-141的(de)(de)(de)(de)性能(neng)數(shu)據和(he)(he)部(bu)分設(she)計數(shu)據,俄(e)國(guo)(guo)人也允(yun)許(xu)美國(guo)(guo)政(zheng)府人員(yuan)研究這些(xie)資(zi)。因此,洛克希(xi)德·馬丁(ding)公司(si)的(de)(de)(de)(de)X-35的(de)(de)(de)(de)短(duan)距(ju)起飛/垂(chui)直降落設(she)計應該吸收了(le)一部(bu)分雅(ya)克-141的(de)(de)(de)(de)現有(you)成果。但普拉特·惠特尼公司(si)的(de)(de)(de)(de)F135發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)只是(shi)吸取(qu)了(le)R79V-300發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)部(bu)分技術(shu)(shu),兩者結構(gou)和(he)(he)尺(chi)寸(cun)并不完全(quan)相同,且R-79V-300發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)涵道比較(jiao)高,達到(dao)0.81;渦(wo)輪(lun)進口溫度較(jiao)低,為1620K;推重比只有(you)5.64,難(nan)以成為一種(zhong)合格的(de)(de)(de)(de)第四代(dai)航空發(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)。
F135發動機因F-35的(de)需求而啟動。
在聯合攻擊(ji)戰斗機(ji)(JSF,Joint Strike Fighter)項目中(zhong),美國國防部(bu)一(yi)直致力于尋求(qiu)一(yi)種全(quan)(quan)壽命周(zhou)期耗費(fei)低廉(lian)合理、并且能(neng)夠(gou)同時滿足三(san)個不同軍(jun)種使(shi)用(yong)要求(qiu)的(de)設計方(fang)案。因(yin)此(ci),這款(kuan)全(quan)(quan)新(xin)戰斗機(ji)的(de)設計必(bi)須(xu)包(bao)含常(chang)規起降型(CTOL)、艦載型(CV)和短(duan)距起飛(fei)/垂直降落型(STOVL)等(deng)三(san)種不同型號,而且所有功能(neng)的(de)實現都(dou)必(bi)須(xu)首先(xian)滿足價(jia)格的(de)要求(qiu)。因(yin)此(ci)參與競標的(de)兩款(kuan)飛(fei)機(ji)中(zhong),無論(lun)是洛(luo)克(ke)希德·馬丁公司的(de)X-35還是波音公司的(de)X-32驗證機(ji),均采(cai)用(yong)了(le)成本較(jiao)低且能(neng)兼(jian)顧短(duan)距起飛(fei)/垂直降落要求(qiu)的(de)單發布(bu)局。
在聯合攻(gong)擊戰(zhan)斗機(ji)(ji)(ji)項目驗(yan)證機(ji)(ji)(ji)研制(zhi)之時(shi),世界(jie)上唯一可以滿足(zu)性能要(yao)(yao)求的(de)(de)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)就是(shi)普·惠公司研制(zhi)的(de)(de)F119-PW-100發(fa)動機(ji)(ji)(ji),F119-PW-100也是(shi)人(ren)類歷史上最早投入使用的(de)(de)推重比(bi)超(chao)過10的(de)(de)小涵道比(bi)加力渦(wo)扇發(fa)動機(ji)(ji)(ji)。由于兩家競爭公司對飛機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)要(yao)(yao)求不同,從而要(yao)(yao)求普·惠公司研制(zhi)2種略有不同的(de)(de)F-119改進型以滿足(zu)每個競爭者(zhe)各自(zi)的(de)(de)需要(yao)(yao)。波音(yin)型F-119發(fa)動機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)代(dai)號是(shi)JSF/119-SE614,洛克希德·馬丁型的(de)(de)代(dai)號是(shi)JSF/F119-SE611。
這兩種型別的(de)發動(dong)機(ji)(ji)之(zhi)所(suo)以(yi)要存在這些差異,主要是因為兩個(ge)JSF機(ji)(ji)體制造商所(suo)采用(yong)(yong)的(de)垂直升(sheng)力系(xi)統(tong)方案有(you)所(suo)不同(tong)。波(bo)音公司采用(yong)(yong)了(le)類似海鷂戰斗機(ji)(ji)的(de)多個(ge)矢量噴管下(xia)偏垂直起飛方案,整體來看比較復(fu)雜。X-32使用(yong)(yong)多個(ge)引(yin)氣(qi)管道將發動(dong)機(ji)(ji)燃(ran)燒室(shi)出(chu)口(kou)燃(ran)氣(qi)引(yin)出(chu)到位于(yu)飛機(ji)(ji)重心位置(zhi)的(de)向下(xia)噴管提供垂直起降的(de)主要升(sheng)力,另外由(you)數個(ge)小引(yin)氣(qi)通道將發動(dong)機(ji)(ji)風扇和(he)加力燃(ran)燒室(shi)的(de)氣(qi)流(liu)引(yin)出(chu)為飛機(ji)(ji)提供升(sheng)力補充和(he)姿態控制。
而洛克希(xi)德·馬丁公司的(de)(de)X-35采用了發(fa)動(dong)機(ji)主軸驅動(dong)的(de)(de)升力風扇+發(fa)動(dong)機(ji)噴管下偏來實現垂直(zhi)起降。洛克希(xi)德·馬丁公司使用的(de)(de)發(fa)動(dong)機(ji)JSF/F119-SE611采用了軸對(dui)稱(cheng)噴管,能夠(gou)垂直(zhi)下偏提(ti)供主要升力。既(ji)然(ran)驗證機(ji)采用了以(yi)F119-PW-100發(fa)動(dong)機(ji)為基礎(chu)的(de)(de)改進(jin)型號,在F-35被確定贏得聯合(he)打擊戰(zhan)斗機(ji)合(he)同之后,動(dong)力系統沿用原(yuan)來的(de)(de)發(fa)展(zhan)思路就成了水到渠成的(de)(de)事情(qing),這就是(shi)F135發(fa)動(dong)機(ji)項(xiang)目的(de)(de)開端(duan)。
F135發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)是(shi)F119發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)衍生型。F119發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)由3級(ji)風扇、6級(ji)高壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(ji)(ji)(ji)、帶氣動噴(pen)(pen)嘴、浮壁式火焰筒的(de)(de)環(huan)形燃(ran)(ran)燒室、單級(ji)高壓(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)、高壓(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)轉向(xiang)相反的(de)(de)單級(ji)低壓(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)、加(jia)力(li)燃(ran)(ran)燒室與二維矢量(liang)噴(pen)(pen)管等(deng)組成。整臺(tai)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)分為(wei):風扇、核心機(ji)(ji)(ji)(ji)、低壓(ya)渦(wo)輪(lun)(lun)、加(jia)力(li)燃(ran)(ran)燒室、尾噴(pen)(pen)管和附(fu)(fu)件傳(chuan)動機(ji)(ji)(ji)(ji)匣等(deng)6個單元體(ti),另外還(huan)有附(fu)(fu)件、FADEC及(ji)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)(ji)監測系統。其加(jia)力(li)推力(li)155.7千牛,中間推力(li)104.0千牛,總壓(ya)比35,涵道比0.3,渦(wo)輪(lun)(lun)前溫1850-1950K,最大直(zhi)徑1.13米,長度4.826米、重量(liang)1460千克。
F135發(fa)動(dong)機(ji)(ji)采(cai)用與(yu)F119發(fa)動(dong)機(ji)(ji)基本(ben)相同的(de)(de)核心機(ji)(ji)。為提高(gao)推力(li)(li),增(zeng)加了(le)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)空氣(qi)流量(liang)和(he)(he)涵道比(bi),提高(gao)了(le)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)工作溫度;為了(le)獲得短距起(qi)飛和(he)(he)垂(chui)直(zhi)著陸能力(li)(li),垂(chui)直(zhi)起(qi)降(jiang)型(xing)增(zeng)加了(le)新穎的(de)(de)升力(li)(li)風(feng)(feng)扇(shan)、三軸承旋(xuan)轉噴管、滾轉控制(zhi)噴管。其(qi)3級(ji)風(feng)(feng)扇(shan)采(cai)用超(chao)中等展(zhan)弦(xian)比(bi)、前掠葉片、線性摩擦焊的(de)(de)整體(ti)葉盤和(he)(he)失諧(xie)技術,在(zai)保(bao)持原風(feng)(feng)扇(shan)的(de)(de)高(gao)級(ji)壓比(bi)、高(gao)效率、大喘(chuan)振(zhen)裕度和(he)(he)輕(qing)質量(liang)的(de)(de)同時,將(jiang)風(feng)(feng)扇(shan)的(de)(de)截面(mian)面(mian)積增(zeng)加了(le)10%-20%。6級(ji)壓氣(qi)機(ji)(ji)與(yu)F119發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)基本(ben)相同。
燃(ran)(ran)燒室(shi)在F119發動(dong)機三維高(gao)(gao)(gao)(gao)紊流度、高(gao)(gao)(gao)(gao)旋(xuan)流結構(gou)的(de)(de)浮動(dong)壁燃(ran)(ran)燒室(shi)的(de)(de)基礎上,采用(yong)了高(gao)(gao)(gao)(gao)燃(ran)(ran)油空氣比燃(ran)(ran)燒室(shi)技(ji)術(shu),在提供(gong)小的(de)(de)分布因子和(he)(he)所要求的(de)(de)徑向剖(pou)面(mian)的(de)(de)同(tong)(tong)時,滿足(zu)了效率目標。高(gao)(gao)(gao)(gao)、低(di)壓渦輪(lun)(lun)采用(yong)對轉結構(gou),“超冷(leng)”高(gao)(gao)(gao)(gao)壓渦輪(lun)(lun)轉子葉(xie)片(pian)和(he)(he)導(dao)流葉(xie)片(pian)采用(yong)計算流體力(li)學(CFD)方法設計,利用(yong)高(gao)(gao)(gao)(gao)溫材料(可能(neng)為CMSX-4鑄造(zao)合金)鑄造(zao),已(yi)在改進的(de)(de)F119發動(dong)機上得到驗(yan)證,在提高(gao)(gao)(gao)(gao)耐久性的(de)(de)同(tong)(tong)時,能(neng)夠明顯提高(gao)(gao)(gao)(gao)工作溫度(約為110℃)。低(di)壓渦輪(lun)(lun)增加1級(ji),變為2級(ji),以(yi)適應增大的(de)(de)風(feng)扇帶來的(de)(de)驅動(dong)負荷。
F135發(fa)動機(ji)(ji)推(tui)比10.5、加(jia)力推(tui)力19噸級(ji)別(bie)、最(zui)大(da)推(tui)力(無加(jia)力)13噸級(ji)別(bie)、質量(liang)1700千克,其19噸的加(jia)力推(tui)力目前沒(mei)有任何實際裝備戰斗機(ji)(ji)的加(jia)力渦扇發(fa)動機(ji)(ji)能夠企及。不過值(zhi)得(de)一(yi)提(ti)的是(shi),F135相對于F119雖(sui)然推(tui)力大(da)幅(fu)度提(ti)高(gao),但是(shi)實際上是(shi)在同樣核心機(ji)(ji)基礎上用(yong)流量(liang)、高(gao)速性(xing)能換推(tui)力。F135雖(sui)然推(tui)力超群,但是(shi)其高(gao)速性(xing)能卻是(shi)下降的。
STOVL型F135-PW-600為了滿足垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)起降要求(qiu),設計了升力(li)風扇+發(fa)動機噴(pen)管(guan)(guan)下偏+調姿噴(pen)管(guan)(guan)的垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)起降動力(li)方(fang)案。升力(li)風扇由(you)涵道(dao)、風扇、D形噴(pen)管(guan)(guan)、聯軸(zhou)器、作(zuo)動裝置和伺服系統(tong)組成(cheng),由(you)主發(fa)動機F135的2級低(di)壓渦輪驅動;升力(li)風扇直(zhi)(zhi)徑為1.27m,可(ke)以向前偏轉(zhuan)13°,向后偏轉(zhuan)30°,在STOVL工作(zuo)狀態(tai)下使戰斗機上方(fang)的冷氣流以230kg/s的流量(liang)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)向下噴(pen)出,產(chan)生90千(qian)牛(niu)的升力(li);3軸(zhou)承偏轉(zhuan)噴(pen)管(guan)(guan)垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)向下偏轉(zhuan)(最(zui)多可(ke)偏轉(zhuan)95度(du),可(ke)左(zuo)右各偏轉(zhuan)10度(du)),產(chan)生71.1千(qian)牛(niu)的升力(li);該噴(pen)管(guan)(guan)可(ke)使發(fa)動機的排氣從(cong)水平偏轉(zhuan)到垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)甚至向前,可(ke)以使推力(li)從(cong)水平方(fang)向偏轉(zhuan)到垂(chui)(chui)直(zhi)(zhi)向后。
此外,每側翼根處的(de)滾轉控制噴(pen)管(guan)利用發動(dong)機(ji)壓(ya)氣機(ji)的(de)引氣,也可提供16.7kN的(de)推(tui)力(li);在(zai)控制桿(gan)端的(de)噴(pen)管(guan)差動(dong)地打開和關閉,實現滾轉控制;通(tong)過偏(pian)轉噴(pen)管(guan)偏(pian)航實現偏(pian)航控制;通(tong)過升力(li)風(feng)扇(shan)和發動(dong)機(ji)推(tui)力(li)分離器實現俯(fu)仰控制。包括主發動(dong)機(ji)在(zai)內(nei)的(de)整個(ge)推(tui)進系統(tong)的(de)長(chang)度為9.37m,懸停(ting)總推(tui)力(li)為175.3千(qian)牛,短距起飛(fei)推(tui)力(li)為169.5千(qian)牛。
2005年(nian)11月底,普拉特·惠特尼公司完成對F135的總裝。
2006年3月,F135發動機進(jin)行了數(shu)千小(xiao)時的(de)靜態測試實驗(yan)。
2006年10月(yue),F135被首(shou)次安裝(zhuang)在飛機上進行飛行測(ce)試,并且測(ce)試成功(gong)。
最(zui)大加力推力(kN):178(原(yuan)型)、191.3(量產型)
中間(jian)推(tui)力(kN):115(原型)、128.1(量產型)
進(jin)氣口直徑(m):1.17
長度(m):5.59
外徑(jing)(m):1.30
涵(han)道(dao)比:0.57
總壓比:28
推重(zhong)比:10.5(原型(xing))、11.7(量產型(xing))
質量(liang)(kg):1730(原型)、1670(量(liang)產型)