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F-35 2.6发动机 Engine

2020-05-26 22:41 作者:间宫汐音  | 我要投稿


在联合打击战斗机(JSF)项目 系统开发和验证阶段(SDD)时的F135

单发战斗机由普惠(Pratt & Whitney PW)F135小涵道比增强涡扇发动机(low-bypass augmented turbofan)提供动力,额定推力(rated thrust)为43,000磅力(191千牛)。来源于F-22使用的普拉特·惠特尼F119,F135有一个更大的风扇和更高的涵道比(bypass ratio)来增加亚音速的燃油效率,与 F119不同,它未针对超音速巡航进行优化(is not optimized for supercruise)。这发动机有助于F-35的隐身,通过一个低观测性的助推器(augmenter),或加力燃烧室(afterburner);将喷油器(fuel injectors)结合到厚的弯曲叶片(thick curved vanes)中;这些叶片被陶瓷雷达波吸收材料覆盖并遮住涡轮。在开发早期,隐身的助推器(augmenter)在低空和高速时,有压力脉动(pressure pulsations)的问题,或者叫“尖叫”("screech")。低观测性的轴对称喷口(axisymmetric nozzle)由15个部分重叠的襟翼(partially overlapping flaps)组成,这些襟翼在尾缘(trailing edge)形成一个锯齿状,这可以减少雷达信号和创造(shed vortices),从而降低尾喷焰(exhaust plume)的红外信号。因为发动机过大的尺寸,美国海军不得不调整已开始的补给系统(replenishment system)来促进海上的后勤保障(logistics support)。

F-35A的 F135-PW-100(常规起降型)

 

普惠(Pratt & Whitney PW)

F-35B的F135-PW-600型号包含SDLF(轴驱动升力风扇shaft-driven lift fan)来进行短距起飞垂直降落(STOVL)的操作。洛克希德马丁设计和罗尔斯·罗伊斯(Rolls-Royce 亦称劳斯莱斯)开发,那个SDLF,也叫劳斯莱斯升降系统(Rolls-Royce LiftSystem),由升力风扇,两个滚转喷管(roll posts),和一个“三轴旋转模块”("three-bearing swivel module" 3BSM)矢量推力3BSM喷口使得主要的发动机排气在机尾可以向下偏转,并使用增压燃料(pressurized fuel)作为工质(working fluid,Working substance)通过阀门制动器("fueldraulic" actuator 即Valve actuator )移动。

洛克希德 马丁
在航发里一般叫罗尔斯 罗伊斯(简称罗罗) 汽车里则叫劳斯莱斯
(STOVL)F-35B的F135-PW-600的矢量推力喷气口(菊花)

与鹞式的罗罗飞马发动机(Pegasus engine)完全直接用发动机的推力升空不同,F-35B的系统通过升力风扇增强了旋转尾喷管(swivel nozzle)的推力;风扇由低压涡轮通过在传动轴(drive shaft)与离合器结合时提供动力, 并放在飞机前部来提供一个平衡推力。慢速飞行期间的侧倾控制(Roll control)是通过转移未加热的发动机旁通空气(bypass air)到安装在机翼下的叫滚转喷管(roll posts)的推力喷嘴来完成。

F135-PW-600

 

普惠公司官网上的F-35B的 F135-PW-600


F-35B的F135-PW-600 示意图
袁长龙,李瑞军,顾嫄媛, 等.基于常规发动机发展STOVL推进系统的总体性能方案[J].燃气涡轮试验与研究,2019,32(2):7-11,6.
袁长龙,李瑞军,顾嫄媛, 等.基于常规发动机发展STOVL推进系统的总体性能方案[J].燃气涡轮试验与研究,2019,32(2):7-11,6.
袁长龙,李瑞军,顾嫄媛, 等.基于常规发动机发展STOVL推进系统的总体性能方案[J].燃气涡轮试验与研究,2019,32(2):7-11,6.


另一款备选的发动机,通用电气/罗罗的F136,在21世纪初开始开发;起初,F36将从第6批次开始的F-35发动机进行竞标。使用来自通用电气的YF120的技术,F136据称有一个比F135更大的温度裕度(temperature margin)。2011年十二月F136因资金缺乏被撤销。

通用电气航空

 2016年,为了开发和测试自适应循环发动机,开始了自适应发动机转化计划(Adaptive Engine Transition Program AETP),一个主要的潜在应用就是F-35的发动机改进(re-engining)。通用和普惠都获得了开发45,000磅(200千牛)级的演示机的合同,他们的设计分别是XA100和XA101。

2017年,普惠宣布了F135的增长选项1.0和2.0(Growth Option 1.0 and 2.0);

增长选项1.0,已完成测试并于2017年5月准备投入生产,是一个功率模块(power module)的升级,增加了6-10%的推力并降低了5-6%的燃油消耗。功率模块可以重新装配到旧的发动机上且无缝地添加到未来的发动机上,只需增加些许的成本并对交付没有影响。

Growth Option 2.0将是自适应循环XA101。2018年6月,普惠改变了它的对F135的开发计划,而提出了一个自适应三流(three-stream)风扇,来作为从XA101分离出来的增长选项2.0,作为替代会有一个新的发动机内核。

姜楠,杨磊,杨大军.F135-PW-600发动机升力系统与整机匹配性能研究[J].燃气涡轮试验与研究,2017,30(4):7-10,50.
F-35A的F135-PW-100 性能参数 (空军的常规起降型 CTOL)
F-35B的F135-PW-600  性能参数 (短距起飞垂直降落 STOVL)

F-35C的F135-PW-400  性能参数 (航母起降型 CV)
F-35ABC型

F135 项目 里程碑

2001年7月 X-35B在不到500英尺(150 m)的高度起飞,超音速飞行并垂直降落。

Cy-57 起飞距离300-400米 F-22为600米 歼20估计约为700米

2003-2004 F135第一台发动机开始测试 

2006-2008 F135发动机为首飞的F-35A和F-35B提供动力

2010年6月 F135 发动机为F-35C的首飞提供动力

2011年10月 F135发动机为F-35B在舰上首次着舰提供动力 

2015年7月 美国海军陆战队宣布F-35B 初始战斗力形成 (Initial Operating Capability IOC)

2016年8月 美国空军宣布F-35A IOC

2017年12月 以色列空军宣布F-35I(“Adir”) IOC

2018年2月9日 歼-20开始列装中国空军作战部队。

2018年8月 生产了第400台F135

2018年4月 F135发动机 系统开发和验证飞行测试完成

2018年10月 比利时选择F-35作为它的下一代战斗机 

2018年11月 意大利空军宣布F-35A IOC 

2019年1月 英国宣布F-35B初始战斗力形成(Initial Operating Capability IOC 

2019年2月 美国海军宣布F-35C IOC  

2019年3月 日本航空自卫队宣布F-35A IOC

2019年6月  生产了第500台F135

2019年11月 挪威皇家空军宣布F-35A IOC

2019年12月 大韩民国空军宣布F-35A IOC

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