F404系列发动机的高空性能为何如此垃圾？

都知道美国的军用航空工业实力最强。而实力最强的根本原因，在于美国航空发动机工业近100年来，一直稳居世界最高水平，特别是通用（GE）等航发公司，研发出多款经典军用和民用发动机，助推了美国军机和民机的综合性能优势在全球仍然暂时不可动摇。

GE航发的实力主要体现在民用超级大推和军用大推力发动机。不过GE也搞过一种中等推力发动机，后来发展成为一个系列，这就是知名的F404发动机，最近20年又进化出了F414发动机。采用F404发动机的典型战机，就是早期的F18大黄蜂。而采用F414发动机的，是升级版的超级大黄蜂。这两种舰载机都是双发布局。目前还有一种“世界知名”的战斗机仍采用单发F404做动力，这就是三哥的光辉轻型战机。基本型的F404是一种不开加力推力5吨、开后燃加力推力8.5吨级别的中推发动机。

而进化版本的F414是一种不开加力5.8吨级推力，开加力可以达到10吨级推力的新中推。F414的最新版本，已经可以在海平面达到11.5吨级的最大推力，这距离三代大推12.5吨的起步推力，已经差距不大，因此被选用为超级大黄蜂的主力发动机，可现实出较为优异的中低空性能。F404到F414系列，之所以在航空发动机界被推崇，并不是因为他们的推力特别大。以F404为例，他的加力或不加力推力水平，在同类级别的发动机中并不突出。而之所以说他先进，就在于这种系列发动机的寿命长、性能可靠、工艺先进。F404的寿命，几乎是同级别其他中推可靠寿命的数倍。飞机发动机的寿命，是检验一国工业基础的最好试金石。一方面轴盘筒鼓要结实耐磨耐疲劳；另一方面材质的均匀性，加工的精确度也会对运行过程中的非设计载荷产生重大影响。发动机寿命特别高，与其说是美国发动机工业的优势，不如说是美国工业基础和工业积淀特别雄厚的综合优势。

F404的可靠寿命之所以超长，还在于设计余量比较大，也就是这种发动机的设计和材料基础非常好，但是一开始却没有全部发挥，故意的人为压缩了他的性能指标。例如涡轮前进气温度调的比较低，空气流量调的比较小。这样在基础材料和工艺都很好的情况下，F404就可以像一些民发一样，实现超级长的可靠寿命。到了F414，并没有对原始的设计进行大的调整，甚至整个发动机的直径和长度都没变，只是提高了涡轮温度和进气量，就实现了中低空推力的较大提升，而且发动机的寿命和可靠性仍然不错。

但是F404到F414系列，并不是处处都先进。最大的的问题是高空高速性能很差，已经差到垃圾的水准！比如F404在海平面的低亚音速的条件下，不开加力的推力也有5吨，而在万米以上高空，推力居然下降到了1.7吨。而其他大部分同类的中推和大推，在万米高度，或者在高空超音速情况下，推力是相对增加或者是至少可以保持，但是F404到F414系列在这个飞行包线段的推力却是罕见的急剧下降！

之所以出现如此奇葩的局面，原因是多方面的。有一个比较搞笑的因素，竟然是因为F404系列的压气机和涡轮密封性过好。也就是各级叶片的外边缘和外壳之间几乎没有任何空隙，这本来是发动机叶片和涡轮在低空追求的最高境界，就是要求每一公斤的空气都要燃烧做功。不能白白通过发动机的涵道溜出去。但是这种设计，却未必适合高空高速飞行。

因为飞机在高空飞到2.2马赫到2.5马赫以上时，就会出现冲压燃烧的现象。所谓冲压燃烧，简单的说，就相当于一段管子，里面只要有燃料，高速空气通过管子的前端进入，会直接点燃管子内部的燃料，高压燃气再从管子后面喷出去产生推力，管子内部完全不用任何涡轮的压缩。此时有个涡轮在管子里面，反倒是阻挡气流通过速度，减少高空高速推力指标的累赘。虽然大多数三代战机已经不追求双25的指标，但是接近2马赫也已经出现发动机冲压现象。

而F404到F414系列由于涡轮密封性过好，反倒成了发动机在高空高速状态下的最大“心塞”！这会导致F404系列高流量推力在巡航中无法体现，反而因为远离最佳工况使得油耗更大。其他“技术粗糙、密封不好”的中推则相反，巡航时转子转速不下降，工况良好，适合高空高速。

F404到F414系列堪称垃圾级的高空高速性能，导致装备此系列发动机的战斗机，几乎没有一种能飞到2马赫以上。而装机最多的F18大黄蜂和超级大黄蜂，本身的外形设计就不是追求高度的舰载机。任何大黄蜂，只要外挂导弹和副油箱，就不用再想超音速的任何事情，因此F404系列的高空劣势也算有心无心的被掩盖了。

而三哥的光辉轻型战机，采取最适合高速飞行的无尾三角翼总体布局，在装备一台F404当动力后，却只能飞出1.4马赫的最高速度，也算是一种笑话。比这个笑话更奇异的是，三哥最近宣布研发自己的5代机，发动机居然还是定位在2台F414！这是要到万米高空慢慢卖萌吗？岂不知5代机追求高空高速是基本路线？这等于说三哥方面对五代机技术的基本概念都无感。