F414是通(tong)用電(dian)氣公司為滿足美國海(hai)軍對F/A-18“大(da)黃蜂”戰斗機(ji)最新發展型F/A-18E/F的要求而設(she)計的加力式渦輪風扇發動(dong)機(ji)。
F414發動機(ji)以(yi)GE公司的F404和F412為基礎(chu),因此曾被稱為F404的Ⅱ型推力增長型。
1991年(nian)開(kai)始研制。
1993年5月(yue)20日首(shou)次試車(che)。
計劃于(yu)1995年12月首次(ci)試飛。
1998年定型(xing)并交付(fu)首臺生產(chan)型(xing)發動機(ji)。
通用(yong)電(dian)氣公(gong)司在研制F414時充分(fen)吸取F404積累的(de)使(shi)用(yong)經驗,采(cai)用(yong)GE23A、YF120、F412以及其他軍、民用(yong)發動機一些經過驗證(zheng)的(de)技術,因而研制工作(zuo)進(jin)展順利,投資(zi)少、研制時間短,效果明顯。
F414的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風扇與F118的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相同,第(di)1級(ji)風扇葉(xie)(xie)片帶中間凸(tu)臺,第(di)2和(he)(he)(he)第(di)3級(ji)為(wei)(wei)(wei)焊接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整體葉(xie)(xie)盤。通過1993年作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)280多小時試(shi)(shi)驗(yan)(yan)證明,這種風扇的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)、效(xiao)率、喘振裕度和(he)(he)(he)抗畸變能力(li)均超過或達(da)到預定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目標,流(liu)量(liang)比F404-GE-400的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)16%,重(zhong)量(liang)輕20.4kg。F414的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣(qi)機(ji)(ji)采(cai)用F412的(de)(de)(de)(de)(de)(de)7級(ji)設計(ji)(ji),但前3級(ji)改為(wei)(wei)(wei)葉(xie)(xie)盤結構(gou),以(yi)減(jian)少榫頭(tou)漏(lou)氣(qi)、減(jian)輕重(zhong)量(liang)和(he)(he)(he)提高效(xiao)率。燃(ran)燒室(shi)和(he)(he)(he)高壓(ya)(ya)渦輪是以(yi)F412為(wei)(wei)(wei)基礎發(fa)展的(de)(de)(de)(de)(de)(de),低(di)壓(ya)(ya)渦輪是一種先(xian)進(jin)(jin)設計(ji)(ji)。加(jia)力(li)燃(ran)燒室(shi)采(cai)用了該公司為(wei)(wei)(wei)先(xian)進(jin)(jin)戰斗機(ji)(ji)設計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)F120發(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)。徑向火焰(yan)穩(wen)定器可用風扇后空(kong)氣(qi)冷卻,中心環形火焰(yan)穩(wen)定器沿圓(yuan)周做(zuo)成12段,可以(yi)自(zi)由膨脹(zhang),整套火焰(yan)穩(wen)定器可在(zai)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)裝在(zai)飛機(ji)(ji)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下進(jin)(jin)行(xing)更換,設計(ji)(ji)壽命為(wei)(wei)(wei)2000h,5700次點火。海平面(mian)和(he)(he)(he)高空(kong)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)證明,這種加(jia)力(li)燃(ran)燒室(shi)不易發(fa)生振蕩燃(ran)燒。尾噴管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)(ji)采(cai)用了F110-GE-129 IPE的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術,裝有先(xian)進(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陶瓷基復合材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尾噴管調節片。
F414的(de)(de)核心(xin)機(ji)設計來自通用(yong)電氣(qi)的(de)(de)F412非(fei)加力(li)渦扇發(fa)(fa)動機(ji),而(er)這種發(fa)(fa)動機(ji)是為(wei)麥道/通用(yong)動力(li)A-12“復仇(chou)者II”艦載(zai)隱身攻擊(ji)機(ji)研制的(de)(de)。“復仇(chou)者II”在1988年(nian)贏得了美國海軍(jun)先進戰術飛機(ji)(ATA)的(de)(de)競標,通用(yong)電氣(qi)為(wei)該機(ji)開(kai)始研制派生自F404的(de)(de)F412。
環形。結(jie)構(gou)與F404的相同。
3級(ji)軸流式。第(di)1級(ji)風(feng)扇(shan)葉片(pian)可(ke)拆換,帶有中(zhong)間凸臺。第(di)2和(he)第(di)3級(ji)風(feng)扇(shan)為(wei)Ti17焊(han)接成整體的葉盤(pan)。增壓(ya)比比F404的高(gao)15%,約(yue)為(wei)4.025。3級(ji)靜子(zi)和(he)轉子(zi)葉片(pian)均為(wei)三維流設計。
7級(ji)軸流式。鈦合金(jin)整體中介機(ji)匣和對開的壓氣機(ji)機(ji)匣。前(qian)3級(ji)轉(zhuan)子(zi)為葉(xie)盤(pan)結構,是(shi)在鍛坯上(shang)用(yong)電化學加(jia)工出來(lai)的。后(hou)4級(ji)轉(zhuan)子(zi)葉(xie)片(pian)通過(guo)燕尾(wei)形榫頭與盤(pan)連(lian)接。前(qian)2級(ji)轉(zhuan)子(zi)葉(xie)片(pian)材料為Ti17,后(hou)5級(ji)為IN718。前(qian)3級(ji)靜子(zi)葉(xie)片(pian)材料為鈦合金(jin)。
環(huan)形。火(huo)焰筒材料為Hastelloy X。18個鑄造的渦(wo)流器,18個雙錐燃油噴嘴。火(huo)焰筒采用(yong)激光打孔(kong)的多孔(kong)結(jie)構進行冷(leng)卻。
1級軸流式(shi)。采用(yong)氣膜加(jia)沖擊冷卻方式(shi)。轉子葉片(pian)和導向器葉片(pian)材料(liao)均(jun)為(wei)單晶材料(liao),葉身(shen)上有(you)物(wu)理氣相沉積(ji)的隔熱涂層。
1級軸流式。氣(qi)冷設計。轉子葉片和導向器葉片均有(you)物理氣(qi)相沉積的隔熱涂層。
結構與F404的相(xiang)同,火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)由中(zhong)央環狀V形火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)與12根(gen)徑向火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)組成。徑向火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器(qi)(qi)用風扇空氣冷卻。
收-擴式可調尾噴管,陶瓷基復合材料的尾噴管調節片。面積比為1.6。
雙通道全(quan)權(quan)數字式電子控制(zhi)(FADEC),按風(feng)扇轉(zhuan)速和(he)核心(xin)機壓比調(diao)節發(fa)動機工作,有故障隔(ge)離(li)功能。
在產F414的(de)尾(wei)噴管二(er)級(ji)(ji)(ji)封(feng)嚴(yan)片是用陶(tao)瓷基(ji)(ji)復(fu)合材(cai)料(CMC)制(zhi)造的(de)。根據(ju)通(tong)用電氣的(de)說法,F414先后采用過兩種(zhong)陶(tao)瓷基(ji)(ji)復(fu)合材(cai)料來制(zhi)造二(er)級(ji)(ji)(ji)封(feng)嚴(yan)片,首先是碳(tan)化(hua)硅(gui)/碳(tan)(SiC/C),也就是陶(tao)瓷級(ji)(ji)(ji)碳(tan)化(hua)硅(gui)纖維(wei)增強的(de)碳(tan)基(ji)(ji)材(cai);然后是氧(yang)化(hua)物/氧(yang)化(hua)物(Ox/Ox),也就是使用氧(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)-莫來石陶(tao)瓷纖維(wei)增強的(de)氧(yang)化(hua)鋁(lv)(lv)-氧(yang)化(hua)硅(gui)基(ji)(ji)材(cai)。2011年生產的(de)F414開(kai)始(shi)安(an)裝Ox/Ox材(cai)料制(zhi)造的(de)封(feng)嚴(yan)片。
但這兩(liang)種陶瓷(ci)基(ji)復合材料(liao)還(huan)無法承受高(gao)壓(ya)渦輪(lun)要面(mian)對的極端高(gao)溫,無法制(zhi)成高(gao)壓(ya)渦輪(lun)壓(ya)片(pian)(pian)使(shi)用(yong)。通用(yong)電氣正(zheng)在(zai)研究更(geng)有前(qian)途碳化硅/碳化硅(SiC/SiC)的陶瓷(ci)基(ji)復合材料(liao),即碳化硅纖維增強(qiang)的碳化硅基(ji)材。這種材料(liao)在(zai)涂(tu)上合適的環境障涂(tu)層(ceng)(EBC)后能承受極端高(gao)溫,可(ke)以用(yong)來制(zhi)造渦輪(lun)葉片(pian)(pian)、定(ding)子葉片(pian)(pian)或其他高(gao)溫部件。使(shi)用(yong)SiC/SiC材料(liao)制(zhi)造的高(gao)壓(ya)渦輪(lun)葉片(pian)(pian)比鎳基(ji)高(gao)溫合金(如因科鎳718合金)葉片(pian)(pian)輕許多,而(er)且(qie)更(geng)加堅固。
通用電氣表(biao)示SiC/SiC葉(xie)片能承受(shou)(shou)的(de)工作溫(wen)度(du)比(bi)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金葉(xie)片高(gao)(gao)上許多,僅(jin)要求環(huan)境障(zhang)涂(tu)層降低葉(xie)片工作溫(wen)度(du)149攝氏(shi)度(du)就能夠(gou)承受(shou)(shou)1649攝氏(shi)度(du)的(de)大(da)型噴氣發(fa)動(dong)機渦(wo)輪進(jin)口(kou)溫(wen)度(du)。通用電氣已經在美國海軍的(de)能源(yuan)工作小組項目中(zhong)用一臺F414發(fa)動(dong)機成(cheng)功驗證了CMC渦(wo)輪葉(xie)片。測試(shi)發(fa)動(dong)機在第二級渦(wo)輪上安裝了SiC/SiC材料葉(xie)片,測試(shi)證明CMC葉(xie)片足夠(gou)堅固,能承受(shou)(shou)渦(wo)輪高(gao)(gao)溫(wen)和(he)旋轉應力。
通(tong)用電氣對F414的另一(yi)項重(zhong)大改進是降(jiang)噪套件,其(qi)特(te)點是通(tong)過在尾噴管封(feng)嚴片安裝鋸(ju)齒結構,來促進發動機核心、涵道和外部氣流之(zhi)間的摻混,從(cong)而降(jiang)低F414的全(quan)加(jia)力噪音(yin)。
“超級(ji)大黃蜂(feng)”從航母(mu)甲板彈(dan)射起(qi)飛時經(jing)常(chang)需要(yao)開(kai)全(quan)加(jia)力,降(jiang)噪套件能(neng)降(jiang)低“超級(ji)大黃蜂(feng)”和(he)EA-18G在(zai)航母(mu)彈(dan)射器附(fu)近產生的(de)噪音,保護甲板人員聽(ting)力。測試表明鋸齒降(jiang)噪套件能(neng)把(ba)F414的(de)人體感知噪聲(sheng)降(jiang)低2至3分貝,可能(neng)聽(ting)起(qi)來(lai)不是很多,但實際上(shang)能(neng)把(ba)每(mei)臺F414產生的(de)聲(sheng)能(neng)降(jiang)低50%。
F414的核心機設計來自(zi)通(tong)用電(dian)氣(qi)的F412非加(jia)力渦扇發動機,而這種發動機是為麥道/通(tong)用動力A-12“復仇(chou)者II”艦載隱身攻(gong)擊機研制的。“復仇(chou)者II”在(zai)1988年贏得(de)了美國海軍先進戰術飛(fei)機(ATA)的競標,通(tong)用電(dian)氣(qi)為該機開始研制派生自(zi)F404的F412。
但由于延遲和(he)成本(ben)超支,A-12項目在1991年被取消(xiao),并(bing)引發(fa)了(le)激烈的(de)爭議和(he)訴訟(song)。好在通(tong)用(yong)電氣研制F412的(de)努(nu)力沒(mei)有白費,麥道在1991年開始(shi)研究F/A-18“大(da)黃蜂”戰斗機的(de)重大(da)改型(xing)(xing)(后(hou)演變成F/A-18E/F“超級大(da)黃蜂”),要(yao)求航程(cheng)和(he)作戰性能比現(xian)有“大(da)黃蜂”大(da)幅提高(gao),通(tong)用(yong)電氣于是提出(chu)了(le)采用(yong)F412先進技術的(de)F414發(fa)動(dong)機概念(nian)。1993年5月20日,F414原型(xing)(xing)發(fa)動(dong)機進行了(le)首次試車。
通用電氣通過把F412的(de)(de)核心機與F404低壓(ya)壓(ya)氣機以及(ji)F120變循環渦扇發(fa)動(dong)機的(de)(de)徑(jing)向火焰穩定器相結合(he)創造出了(le)F414。F120參加了(le)美國(guo)(guo)空軍的(de)(de)先(xian)進(jin)戰術(shu)戰斗(dou)機(ATF)發(fa)動(dong)機競爭,最后敗給了(le)普(pu)惠(hui)F119,讓后者成為洛(luo)克希德F-22“猛禽”戰斗(dou)機的(de)(de)動(dong)力裝置。但最終(zhong)統(tong)計(ji)數據顯示F-22僅187架的(de)(de)產量使F119的(de)(de)生產數量遠小(xiao)于F414,所以失之東(dong)隅(yu),收之桑榆(yu),通用電氣從美國(guo)(guo)海軍這里(li)獲(huo)得了(le)回報。
為了使“超級大黃(huang)蜂”的后機身設計的改動最小化(hua),美國海軍規(gui)定F414發動機必須能裝入與F404相同(tong)的發動機艙空間,但(dan)兩者(zhe)安裝點(dian)有所(suo)不同(tong)。
于(yu)是F414的外部尺寸與F404相同,都(dou)是3912毫(hao)米(mi)長,最大直徑889毫(hao)米(mi),這樣一來增加(jia)推力就成了(le)艱巨(ju)任務(wu)。設計要求(qiu)F414的每秒(miao)最大核心氣(qi)(qi)流(liu)比F404高出20%,最大加(jia)力推力比F404高出24%,為了(le)滿足核心氣(qi)(qi)流(liu)和推力要求(qiu),通用電氣(qi)(qi)加(jia)大了(le)F414風扇的等效直徑并提高了(le)發(fa)動機(ji)整體(ti)增壓比。
最后通用(yong)電氣成功實現了設(she)計目標。雖然F414的(de)三級低壓風(feng)扇系統比F404的(de)長了125毫米,但通用(yong)電氣通過把燃燒(shao)室長度(du)(du)(du)縮短25毫米,把加(jia)力燃燒(shao)室長度(du)(du)(du)縮短100毫米,使新(xin)發動機的(de)總(zong)長度(du)(du)(du)保持與F404一(yi)致。
雖(sui)然F404和F414的(de)(de)(de)(de)(de)風扇(shan)(shan)最(zui)大直徑都(dou)是(shi)(shi)889毫(hao)米,但F414的(de)(de)(de)(de)(de)三級(ji)風扇(shan)(shan)采用(yong)了(le)更(geng)先進的(de)(de)(de)(de)(de)葉(xie)片(pian)氣(qi)動設計。此外(wai),F414風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)第二第三級(ji)是(shi)(shi)連成(cheng)一體的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)子結構(也就(jiu)是(shi)(shi)葉(xie)盤),成(cheng)為一個單獨(du)部件。這(zhe)樣就(jiu)使F414每級(ji)風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)盤轂直徑都(dou)能小于F404,這(zhe)意味著在風扇(shan)(shan)直徑相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),F414每級(ji)風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)葉(xie)片(pian)都(dou)比(bi)F404長,增加了(le)風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)等效(xiao)面積。再(zai)加上葉(xie)片(pian)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)動改進,結果就(jiu)是(shi)(shi)F414基本(ben)型的(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大空氣(qi)流(liu)量從F404的(de)(de)(de)(de)(de)64.41千(qian)克(ke)/秒(miao)提高到了(le)77.11千(qian)克(ke)/秒(miao)。F414風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)第一級(ji)葉(xie)片(pian)可拆換,帶有中間凸臺(tai)。
雖然F404和F414都具(ju)有(you)七級高壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)(HPC),但F414的(de)(de)高壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)包(bao)含兩個整(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)葉(xie)盤部件(jian),其中之一是第一第二級壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)的(de)(de)串聯整(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)葉(xie)盤,其次是第三(san)級壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)葉(xie)盤。通用(yong)電氣(qi)(qi)(qi)通過在F414的(de)(de)兩級風扇和三(san)級高壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)上采用(yong)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)葉(xie)盤,從而取消了(le)葉(xie)片與盤轂間的(de)(de)傳統燕尾(wei)榫接頭,不僅減(jian)重(zhong)可觀,還(huan)提(ti)高了(le)發動機(ji)(ji)的(de)(de)可靠性和耐用(yong)性。僅在風扇和壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)模塊上,F414的(de)(de)零件(jian)數(shu)量就比F404少了(le)484個。
與F404相比(bi),F414的燃燒(shao)室(shi)(shi)在(zai)空(kong)氣動力(li)學和材(cai)料(liao)上(shang)都(dou)有(you)所改進。其貫流式環形燃燒(shao)室(shi)(shi)采用(yong)(yong)霧化燃料(liao)噴嘴,多孔(kong)冷卻結(jie)構(gou)火(huo)焰筒不(bu)僅提高了使用(yong)(yong)壽命,還降低了重量,據報道上(shang)面(mian)有(you)30000個激光鉆孔(kong)來降低側壁溫度(du)。
與F404一樣,F414也采用(yong)單級高(gao)壓渦(wo)輪(lun)(HPT)和單級低壓渦(wo)輪(lun)(LPT)設計(ji),并都由風扇(shan)引氣冷卻。F414的渦(wo)輪(lun)葉片由單晶(jing)合金制成,涂有(you)熱(re)(re)障涂層(ceng)以提高(gao)耐久性。F414基本型熱(re)(re)段有(you)2000小(xiao)時使用(yong)壽命,其他旋轉部件和結構部件有(you)4000小(xiao)時使用(yong)壽命。
與(yu)F404的(de)環形加力燃燒室不同(tong),F414的(de)加力燃燒室采用了(le)更(geng)先(xian)進(jin)(jin)的(de)設計。其火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器(qi)由中心環狀V型(xing)穩定(ding)(ding)器(qi)與(yu)12根徑(jing)向(xiang)穩定(ding)(ding)器(qi)組成.每根徑(jing)向(xiang)穩定(ding)(ding)器(qi)均帶有隔熱(re)罩,并(bing)由風(feng)扇(shan)引氣進(jin)(jin)行冷卻。兩種(zhong)發(fa)動機之間(jian)的(de)另一(yi)個區別是(shi)F414的(de)尾(wei)噴管是(shi)燃油驅動的(de),而F404則(ze)由液壓驅動,這項(xiang)改進(jin)(jin)能降低重量。F414的(de)徑(jing)向(xiang)火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器(qi)和尾(wei)噴管二(er)級調節片和封(feng)嚴片都能在安裝在飛機上時單獨更(geng)換(huan)。
根(gen)據通用(yong)電氣的(de)(de)數據,F414重1152千(qian)克(ke)(ke),僅(jin)比(bi)(bi)1023千(qian)克(ke)(ke)的(de)(de)F404高出129千(qian)克(ke)(ke),但(dan)F414的(de)(de)軍用(yong)推力卻(que)增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)約(yue)27%,從F404的(de)(de)4990千(qian)克(ke)(ke)(48.9千(qian)牛(niu))增(zeng)(zeng)加(jia)到6350千(qian)克(ke)(ke)(62.3千(qian)牛(niu)),同時加(jia)力推力增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)24%,從F404的(de)(de)8028千(qian)克(ke)(ke)(78.7千(qian)牛(niu))增(zeng)(zeng)加(jia)到9979千(qian)克(ke)(ke)(98千(qian)牛(niu))。F414的(de)(de)總(zong)增(zeng)(zeng)壓比(bi)(bi)從F404的(de)(de)26提高到30,推重比(bi)(bi)從F404的(de)(de)7.8提高到9。
除了軍用推(tui)力比F404提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)27.25%以外,F414還為(wei)“超(chao)級大黃(huang)蜂”的任務關鍵飛行包(bao)線(xian)區(qu)域提(ti)供(gong)更大的推(tui)力優(you)勢。在(zai)(zai)近距空戰包(bao)線(xian)區(qu)域,F414能(neng)提(ti)供(gong)比F404高(gao)(gao)(gao)(gao)30%至40%的推(tui)力;在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)空截擊任務中,F404的超(chao)音速推(tui)力也比F404提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)了25%至30%;在(zai)(zai)低空空地任務中,F414的推(tui)力也高(gao)(gao)(gao)(gao)出40%,能(neng)增(zeng)強飛機的生(sheng)存能(neng)力。
除了使(shi)用F412的(de)核心機(ji)(ji)外,F414的(de)另(ling)一項重要改進就(jiu)是(shi)引入F120的(de)全權限數字發(fa)動(dong)機(ji)(ji)控制(FADEC)單元。這(zhe)是(shi)一種安裝在發(fa)動(dong)機(ji)(ji)上(shang)的(de)雙通道FADEC單元,可以調(diao)節推(tui)力、管理燃油供(gong)應(ying)(ying)并(bing)(bing)控制發(fa)動(dong)機(ji)(ji),并(bing)(bing)具有先(xian)進故障(zhang)檢測功能,能對發(fa)動(dong)機(ji)(ji)系統的(de)故障(zhang)進行識別、報(bao)告(gao)和采用應(ying)(ying)對措施。
通用(yong)電氣在F414發動機的(de)后續改進上采用(yong)了(le)一種(zhong)新(xin)策略,那就是可以(yi)根據(ju)客戶(hu)的(de)要求提(ti)供兩種(zhong)工作模(mo)式,一種(zhong)能(neng)延(yan)長發動機壽命,另一種(zhong)能(neng)提(ti)高性(xing)能(neng)。
第一(yi)種改進型被(bei)稱為(wei)F414增強耐久(jiu)性(xing)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(F414-EDE),推力(li)與(yu)(yu)現有(you)F414相(xiang)同,但顯著提(ti)高(gao)了(le)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)耐用(yong)(yong)性(xing),除維修間隔時(shi)間延長,熱段(duan)壽命提(ti)高(gao)到(dao)了(le)原先的(de)(de)大約(yue)三倍外,耗(hao)油率還(huan)能降低(di)3%至4%。第二(er)種改進型被(bei)稱為(wei)F414增強性(xing)能發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(F414-EPE),發(fa)(fa)動(dong)(dong)機硬件部(bu)分與(yu)(yu)F414-EDE完(wan)全相(xiang)同,只是FADEC使用(yong)(yong)不同的(de)(de)軟件,從而(er)壓(ya)榨出(chu)比現有(you)F414高(gao)出(chu)20%的(de)(de)推力(li)。F414-EPE發(fa)(fa)動(dong)(dong)機在耐用(yong)(yong)性(xing)和熱段(duan)壽命上與(yu)(yu)現有(you)F414相(xiang)同,同時(shi)油耗(hao)能降低(di)1%至2%。
F414改進(jin)(jin)項目(mu)作為美(mei)國海軍(jun)部(bu)分(fen)資(zi)助的聯合技(ji)術開發計(ji)劃的一部(bu)分(fen)啟動(dong)于(yu)2004年(nian),通用(yong)電氣(qi)在(zai)2004年(nian)和(he)(he)2006年(nian)對F414增強(qiang)耐久性發動(dong)機(F414-EDE)驗證機進(jin)(jin)行了兩次測試(shi),在(zai)2010年(nian)和(he)(he)2011年(nian)進(jin)(jin)行的兩次測試(shi)中,驗證發動(dong)機達到了設計(ji)目(mu)標。
F414-EDE的改進之處有以下幾點(dian):
首先F414-EDE的高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)是6級(ji)而(er)不是現有F414的7級(ji)。通用(yong)電氣(qi)在用(yong)現代三(san)維計(ji)算流(liu)體(ti)力(li)學(CFD)技術對F414的高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)氣(qi)流(liu)進(jin)(jin)行分析后,決定增加每級(ji)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)之間的間隔,并采用(yong)更先進(jin)(jin)的三(san)維氣(qi)動(dong)設(she)計(ji)葉片進(jin)(jin)。重(zhong)新設(she)計(ji)的高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)(ji)和風(feng)扇使F414-EDE發動(dong)機(ji)(ji)的最大總流(liu)量提高(gao)(gao)到(dao)每秒84.8千克,比F414基本(ben)型高(gao)(gao)出10%。
其(qi)次,F414-EDE在高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機和加力燃燒室上采用(yong)了(le)先進冷卻設計,改善了(le)發(fa)動機熱段和尾(wei)噴管高(gao)溫部件的(de)耐用(yong)性。
F414-EDE還進行了(le)其(qi)他(ta)方面的一些改進,提(ti)高了(le)對異物損傷的總容忍(ren)度。
F414-EDE增(zeng)(zeng)加(jia)的(de)(de)核心氣(qi)流能使(shi)發動機(ji)在推力與F414基本(ben)型相(xiang)(xiang)同的(de)(de)情況下工作在更(geng)涼爽的(de)(de)環境下,為(wei)旋轉(zhuan)部件(特別是(shi)熱(re)段)提供更(geng)高的(de)(de)溫度裕度,延長了熱(re)段和限(xian)壽件的(de)(de)壽命(ming),并增(zeng)(zeng)加(jia)了發動機(ji)的(de)(de)在翼時間(jian)。據通用(yong)電(dian)氣(qi)計算,F414-EDE能使(shi)美國(guo)海軍在“超級大(da)(da)黃(huang)蜂”機(ji)隊(dui)的(de)(de)剩余服(fu)役(yi)時間(jian)中節(jie)約(yue)高達10億(yi)至(zhi)20億(yi)美元的(de)(de)零件采購和大(da)(da)修(xiu)成(cheng)本(ben),大(da)(da)幅(fu)降低飛機(ji)的(de)(de)生命(ming)周期成(cheng)本(ben)。F414-EDE降低的(de)(de)3%至(zhi)4%油耗相(xiang)(xiang)當于(yu)讓(rang)“超級大(da)(da)黃(huang)蜂”機(ji)隊(dui)每年(nian)節(jie)約(yue)1892萬升航(hang)(hang)空煤油。F414-EDE的(de)(de)另一個優點是(shi)增(zeng)(zeng)加(jia)引氣(qi)量(liang)用(yong)于(yu)冷卻(que)航(hang)(hang)電(dian)或驅(qu)動氣(qi)動系統。
F414-EPE在硬件上(shang)與F414-EDE相同(tong),同(tong)樣具有更高的(de)核(he)心氣流,只是FADEC單元運行不同(tong)的(de)軟件,使發(fa)動機(ji)增推(tui)20%,最大(da)推(tui)力(li)高達(da)11975千克(117.43千牛)。F414-EPE的(de)油耗比現(xian)有F414低1%至2%,除了能增加引氣量(liang)外,還(huan)能驅動發(fa)電機(ji)提供更多電力(li)。F414-EPE的(de)在翼(yi)時間(jian)將與現(xian)有F414相同(tong)。
F414-EDE和(he)F414-EPE的硬件通用性是一大賣點,客戶只需對FADEC進行軟(ruan)件切(qie)換(huan)就能(neng)改變(bian)操作(zuo)模(mo)式(shi),比如在戰時(shi)使用EPE模(mo)式(shi),在和(he)平(ping)時(shi)期(qi)使用EDE模(mo)式(shi)。
從1998年(nian)投(tou)產以來截(jie)至(zhi)2015年(nian)6月,GE已經生產了1500臺(tai)F414發動(dong)機,已累積超過300萬飛行小時(shi)。根(gen)據美國海軍(jun)的F414-400項(xiang)目時(shi)間表,通用(yong)電氣在2016年(nian)底前(qian)已交付約300臺(tai)F414-400發動(dong)機,該公(gong)司每年(nian)制(zhi)造90至(zhi)100臺(tai)F414。
“超級大黃(huang)蜂”并(bing)不(bu)是F414的(de)(de)(de)唯(wei)一裝(zhuang)機(ji)對象,印度(du)選擇F414-INS6作為其超音速輕型戰(zhan)斗機(ji)(LCA)“光(guang)輝”Mark 2的(de)(de)(de)動(dong)力裝(zhuang)置(zhi)。F414在LCA Mk2的(de)(de)(de)發動(dong)機(ji)競(jing)爭(zheng)中擊敗EJ200獲得了99臺初始訂單外加149臺意向訂單,通用電氣預(yu)計至少可以(yi)向印度(du)出口150臺F414整機(ji)和相(xiang)關備件(jian),所以(yi)F414的(de)(de)(de)生(sheng)產至少會持(chi)續(xu)到(dao)20世紀20年(nian)代。
此外,瑞典空軍也為(wei)自己的(de)薩博“鷹獅(shi)”NG)選擇(ze)了F414-39E發(fa)動(dong)(dong)機,通用電(dian)氣(qi)獲得了為(wei)瑞典空軍的(de)70架和巴西空軍的(de)36架“鷹獅(shi)”NG提供發(fa)動(dong)(dong)機的(de)訂單。F414-39E派(pai)生(sheng)型(xing)正(zheng)在進行最(zui)后的(de)發(fa)動(dong)(dong)機認證(zheng)測試。2008年首飛的(de)“鷹獅(shi)”NG驗證(zheng)機安裝(zhuang)的(de)是(shi)F414G發(fa)動(dong)(dong)機。F414-INS6和F414-39E是(shi)F414基本(ben)型(xing)的(de)單發(fa)改型(xing),并沒有采用EDE/EPE的(de)技(ji)術。
最大軍用推(tui)力:12500磅力(5556daN)
加(jia)力(li)推力(li):22000磅(bang)力(li)(9780daN)
推重比 9.1
涵道比 0.4
空(kong)氣(qi)流(liu)量:169磅/秒(76.66kg/s)
全長:154英寸(cun)(3912mm)
直(zhi)徑:35英寸(875mm)
質(zhi)量:1109kg
用途:軍用/民用渦(wo)扇發動(dong)機(ji)
類型:渦輪風扇發動機
國家:美國
廠商:通(tong)用電氣公司航空發動機集團
生產(chan)現狀(zhuang):研(yan)制中裝(zhuang)機對(dui)象
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹(ying)師”C(建議)。