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三十年前的航发怪物:普惠F119,支撑F22的动力心脏。说起航空发动机,很多人都

三十年前的航发怪物:普惠F119,支撑F22的动力心脏。说起航空发动机,很多人都听过一句话,航发是工业皇冠上的明珠。三十年前,美国就造出了一款放到今天依旧实力不俗的战斗机航发,这就是普惠公司的F119发动机,专门装在F22猛禽隐身战机上。
 
时间回到1983年,美国正式启动ATF先进战术战斗机项目,同步开始招标配套的新型发动机。普惠和通用电气两家公司参与竞标,普惠拿出F119方案,通用电气提交YF120变循环发动机。
 
单论技术花哨程度,YF120更超前。但美军选型不看谁技术最炫,优先挑成熟、风险低、好维护的型号。
 
1991年,普惠F119竞标胜出。从签合同到正式装机服役,这款发动机前后打磨了22年,2005年,F119跟着F22进入美军服役。
 
F119属于小涵道比双转子加力涡扇发动机。整套结构看着零件不多:三级风扇,六级高压压气机,环形燃烧室,单级高压涡轮、单级低压涡轮,后面搭配加力燃烧室和二元矢量喷管。
 
拿俄式AL-31发动机对比就能看出差别。AL-31有四级风扇,九级高压压气机,压气机合计13级。F119压气机只有9级。航发里面,压气机级数少不是偷工减料。
 
每一级叶片承受的压力更大,对叶片材料、加工精度要求直接拉高一个档次。F119靠三维气动设计加整体叶盘技术,六级高压压气机就能做到大约25的增压比。
 
它还有一个特色设计,对转转子。高压转子和低压转子朝相反方向旋转。两个转子转动产生的陀螺力矩可以互相抵消一部分。
 
飞机做大机动动作的时候,对机身和轴承的压力更小,机身结构可以做得更轻。低压涡轮还能省去一排导向叶片,减少零件重量。后来F35用的F135发动机,也继承了这个对转转子设计。
 
公开参数上,F119最大加力推力约156千牛,不开加力的军用推力105千牛,推重比接近10,涵道比0.3,总压比35,涡轮前温度最高能到1950K。发动机总长4.826米,直径1.13米,整机重量1460公斤。
 
这款发动机最出名的部件,就是尾部的二元矢量喷管。普通矢量喷管是圆形,能上下左右全方向偏转,叫三元矢量。F119的喷口是矩形,只能上下偏转,偏转范围±20度,没法左右摆动。
 
美军选二元喷管,核心两个目的:隐身和超音速巡航。矩形喷口边缘可以和F22后机身线条对齐,把雷达波反射到远离敌机雷达的方向,压低战机后方雷达信号。喷口外壁还能引入冷空气,快速冷却尾焰,缩小红外信号,降低被红外导弹锁定的距离。
 
同时矩形喷管能和机身平滑衔接,超音速飞行的时候阻力更小。缺点也很明显,气流从圆形通道转入矩形喷口,会产生2%到3%的推力损耗,喷管自身重量更大,密封结构更复杂。
 
这套喷口不是飞行员单独手动控制。F119搭载FADEC全权限数字控制系统,和F22飞控系统深度绑定。
 
飞机飞控计算机根据飞行速度、姿态、飞行员操作指令,自动调整喷口偏转角度,和机翼、平尾等舵面同步配合,也就是常说的飞火推一体化。这也是五代机的核心技术之一。
 
二元矢量、整体叶盘、第三代单晶涡轮叶片、先进FADEC系统,在三十年前,全部属于顶尖技术。很多发动机纸面参数好看,实际使用故障频发,F119在可靠性和维护性上下足功夫,零件数量相比老式F100发动机减少40%,日常检修更省事。
 
客观来讲,没有绝对完美的航发。二元矢量牺牲了部分推力,机动能力也不如三元矢量。当年美国为F22选择二元方案,是围绕战机隐身、超音速巡航需求做的取舍。不同国家战机设计目标不一样,航发和矢量喷管路线自然不同,不存在谁全面碾压谁。