鹰隼之心(上)

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 鹰隼之心( 上) 细数最近 30 年世界航空工业的 产品，无论从哪个角度论述都绕不开两 款具有划时代意义的机型：美国的 F- 15“鹰”和 F-16“隼”战斗机。这两款战机 自问世以来，几乎参加了近 30 年来的 所有战争。在浓浓烽火中，无论是“鹰” ， 还是“隼”都有上佳表现，甚至上演一边 倒的屠杀。当然，以现在的视角来回顾 这两款战机能取得如此成就，虽有诸多 必然和偶然的因素，但谁都不否认“鹰” “隼”战机的先进。这两款美式战机以先 进的火控系统、优秀的气动布局、强悍 的武器系统、领先的战场支援系统直到 今天依然成为明星战机。在这里，笔者 抛开其他一些因素，专门介绍“鹰” 和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 “隼”强悍的基石，这就是他们的 “心脏” F110 和 F100 发动机。 中国论文网 /8/view-12798271.htm “艰辛 ”的先行者 普惠公司的 F100 系列发动机 3 代大推的开山之作TF30 发 动机 说到 F100 系列发动机，就不得 不提起 TF30 发动机。在 20 世纪 50 年 代，美国空军提出了新一代战斗轰炸机 的研发计划，主要用于夜间、复杂气象 条件下执行对地攻击、遮断和核攻击任 务，用以取代空军现役的 F-105 战机。 同时，美国海军也要求研制一种以舰队 防空和护航为主的战术战斗机。当时美 国防部要求在装备发展过程中减少机型 以节约经费，最后决定在新发展成功的 变后掠翼技术的基础上，研制能同时满 足空、海军要求的通用战斗机 F- 111（绰号“土豚 ”） 。虽然， F-111 战机 分为空海军两种版本，但动力系统则被 统一为一种发动机，以节省经费。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 作为划时代的 F-111 战斗机轰炸 机，技术相比 2 代战机高的不止是一筹， 对动力系统的要求当时也是水涨船高。 针对军方需求，美国航空发动机工业的 两大巨头通用电气公司（下文简称 GE 公司） 、普拉特惠特尼公司（普惠公 司，下文简称 PW 公司）闻风而动，分 头组团参与竞争：通用动力公司、格鲁 门公司和 PW 公司组成一队，波音公司 与 GE 公司组成另一队，进入最后的角 逐。经过激烈的竞争，1962 年底，前一 组合赢得了开发合同，即后来的 F-111 战斗轰炸机。其动力为 PW 公司的 TF30 涡扇发动机。这也就是美国航空 工业发展史上有名的第一次发动机大战。 该发动机是 PW 公司早在 1959 年就开 始研发的，该项目后被命名为 TFX。 作为第一种装备部队的加力涡扇 发动机，TF30 发动机研发计划步履艰 难。安装 YTF30 发动机的 F-111 战机在 1964 年开始飞行试验，试验中相继发生 了压气机失速和高速状态下致命的转子 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 断裂等问题。虽然 PW 公司使出浑身解 数，但问题始终没能根除。1968 年，海 军终于失去耐性，退出了 F-111 战机项 目。转而开始自己的空优战斗机计 划即后来名气比 F-111 战机还要大 的 F-14“雄猫” 战斗机。和 F-111 一样， F-14 战机初期也采用了 TF30 发动机作 为主动力。TF30 虽然一举赢得空海军 “芳心”，但仍存在诸多严重的技术问题， 让空海军大伤脑筋。在经过 PW 公司几 年不懈攻关后，TF30 发动机总算达到 了服役状态。但研发过程中出现的技术 问题（主要表现在发动机风扇与战机进 气口匹配问题） ，让空海军对 PW 公司 印象不佳，严重损害了以后的合作关系。 PW 公司在第一次发动机大战中， 凭借 TF30 发动机堪堪击败 GE 公司的 设计方案。但 GE 公司并未放弃，在冷 眼旁观 PW 公司获得一个又一个订单时， 暗自发力，重振旗鼓，以图东山再起。 这也为后来美国战机的第二次发动机大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 战埋下伏笔。 TF30 发动机虽有诸多亮点，但 整体性能并未显现出涡扇发动机较涡喷 发动机压倒性的优势，美国军方对此甚 不满意。根据当时的新一代战斗机计划 （F-15、F-16）对发动机提出了更高的 要求，即新发动机的推重比达到 8。这 比当时的诸如 J79 等现役发动机性能提 升了近一倍，让当时参与竞标的 PW 公 司和 GE 公司面临着技术上的严峻挑战 和巨大研制困难，研制过程困难重重。 也就是在这一时期，美国军方认识到单 凭企业自身力量已经不足以研制超前的 高性能发动机。于是，由美国政府牵头 积极介入和支持新发动机的研发。 军方的乱点鸳鸯谱虽得到一款性 能优良的战斗轰炸机，但空海军都未得 到自己最心仪的“ 姑娘” 。为此，空军和 海军分道扬镳，各自启动自己的战斗机 计划。其中，空军的项目代号 F-X（后 来诞生了 F-15 战斗机） ，海军项目代号 VFX（后来诞生了 F-14 战斗机） 。针对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 空海军的要求，美国军方敏锐的认识到 既然不能在机型上统一，那么在动力系 统方面的统一则完全可以推行。于是强 制规定空海军各自战机的动力必须使用 共同的核心机，以减少技术开发风险和 降低采购经费，同时对后勤体系的简化 也有着巨大的优势。在这一指导思想下， 美国国防部提出了“ 通用标准核心机计 划”，以空军为首，联合海军共同发起 “先进涡轮发动机燃气发生器计划” （ATEGG） 。 PW 公司和 GE 公司参与 这一计划的最后角逐。PW 公司推出了 JTF22 核心机参加竞争；GE 公司推出 GE1/10 核心机参与竞争。后来，在一 次关键试验中，GE1/10 核心机发生风 扇叶片断裂事故，破坏了其在军方心中 的印象。经过一系列龙争虎斗，PW 公 司的 JTF22 核心机笑到了最后，赢得了 总额高达 4.48 亿美元的研发合同，将以 此为基础为空海军研制一种通用核心机。 不过后来失败的 GE 公司在 GE1/10 核 心机的基础上开发了 GE9、F101 核心 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 机，在 1969 年击败了 PW 公司的 JTF20 验证机，获得了美国战略轰炸机 （AMSA，即 B-1）配套动力的研发合 同，可谓报了一箭之仇。 让人 感到滑稽的是 ，PW 公司之所以能赢得 这次胜利，不是因为 JTF22 设计方案比 GE 公司的设计方案更出色，而是军方 看中 PW 公司对发动机与进气系统的协 调问题有着更为深刻的理解这些经 验中相当部分都来自于 F-111 和 F-14 战 机上问题不断的 TF30 发动机。这也是 笔者为何要说 TF30 发动机的原因。 按照协议，PW 公司将分别为空 海军提供 F100-PW-100 和 F401-PW-100 发动机用于测试和评估。为了更好地具 体协调研制事宜，空海军还成立了专门 的通用发动机项目协调办公室。但好景 不长，项目刚开始不久，海军就撂挑子， 认为“雄猫”已经茁壮成长，没必要在通 用发动机上花费巨资，继而逐步削减 F401 的订单。后来干脆在 1971 年 6 月 退出该项目，继续完善使用 TF30 发动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 机。海军的半途而废让空军甚是气恼， 但也只能背上海军扔下的烂摊子。空军 为此多支付了 1.7 亿美元的研发经费。 但空军认识到一款优秀发动机之于一型 战机的重要性，特别是当时麦克唐纳 道格拉斯公司（后并入波音公司编 者注）的 F-15 战机渐露真容。F-15 战 机那种划时代的性能让空军垂涎三尺。 虽然海军退出，但空军开发先进核心机 的决心没变。在国防部的大力支持下， PW 公司的 F100 发动机度过困难时期， 成就了航空工业史上的一段传奇。 早期的 F100 发动机动力强劲， 性能优良，突破了当时的技术，特别是 耐高温材料领域的限制。F100 发动机 在 1973 年设计定型，其他同类型发动 机及的研制工作都起步不久，是世界上 第一种投入使用的推重比 8 的军用涡扇 发动机。由此可见 PW 公司实力之强悍。 F100 发动机采用了 “两高一低”循环参数， 首次采用了单元体的结构设计，大量选 用轻质高强度材料，配合先进的工艺流 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 程加工制造。例如钛合金用量就达到整 机质量的 25%以上，率先利用 TN100 粉末高温合金制造大直径涡轮盘等 11 个盘件类零部件，用 PWA1422 定向凝 固高温合金精密铸造的涡轮叶片，表面 喷涂 PWA73 热障涂层，Haynes-188 钴 基合金制造的短环火焰筒等。虽然整机 级数略多（共 17 级） ，但发动机仍能保 持较轻的重量。 由于空军要求的开发进度过于紧 张，预算相对不足，PW 公司在处理不 可避免的技术问题方面捉襟见肘，进度 不断拖延，经费不断攀升。虽然技术人 员倾尽全力，仍未能解决全部问题。如 此状态下匆忙投入使用的 F100 发动机 在使用过程中问题不断，让名扬天下的 F-15“鹰 ”式战斗机憋屈成为 “机库皇后” “趴窝鸡”。一代名机声誉扫地，毫无后 来 F-15 横扫天下的那种“傲气雄鹰”的风 范。这些问题主要体现在发动机可靠性、 耐久性方面。压气机接连发生滞止失速、 涡轮超温导致叶片烧蚀、高空接通加力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 困难等故障。这些故障不仅影响战机出 勤率，甚至会威胁到飞行安全，特别是 单发的 F-16 战机，一旦出事，后果不 堪设想。 平心而论，PW 公司在研制 F100 发动机的过程足以称得上是“奇迹” 。全 尺寸发动机从研制到交付仅用了 4 年零 8 个月，在研制过程中创纪录地投入了 高达 114 台样机进行了各项地面和飞行 试验，总试验时数大约为 18000 小时。 40 年前，PW 公司就能在这么短时间里， 设计和制造出这么多至今仍属一流的发 动机，可见实力之强大。 使用中，F100 出现的种种问题 使 PW 公司和 F100 发动机饱受批评。 而对 F100 在使用中出现的问题，PW 公司最初的态度让空军很不满意。PW 公司最开始把低压压气机失速问题归咎 于“飞行员的粗暴操作和不良习惯” ，表 示“飞行员的粗暴操作和不良习惯” 致使 发动机工作状态超出了 F100 发动机的 设计考虑。所以，这个责任不能由 PW -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 公司承担。美国空军对这种推诿责任的 说法十分不满。美国空军的一位负责人 直言不讳地对 PW 公司的代表说： “我们给你们这么多钱，让你们 做这个项目，做出这款发动机，是为了 让你们确保我们能够干什么，而不是让 你们教导我们这个产品不能干这个，不 能干那个！” 如此情形，PW 公司依仗 F100 发动机是当时唯一的第 3 代发动机，对 F100 暴露的问题，从来都不是诚心实 意地解决，而是想尽办法推卸责任，实 在不行就用一些应景的措施敷衍了事。 最终逼得军方和 PW 公司对簿公堂。但 早先军方一系列的错误决定经过条文合 同规定下来，在美国一切争议都以合同 为依据的社会里，空军只好打掉牙齿往 肚里吞。但财大气粗的军方也利用各种 影响力，只想咽下半个苦果。他们提出 对寿命缩短的涡轮叶片、检查与更换时 间间隔缩短、发动机出勤率下降带来的 对备用发动机数量的增加、以及各个零 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 件储备与购买的成本上升问题由美国军 方和 PW 公司经过谈判共同分摊。 说实话，能让当时世界第一、且 在现在以后很长一段时间里都是世界第 一的美国空军低头认输，是个十分了不 起的成就。但 PW 公司却不买账，仍保 持极为强硬的态度，坚持认为 F100 发 动机出现的问题都是由军方使用不当、 都是空军自己认识不清所以未能提前提 出准确的技术要求所致，拒绝了心高气 傲的军方分摊成本的提议。虽然美国军 方与 PW 公司进行多次谈判商议，也无 法达成共识让 PW 公司分摊成本。由于 发动机频繁出现事故，F-15 战机大面积 停飞，造成严重后果。在 19781979 年短短两年里，出厂的 F-15 战机甚至 长期没有安装动力系统，成为名符其实 的“空心战鹰 ”。后来生产情况有所好转， 但发动机产量不足困扰了空军相当长的 时间。这种情况让空军苦不堪言，夸耀 半天的主力战机成为中看不中用的“机 库皇后”，这让美国政府和国会侧目而 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 视，特别是额外增加的大量维护修理更 换配件费用更使空军处于无法向政府和 国会交代的地步。 美国空军的 怒火终于达到了忍无可忍的爆发边缘。 最后双方的官司打到了国会上。在那场 听证会上，双方唇枪舌剑、你来我往， 相互指责对方，一时间震动了美国国会。 此次听证会后，针对 F100 发动 机的情况，美国空军知道光与 PW 公司 扯皮下去根本无法让 PW 公司改变这种 不负责的态度。他们认识到大推力涡扇 发动机只控制在一个不负责任、利用行 业垄断地位坐吃大户的公司手上，是极 其危险的。必须建立充分良性竞争体制 来杜绝类似现象再次发生。于是，美国 空军立刻改弦更张，一方面给 PW 公司 改进完善的机会，勉强继续提供经费让 其修改解决问题，并严肃敦促 PW 公司 认真解决；另一方面，在国会上强烈要 求开展“战斗机候补发动机” 计划。这个 时期，美国海军的 F-14 战机的正选动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 14 力 F100 的海军版 F401 也是问题不断。 海军在扔了数亿美元后，同样无法得到 可靠工作的发动机。最终美国海军公开 放弃 F401 发动机。同仇敌忾的美国空 海军迅速联手起来，大力推动“战斗机 候补发动机” 竞标项目在国会通过。 1979 年，美国空军开始推行“战 斗机候补发动机” 项目的竞标计划，大 力扶持 PW 公司的强劲对手美国的 另一家航空发动机巨头 GE 公司。GE 公司本来在第 3 代发动机竞争中败在 PW 公司手下，十分落魄窘困。但军方 无奈之下的选择给了 GE 公司重返巅峰 的机会。GE 公司的强势崛起逼迫 PW 公司开始正视自己在 F100 发动机上的 不作为行为。随着“ 战斗机候补发动机 ” 计划的深度推进，PW 公司一改过去的 态度，全力推进 F100 发动机的技术攻 关项目。 笔者花了这么多笔墨介绍当年的 发动机大战，是想告诉读者无论哪个行 业，竞争机制都是十分重要的促进因素。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 15 在当今竞争更为激烈的市场经济时代， 这种机制更是推动某一行业强者更强的 唯一途径。这对我国的航空工业发展有 着十分重要的借鉴作用。 PW 公司在 GE 公司的强有力挑 战下，立刻调动精锐力量对 F100 发动 机进行卓有成效的改进完善。 F100 发动机型号衍生计划 （EMDP） 服役初期，PW 公司傲慢的态度 让其丧失了作为空军第 3 代战机发动机 唯一供应商的优势地位。在 GE 公司的 F110 发动机逼迫下， PW 公司下决心提 升 F100 的综合性能，彻底根除可靠性、 耐久性和维护性方面的问题。 其实早在 F100 发动机设计定型 后不久，PW 公司便展开了“部件性能改 进计划”（CIP） 。该计划针对型号服役 后发生的问题，由 PW 公司和军方联合 攻关，取得了一定的成效。几年里通过 改进材料，更换零部件，修订维护程序， 改善了发动机的维护性。比较突出的压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 16 气机滞延失速事故发生数量由每 1000 飞行小时 1112 起（1976 年）下降到 了 1.5 起（1981 年底） 。与此同时，发 动机的验收工作、耐久性工作也展开。 F100 发动机的翻修寿命由原来的 500 小时延长到了 750 小时，并打算继续延 长到 1000 小时。但这些改进措施并不 能彻底改变 F100 在可靠性、耐久性、 可维护性和操作/适应性方面的根本问题， 且 PW 公司在此前的不作为态度让 F100 发动机这 4 项性能的提升更是相 当的缓慢。 1978 年，美国空军决定实施“发 动机型号衍生计划” （EMDP） ，利用该 计划的研究成果对已定型的发动机进行 大规模改造。可见，这个项目就是在技 术研究与全尺寸发展之间搭建的一座 “桥梁”；1979 年，美国空军推行 “战斗 机候补发动机” ，大大改善了 PW 公司 以前的那种“ 皇帝女儿不愁嫁 ”的态度。 PW 公司十分积极地在 1979 年 7 月与军 方签订了 F100 发动机的衍生发动机研 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 17 制合同。在 EMDP 支持下，PW 公司研 制了两款新型号F100-PW-200 和 F100EMD（PW1128） 。前者成功挽回了 F100 系列发动机乃至 PW 公司的声誉， 成为新型战机 F-15 和 F-16 的标准动力。 而后者虽因种种原因并未装备战机，但 作为 EMD 科研计划，最终结晶为 F100 后续改进计划提供了理想的发展平台， 直接促进了 F100-PW-229（PW1129） 项目的诞生。 F100EMD 的研制工作前后经历 了 3 个阶段：初始阶段（19791981 年） 、推力提高型（19811983 年） 、性能 改进型（19831985 年） 第一阶段：初始阶段 （19791981 年） 在初始阶段的前两年里（1979 年、 1980 年） ，PW 公司将 F100 的验证机 进行了约 250 小时的地面台架试验，其 中包括 50 小时相当于 300 个累计循环 （TAC）的加速任务试车（AMT） ，考 核新部件的耐久性。在试车中，新部件 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 18 并未发生耐久性故障。PW 公司见耐久 性方面优异，在首飞前的 19801981 年又举行了高空模拟试验。这个试验是 在美国著名的阿诺德工程发展中心 （AEDC）的高空试验舱内进行。试验 共进行了 127 小时。PW 公司针对此次 高空台试“加力瞬变 ”（油门杆从慢车推 到最大加力）试验中出现的飞行包线某 些区域内、加力燃烧室低频嗡鸣（这是 一种比较危险的伴随燃烧室产生的中低 频声学现象，可能导致燃烧室熄火）的 油气裕度小的情况，改用平行进气方案， 并改进火焰稳定器和隔热衬筒，彻底解 决了问题，使 F100 达到了 20%的油气 裕度。 新机首飞安排在 1981 年的 6 月 4 日进行，试飞工作一直持续到 1984 年 9 月。试飞结果证明改进型的 F100 显著提高了飞机的可操作性 （Operability） ，大大优于原型机。证明 改进工作是卓有成效的。 当然，F100 可操作性的改善和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 19 发动机数字电子控制系统（DEEC）密 不可分。因为，发动机的数控系统能迅 速准确可靠地获取有关飞机的发动机以 及大气条件等多项参数，并进行快速分 析、处理等程序。DEEC 能够随参数变 化迅速选取最适合的调节规律，通过自 动补偿来保证最佳性能。 第二 阶段：推力提高型（19811983 年） 基于 EMD 计划的第一阶段的成 功，PW 公司并未满足。根据第一阶段 取得成果，第二阶段以第一阶段为基础， 提出了众多的改进技术，要求新机型能 满足该发动机的安装条件。发动机热端 部件检修间隔不少于 1800TAC。 这些技术主要有： A、改进高压压气机的气动设计， 扩大稳定工作的裕度，提高效率 （0.5% ） ； B 、把机匣更换成钛合金整体铸 造成型的中介机匣； C 、保持耐久性特性的前提下， 提高热端部件耐高温能力，使用能承受 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 20 更高出口温度的火焰筒薄壁件； D、首次采用单晶高温合金精密 铸造涡轮叶片和导向叶片，让涡轮进口 温度比基本型提高了 37.7； E、加力燃烧室的喷油环分成 16 个独立的扇形段，由“ 先进燃油管理系 统”（AFM）控制供油，取消 F100-PW- 100 基本型上的“ 快速填充 ”系统； F、换上全新设计的 3 级轴流式 风扇，转子叶片为宽弦叶形、电子束焊 接的整体转子。 由于大量新技术的采用，第二阶 段的 F100 发动机改进很大，试验科目 和试车时数均大幅度增加。其中整机试 车就高达 2200 小时，但无论是地面试 车还是飞行试验，F100EMD 都表现出 出色的操作适用性能。这让“机库皇后” F-15 战机终于拥有了一颗强劲的“心脏”， 其“傲气雄鹰 ”的霸气逐渐展露。 鉴于 F100 基本型的经验教训， 美国空军在 20 世纪 70 年代末提出大幅 延长发动机使用寿命的要求。因此， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 21 F100EMD 重新制定了耐久性目标 最具代表性的指标“ 核心机检修间隔 ”从 原来的 180TAC 提到了 4000TAC，相当 于 2000 小时或外场使用 9 年时间。 为了实现这个目标，PW 公司工 程师在 1981 年启动了一个名为“寿命增 长核心机”（ ILC）的计划。通过 ILC 计 划，PW 公司在 F100 上运用了大量的 新技术：如双层气膜冷却通道滚压成型、 无烟的燃烧室；先进的 PWA1480 单晶 铸造涡轮叶片，叶片内部为多流路冷却 通道，应用激光打孔技术加工气膜；按 损伤容限原则设计的涡轮盘、轮盘模板 与轮缘上都设有钻孔和冷却孔，提高部 件的可靠性；3 号轴承即高压压气机前 轴承使用了带挤压油膜的弹性支座。 这些新技术的应用，理论上提高 了 F100 发动机的寿命和高可靠性能， 但只有通过大量的严格测试后才能知道 具体的实际情况。其中最具挑战性的试 验项目当属“ 加速任务试车 ”（ AMT） 。 AMT 试验与传统试车试验相比，试验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 22 时数及苛刻程度成倍增加，能够更好地 模拟外场使用造成的寿命损伤。 1984 年，ILC 核心机首先进行 AMT 试验，验证提高涡轮进口温度后 的性能，试验时长 2000TAC。1985 年， PW1128 开始进行 4000TAC 的 AMT 和 200 小时的高空模拟试验。 采用一系列新技术打造的 PW1128 核心机通过了 AMT 项目的严 格考验，证明 F100 发动机原型机上寿 命短、可靠性差的致命伤终于被 PW 公 司攻克。一款当时最先进的长寿命、高 可靠性第 3 代航空发动机就此诞生。军 方遂给予了 F100-PW-220 编号。至此， PW 公司利用 F100-PW-220 的成功才真 正地赢得了美国空军的“ 芳心 ”。 1982 年，F100-PW-220 全尺寸发 展合同签订，1985 年 3 月完成设计定型； 1986 年 6 月首批生产型 F100-PW-220 正式交付使用。F100-PW-220 的主要研 制目的是彻底解决 F100-PW-100 型发动 机在可靠性和耐久性上的问题，甚至不 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 23 惜牺牲性能也要确保这个目标的实现。 这也为 F100-PW-220 型保留了较大的改 进空间。最终 F100-PW-220 型的推力性 能并未有提高，推重比甚至降到了 7.4，但长期困扰 F100 发动机的滞止失 速、叶片损坏、附件故障等问题得到了 彻底解决。在 F100-PW-220 型的支持下， F-15“鹰 ”和 F-16“隼”才第一次在世人面 前亮出他那冷森森的“ 利爪 ”。虽然， F100-PW-220 型最终抱得美人归，但在 美国海军那里却依然碰了一鼻子灰。美 国海军为他们那充满传奇色彩的“雄猫” 选择了 GE 公司的发动机，而不是 PW 公司的发动机。 F100-PW-220 虽遭美国海军抛弃， 但随着 F-15 战机出口日本，赢得了日 本人的订单。日本人的订单虽不多，却 也可稍稍安慰一下 PW 公司那颗失落的 心。日本版 F100-PW-220 是由日本石川 岛播磨重工根据许可证生产制造的，日 本编号 F100-IHI-100/200E。1978 年， PW 公司向播磨重工提供生产技术支持。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 24 1981 年，第一台发动机组装完成并交付， 型号为 F100-IHI-100，配装空中自卫队 的 F-15J 战机，以后这型发动机被升级 为 P100-IHI-220E。按照当初约定，日 本虽然许可生产每台发动机 50%的零部 件，核心部件仍由 PW 公司提供。后来， 随着日本科技实力的增强，自制能力逐 渐提高，到 1999 年，交付的最后一台 “447 号”发动机国产化率已经达到了 78%。 不过剩下的 22%乃是 F100 发动机最精 华部分，仍然控制在 PW 公司手中。 第三阶段：性能改进型发动机 （IPE）F100-PW-229（PW1129） 为了扭转 F100-PW-100 发动机的 不佳表现，PW 公司利用 PW1128 验证 机开发了 F100-PW-220 型，彻底打了翻 身仗，重返战斗机动力的巅峰。然而， PW 公司自己前期多年的不负责作风给 了 GE 公司可乘之机。而随着 F110 系 列发动机的逐渐成熟，严重威胁到 PW 公司的切身利益（GE 公司抢走“雄猫之 心”就是最好的例证） 。为了应付老对手 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 25 的挑战，PW 公司决定以 F100-PW-220 型为基础，结合改进的 PW1128 部件以 及预研技术来研制“ 性能改进型发动机 ” （IPE） ，公司编号 PW1129 验证机。同 时，美国空军决定以 F-15C/D 为基础， 研制 F-15E 双重任务战斗机。而 F-16 也改进改型了新版 F-16Block52 战斗机。 这两款新战机的性能均有着大幅度的提 高，需要性能更加优异的发动机。针对 未来的订单，PW 公司和 GE 公司这两 个对头都不约而同地继续向新的高峰发 起冲击。 如此形势下，PW 公司 自不甘落后，以 F100-PW-220 型为基础， 利用众多新技术进行升级改型。 A、风扇与高压压气机 新风扇是以 F100-PW-220 型风扇 为基础，结合 EMD 部件发展而来。风 扇单元以钛合金为主要材料制造；3 级 转子采用电子束焊接工艺，并经精加工 与表面喷丸处理成型；前两级风扇叶片 上设计阻尼凸肩以降低振动，提高抗外 物冲击能力；缩短了中介机匣支板的轴 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 26 向长度以增加第三级静子叶片（出口导 叶） 。 风扇采用小直径的轮毂（降低轮 毂比）以在进口直径不变的前提下提高 空气流量，流量增加了 8%。新设计风 扇在宽广的转速范围内具有较高的喘振 裕度，可保证发动机在各瞬变过程中稳 定工作。 高压压气机原来采用在 WP1128 核心机上验证过的 9 级轴流式，后来为 了增加流量，又增加一级，压比提高到 8 左右。为了消除 F100 原型机耐久性 差的缺陷，各零部件经受了大量严格部 件与整机的试验（通过 8000TAC 试车 考核） ，达到了很高的耐久性水平。 性能试验中，压气机表现出色， 从慢车到最大转速范围的失速裕度高达 30% 32%，效率 85%。轮盘分别用达 到损伤容限要求的钛合金和 IN100 粉末 合金制造。 B 、短环形、浮动壁主燃烧室 燃烧室的科技含量是最能体现科 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 27 研实力的地方。PW 公司在研发 F100- PW-220 型时就已经开始与军方合作研 制第 4 代航空发动机 F119、F135 ，且 已取得阶段性成果。PW 公司把应用到 第 4 代发动机的燃烧室技术浮动壁 主燃烧室首次应用到大型军用发动机上。 由于运用了先进的扩压器技术，火焰筒 长度比 F100-PW-220 型更短。但分布系 数、排放指标、再点火高度等关键性指 标不但没有降低，反而效率更好。浮动 壁的冷却效果好，燃烧室有更大的温度 裕度，所以性能上还有巨大的提升空间。 C 、高负荷、跨声速涡轮 在涡轮盘这个关键技术上，PW 公司一点也不敢大意，没有随意改变涡 轮级数，仍然是高低各两级。不过为了 提高推力，涡轮的工作温度升高（涡轮 进口温度约 1700K） ，负荷加大。在负 荷加大的情况下，为了保证原有的高寿 命性能，PW 公司将涡轮的制造材料进 行了升级，用第 2 代单晶高温合金 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 28 PWA1484 制造叶片、新型损伤容限的 IN100 粉末合金制造叶盘。同时取消盘 上的钻孔和冷却孔，消除产生的应力， 保证发动机长寿命和低故障率的设计要 求。 D、加力燃烧室和