F414是通用電氣(qi)公司為(wei)滿足美國(guo)海軍對F/A-18“大(da)黃蜂”戰(zhan)斗機(ji)最新發展型F/A-18E/F的(de)要求而設(she)計(ji)的(de)加力式渦輪風扇(shan)發動機(ji)。
F414發動機以(yi)GE公司的F404和F412為基(ji)礎,因此曾被稱(cheng)為F404的Ⅱ型推力增長型。
1991年開始研(yan)制。
1993年(nian)5月20日首(shou)次試車。
計(ji)劃于1995年(nian)12月首次試飛。
1998年定(ding)型并(bing)交付首臺生產型發動(dong)機(ji)。
通(tong)用(yong)電氣公司在研制(zhi)F414時(shi)充(chong)分吸(xi)取(qu)F404積累的使用(yong)經驗,采用(yong)GE23A、YF120、F412以(yi)及其他(ta)軍、民用(yong)發動機一些(xie)經過驗證的技(ji)術(shu),因(yin)而研制(zhi)工(gong)作進展順利,投(tou)資少、研制(zhi)時(shi)間短,效果明顯。
F414的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)風扇(shan)(shan)與F118的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相同,第(di)1級(ji)風扇(shan)(shan)葉(xie)片帶中(zhong)間(jian)凸臺,第(di)2和(he)第(di)3級(ji)為焊接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)整體葉(xie)盤。通過1993年作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)280多小時試驗證(zheng)明,這(zhe)種風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)量、效(xiao)率、喘振裕度和(he)抗畸變(bian)能力均超過或達到預定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)目標,流(liu)量比F404-GE-400的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大16%,重(zhong)量輕20.4kg。F414的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高壓壓氣(qi)機采用(yong)(yong)F412的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)7級(ji)設(she)(she)計,但前3級(ji)改為葉(xie)盤結構(gou),以(yi)(yi)(yi)減少榫頭漏氣(qi)、減輕重(zhong)量和(he)提高效(xiao)率。燃(ran)燒室和(he)高壓渦輪是(shi)以(yi)(yi)(yi)F412為基(ji)(ji)礎發(fa)展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),低(di)壓渦輪是(shi)一種先(xian)進設(she)(she)計。加(jia)力燃(ran)燒室采用(yong)(yong)了該公司為先(xian)進戰斗機設(she)(she)計的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)F120發(fa)動機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)。徑向火焰(yan)穩定器可用(yong)(yong)風扇(shan)(shan)后空(kong)氣(qi)冷卻,中(zhong)心環形火焰(yan)穩定器沿圓周(zhou)做成12段,可以(yi)(yi)(yi)自由膨脹,整套火焰(yan)穩定器可在(zai)發(fa)動機裝在(zai)飛機上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下進行更換,設(she)(she)計壽(shou)命(ming)為2000h,5700次點火。海平面(mian)和(he)高空(kong)試驗證(zheng)明,這(zhe)種加(jia)力燃(ran)燒室不易發(fa)生振蕩燃(ran)燒。尾噴(pen)管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計采用(yong)(yong)了F110-GE-129 IPE的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術,裝有先(xian)進的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陶瓷基(ji)(ji)復合材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)尾噴(pen)管(guan)調節片。
F414的(de)核心機設計來自通(tong)用(yong)(yong)電氣的(de)F412非加力(li)渦扇發(fa)動(dong)機,而這種發(fa)動(dong)機是為麥道/通(tong)用(yong)(yong)動(dong)力(li)A-12“復(fu)仇(chou)者II”艦載隱身攻擊機研制的(de)。“復(fu)仇(chou)者II”在1988年(nian)贏得了(le)美國海(hai)軍先進戰術飛機(ATA)的(de)競標,通(tong)用(yong)(yong)電氣為該(gai)機開始研制派生自F404的(de)F412。
環形。結(jie)構與F404的相同。
3級軸流式。第(di)(di)1級風扇葉(xie)片(pian)可拆(chai)換,帶有中間凸臺。第(di)(di)2和第(di)(di)3級風扇為(wei)Ti17焊接成整體的葉(xie)盤。增(zeng)壓比(bi)(bi)比(bi)(bi)F404的高15%,約為(wei)4.025。3級靜子(zi)和轉子(zi)葉(xie)片(pian)均(jun)為(wei)三維流設計。
7級(ji)軸流式。鈦合金整體中介機匣和對開的壓氣機機匣。前(qian)3級(ji)轉(zhuan)(zhuan)子為(wei)(wei)葉(xie)盤結構(gou),是在鍛坯(pi)上用電化(hua)學加(jia)工出來的。后4級(ji)轉(zhuan)(zhuan)子葉(xie)片通過燕尾形(xing)榫頭與盤連接。前(qian)2級(ji)轉(zhuan)(zhuan)子葉(xie)片材料為(wei)(wei)Ti17,后5級(ji)為(wei)(wei)IN718。前(qian)3級(ji)靜(jing)子葉(xie)片材料為(wei)(wei)鈦合金。
環形。火焰(yan)(yan)筒材料為Hastelloy X。18個鑄造的渦流(liu)器(qi),18個雙錐燃油(you)噴(pen)嘴。火焰(yan)(yan)筒采(cai)用(yong)激光(guang)打孔的多孔結構(gou)進行(xing)冷卻(que)。
1級軸流式。采用氣膜加沖擊冷卻方(fang)式。轉子(zi)葉(xie)(xie)片(pian)和導向(xiang)器葉(xie)(xie)片(pian)材料均為單(dan)晶材料,葉(xie)(xie)身上(shang)有(you)物理氣相沉積(ji)的隔熱涂層。
1級軸(zhou)流(liu)式。氣冷(leng)設計。轉子葉片和導(dao)向器葉片均有物理氣相沉積的隔熱(re)涂(tu)層。
結構(gou)與F404的相同,火(huo)焰(yan)穩定(ding)器(qi)(qi)由中央環狀V形火(huo)焰(yan)穩定(ding)器(qi)(qi)與12根徑向火(huo)焰(yan)穩定(ding)器(qi)(qi)組成(cheng)。徑向火(huo)焰(yan)穩定(ding)器(qi)(qi)用風扇空(kong)氣冷卻。
收-擴式可(ke)調尾噴管,陶瓷基復合材(cai)料(liao)的(de)尾噴管調節片。面(mian)積比(bi)為1.6。
雙通(tong)道全權(quan)數字(zi)式電子控制(FADEC),按(an)風扇轉速和核(he)心(xin)機壓比調節發動機工(gong)作,有故障隔離功能。
在產F414的尾噴(pen)管二級(ji)封(feng)嚴片(pian)是(shi)(shi)(shi)用陶(tao)(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)材料(liao)(CMC)制造(zao)的。根據通用電氣的說法,F414先(xian)后采用過兩種陶(tao)(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)材料(liao)來(lai)制造(zao)二級(ji)封(feng)嚴片(pian),首(shou)先(xian)是(shi)(shi)(shi)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)/碳(SiC/C),也就(jiu)是(shi)(shi)(shi)陶(tao)(tao)瓷級(ji)碳化(hua)(hua)(hua)硅(gui)纖維增強的碳基(ji)材;然后是(shi)(shi)(shi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)/氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(Ox/Ox),也就(jiu)是(shi)(shi)(shi)使(shi)用氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)-莫來(lai)石(shi)陶(tao)(tao)瓷纖維增強的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)-氧(yang)化(hua)(hua)(hua)硅(gui)基(ji)材。2011年生產的F414開始安裝Ox/Ox材料(liao)制造(zao)的封(feng)嚴片(pian)。
但這兩種陶瓷(ci)基(ji)復合材料還無法承受高(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)要面對的極(ji)端(duan)高(gao)溫(wen)(wen),無法制(zhi)(zhi)成(cheng)高(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)壓(ya)(ya)片使用(yong)。通用(yong)電氣(qi)正在研(yan)究(jiu)更有前途碳(tan)化(hua)硅(gui)/碳(tan)化(hua)硅(gui)(SiC/SiC)的陶瓷(ci)基(ji)復合材料,即碳(tan)化(hua)硅(gui)纖維(wei)增強(qiang)的碳(tan)化(hua)硅(gui)基(ji)材。這種材料在涂上合適的環境障涂層(ceng)(EBC)后(hou)能(neng)承受極(ji)端(duan)高(gao)溫(wen)(wen),可以用(yong)來制(zhi)(zhi)造渦(wo)輪(lun)葉片、定子葉片或其他高(gao)溫(wen)(wen)部件。使用(yong)SiC/SiC材料制(zhi)(zhi)造的高(gao)壓(ya)(ya)渦(wo)輪(lun)葉片比鎳(nie)基(ji)高(gao)溫(wen)(wen)合金(jin)(如(ru)因科鎳(nie)718合金(jin))葉片輕許多,而且(qie)更加(jia)堅固。
通(tong)用(yong)電(dian)氣表示SiC/SiC葉(xie)片(pian)能承受的工作(zuo)(zuo)溫度(du)比高溫合金葉(xie)片(pian)高上(shang)許多,僅要求環(huan)境(jing)障涂(tu)層降低葉(xie)片(pian)工作(zuo)(zuo)溫度(du)149攝(she)氏度(du)就能夠(gou)承受1649攝(she)氏度(du)的大型噴氣發動機(ji)渦(wo)輪(lun)進口溫度(du)。通(tong)用(yong)電(dian)氣已經在美國海(hai)軍的能源工作(zuo)(zuo)小組項(xiang)目中(zhong)用(yong)一臺F414發動機(ji)成功驗證了CMC渦(wo)輪(lun)葉(xie)片(pian)。測(ce)(ce)試發動機(ji)在第二(er)級(ji)渦(wo)輪(lun)上(shang)安裝了SiC/SiC材(cai)料葉(xie)片(pian),測(ce)(ce)試證明(ming)CMC葉(xie)片(pian)足(zu)夠(gou)堅固,能承受渦(wo)輪(lun)高溫和旋轉應力。
通(tong)用電氣(qi)對F414的另一項重(zhong)大改(gai)進是降噪(zao)套件,其特點是通(tong)過在尾噴管封嚴片安裝鋸齒結構,來促進發(fa)動機核心、涵道和外部(bu)氣(qi)流之間的摻混,從而降低F414的全(quan)加(jia)力噪(zao)音(yin)。
“超級大黃(huang)蜂”從(cong)航(hang)母(mu)甲板(ban)彈射起飛(fei)時經(jing)常需要(yao)開全加力,降(jiang)(jiang)噪(zao)(zao)套(tao)件能(neng)降(jiang)(jiang)低“超級大黃(huang)蜂”和EA-18G在航(hang)母(mu)彈射器附(fu)近產生的噪(zao)(zao)音,保護甲板(ban)人(ren)員聽力。測試表明鋸齒降(jiang)(jiang)噪(zao)(zao)套(tao)件能(neng)把F414的人(ren)體感知噪(zao)(zao)聲降(jiang)(jiang)低2至(zhi)3分貝,可能(neng)聽起來不是很多,但實(shi)際上能(neng)把每(mei)臺(tai)F414產生的聲能(neng)降(jiang)(jiang)低50%。
F414的(de)核心機(ji)(ji)設計(ji)來自通用(yong)電(dian)氣的(de)F412非加力渦扇發動(dong)機(ji)(ji),而這種發動(dong)機(ji)(ji)是為麥道/通用(yong)動(dong)力A-12“復(fu)仇(chou)者II”艦(jian)載隱(yin)身攻擊機(ji)(ji)研制(zhi)的(de)。“復(fu)仇(chou)者II”在1988年贏得(de)了美國海軍先進戰術(shu)飛(fei)機(ji)(ji)(ATA)的(de)競標,通用(yong)電(dian)氣為該機(ji)(ji)開始研制(zhi)派生(sheng)自F404的(de)F412。
但由于延(yan)遲和(he)成本(ben)超支(zhi),A-12項目在(zai)1991年(nian)被取消,并引發(fa)了激烈的(de)爭議(yi)和(he)訴訟。好在(zai)通用(yong)電氣研制F412的(de)努力沒有(you)白費,麥道在(zai)1991年(nian)開始研究(jiu)F/A-18“大(da)(da)黃(huang)蜂”戰斗機(ji)(ji)的(de)重大(da)(da)改型(后演(yan)變成F/A-18E/F“超級大(da)(da)黃(huang)蜂”),要求航程和(he)作戰性能比現有(you)“大(da)(da)黃(huang)蜂”大(da)(da)幅提高,通用(yong)電氣于是(shi)提出了采(cai)用(yong)F412先進(jin)技術的(de)F414發(fa)動(dong)機(ji)(ji)概念。1993年(nian)5月20日,F414原型發(fa)動(dong)機(ji)(ji)進(jin)行了首(shou)次試車(che)。
通(tong)用(yong)電(dian)氣(qi)通(tong)過把(ba)F412的(de)核心機(ji)與F404低(di)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)以及F120變(bian)循環渦(wo)扇發動(dong)機(ji)的(de)徑向火焰穩(wen)定器相結合創造(zao)出了F414。F120參加了美國(guo)空軍的(de)先進戰術戰斗(dou)機(ji)(ATF)發動(dong)機(ji)競爭,最后敗給(gei)了普(pu)惠F119,讓后者(zhe)成(cheng)為洛克希(xi)德F-22“猛(meng)禽”戰斗(dou)機(ji)的(de)動(dong)力(li)裝置。但最終統計數(shu)據顯(xian)示(shi)F-22僅187架的(de)產量(liang)使F119的(de)生(sheng)產數(shu)量(liang)遠小于F414,所以失之東隅,收之桑榆,通(tong)用(yong)電(dian)氣(qi)從美國(guo)海軍這里獲得了回報。
為了使“超級大黃蜂”的(de)(de)后機(ji)身(shen)設(she)計的(de)(de)改動(dong)最小化,美(mei)國(guo)海軍(jun)規定F414發動(dong)機(ji)必須能裝入與F404相同(tong)的(de)(de)發動(dong)機(ji)艙空(kong)間(jian),但兩者安裝點有(you)所(suo)不同(tong)。
于是(shi)F414的(de)(de)外部(bu)尺(chi)寸與F404相同,都是(shi)3912毫米長,最大(da)直徑889毫米,這(zhe)樣一來增加(jia)推(tui)力就成(cheng)了(le)艱(jian)巨任(ren)務。設計要求F414的(de)(de)每秒最大(da)核(he)心(xin)氣流比F404高出20%,最大(da)加(jia)力推(tui)力比F404高出24%,為了(le)滿足核(he)心(xin)氣流和推(tui)力要求,通用(yong)電氣加(jia)大(da)了(le)F414風扇的(de)(de)等(deng)效直徑并提高了(le)發動(dong)機(ji)整體增壓比。
最后通用電氣(qi)(qi)成功實現了設計目標。雖然F414的(de)三級低壓(ya)風扇系統比F404的(de)長了125毫米,但通用電氣(qi)(qi)通過把(ba)燃燒室長度(du)縮(suo)短(duan)25毫米,把(ba)加力燃燒室長度(du)縮(suo)短(duan)100毫米,使(shi)新發動機(ji)的(de)總長度(du)保(bao)持(chi)與F404一致。
雖然F404和F414的(de)(de)風(feng)扇(shan)(shan)最大(da)直徑(jing)都是889毫米,但(dan)F414的(de)(de)三(san)級(ji)(ji)風(feng)扇(shan)(shan)采用了(le)更先(xian)進的(de)(de)葉(xie)片(pian)氣動設計。此外(wai),F414風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)第二第三(san)級(ji)(ji)是連成一體的(de)(de)轉子(zi)結構(gou)(也(ye)就(jiu)是葉(xie)盤),成為一個單獨(du)部件。這樣(yang)就(jiu)使F414每(mei)級(ji)(ji)風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)盤轂直徑(jing)都能小于(yu)F404,這意味(wei)著在風(feng)扇(shan)(shan)直徑(jing)相同(tong)的(de)(de)情況下(xia),F414每(mei)級(ji)(ji)風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)葉(xie)片(pian)都比F404長(chang),增加(jia)了(le)風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)等(deng)效面積。再加(jia)上葉(xie)片(pian)的(de)(de)氣動改進,結果就(jiu)是F414基本型的(de)(de)最大(da)空氣流量從F404的(de)(de)64.41千(qian)(qian)克/秒(miao)提高到了(le)77.11千(qian)(qian)克/秒(miao)。F414風(feng)扇(shan)(shan)的(de)(de)第一級(ji)(ji)葉(xie)片(pian)可拆換,帶有中間凸臺(tai)。
雖然F404和F414都具有七級(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(HPC),但(dan)F414的(de)(de)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)包含兩個整體(ti)葉(xie)盤(pan)(pan)(pan)部(bu)件,其(qi)(qi)中之一是第(di)(di)一第(di)(di)二級(ji)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)的(de)(de)串聯整體(ti)葉(xie)盤(pan)(pan)(pan),其(qi)(qi)次是第(di)(di)三級(ji)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)整體(ti)葉(xie)盤(pan)(pan)(pan)。通用電氣(qi)(qi)通過在F414的(de)(de)兩級(ji)風(feng)扇和三級(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)上采用整體(ti)葉(xie)盤(pan)(pan)(pan),從而(er)取消(xiao)了(le)(le)葉(xie)片與盤(pan)(pan)(pan)轂間的(de)(de)傳統(tong)燕尾榫接頭,不僅(jin)減重(zhong)可(ke)觀,還(huan)提高(gao)了(le)(le)發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)可(ke)靠性和耐用性。僅(jin)在風(feng)扇和壓(ya)氣(qi)(qi)機(ji)(ji)模塊上,F414的(de)(de)零(ling)件數量就(jiu)比F404少(shao)了(le)(le)484個。
與F404相比(bi),F414的燃(ran)(ran)(ran)燒室(shi)在空氣動力學和材(cai)料上都有(you)所(suo)改(gai)進。其(qi)貫流式(shi)環形燃(ran)(ran)(ran)燒室(shi)采用霧化(hua)燃(ran)(ran)(ran)料噴(pen)嘴,多孔(kong)冷卻(que)結(jie)構火焰(yan)筒(tong)不僅提高了使用壽命,還降低(di)了重量,據報道上面有(you)30000個激光鉆孔(kong)來降低(di)側壁溫度(du)。
與F404一樣,F414也(ye)采用單級高(gao)壓渦輪(HPT)和單級低(di)壓渦輪(LPT)設計(ji),并(bing)都由(you)(you)風扇引(yin)氣冷卻。F414的渦輪葉片由(you)(you)單晶合金制成,涂有熱(re)障涂層以提高(gao)耐久性(xing)。F414基(ji)本型(xing)熱(re)段(duan)有2000小(xiao)時(shi)使用壽命,其他旋轉部件和結構部件有4000小(xiao)時(shi)使用壽命。
與F404的(de)環(huan)形加(jia)力燃(ran)(ran)燒室不同,F414的(de)加(jia)力燃(ran)(ran)燒室采用了(le)更先進(jin)的(de)設計。其火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器由中(zhong)心環(huan)狀(zhuang)V型穩定(ding)(ding)器與12根徑(jing)向穩定(ding)(ding)器組成.每根徑(jing)向穩定(ding)(ding)器均(jun)帶(dai)有隔熱罩,并由風(feng)扇引氣進(jin)行冷卻。兩(liang)種發動機之(zhi)間的(de)另一個區別是F414的(de)尾噴(pen)管是燃(ran)(ran)油驅(qu)動的(de),而F404則由液壓驅(qu)動,這項改進(jin)能(neng)降(jiang)低(di)重(zhong)量(liang)。F414的(de)徑(jing)向火(huo)焰(yan)穩定(ding)(ding)器和(he)尾噴(pen)管二級調節片(pian)和(he)封嚴片(pian)都能(neng)在安裝在飛機上時單獨更換。
根據通(tong)用(yong)(yong)電氣的(de)(de)數據,F414重1152千(qian)克(ke),僅比(bi)1023千(qian)克(ke)的(de)(de)F404高出(chu)129千(qian)克(ke),但F414的(de)(de)軍用(yong)(yong)推(tui)(tui)力卻(que)增加(jia)了約(yue)27%,從F404的(de)(de)4990千(qian)克(ke)(48.9千(qian)牛)增加(jia)到(dao)6350千(qian)克(ke)(62.3千(qian)牛),同(tong)時加(jia)力推(tui)(tui)力增加(jia)了24%,從F404的(de)(de)8028千(qian)克(ke)(78.7千(qian)牛)增加(jia)到(dao)9979千(qian)克(ke)(98千(qian)牛)。F414的(de)(de)總增壓比(bi)從F404的(de)(de)26提(ti)高到(dao)30,推(tui)(tui)重比(bi)從F404的(de)(de)7.8提(ti)高到(dao)9。
除了軍用推力比(bi)F404提(ti)高(gao)(gao)27.25%以外,F414還(huan)為“超級大黃蜂(feng)”的(de)(de)(de)任務關(guan)鍵飛行(xing)包(bao)線區域提(ti)供更(geng)大的(de)(de)(de)推力優勢。在近距空(kong)(kong)戰包(bao)線區域,F414能(neng)提(ti)供比(bi)F404高(gao)(gao)30%至(zhi)40%的(de)(de)(de)推力;在高(gao)(gao)空(kong)(kong)截擊任務中,F404的(de)(de)(de)超音速推力也比(bi)F404提(ti)高(gao)(gao)了25%至(zhi)30%;在低空(kong)(kong)空(kong)(kong)地任務中,F414的(de)(de)(de)推力也高(gao)(gao)出40%,能(neng)增強飛機(ji)的(de)(de)(de)生存能(neng)力。
除了使(shi)用F412的核心機外,F414的另一(yi)項重要改進(jin)就(jiu)是(shi)引入F120的全(quan)權限數字(zi)發(fa)動(dong)機控制(FADEC)單元。這是(shi)一(yi)種(zhong)安裝在發(fa)動(dong)機上(shang)的雙通(tong)道FADEC單元,可以(yi)調節推(tui)力、管理(li)燃油供應(ying)并控制發(fa)動(dong)機,并具有先進(jin)故障檢測功能,能對(dui)(dui)發(fa)動(dong)機系統的故障進(jin)行識(shi)別(bie)、報告和采(cai)用應(ying)對(dui)(dui)措施(shi)。
通用(yong)電氣(qi)在F414發動機的后(hou)續改進上采用(yong)了(le)一種(zhong)新策略,那就是可以根(gen)據客戶的要求提供兩種(zhong)工作模式,一種(zhong)能(neng)延長發動機壽命,另一種(zhong)能(neng)提高(gao)性能(neng)。
第一種改進型被(bei)稱為F414增(zeng)強耐(nai)久性(xing)(xing)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(F414-EDE),推力與(yu)現(xian)有F414相(xiang)同(tong),但顯著(zhu)提高了發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)的耐(nai)用(yong)性(xing)(xing),除維修(xiu)間隔時(shi)間延(yan)長,熱(re)段(duan)(duan)壽命(ming)提高到(dao)了原先(xian)的大約三倍外,耗油率還能降(jiang)低3%至4%。第二種改進型被(bei)稱為F414增(zeng)強性(xing)(xing)能發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)(F414-EPE),發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)硬件部分(fen)與(yu)F414-EDE完全相(xiang)同(tong),只(zhi)是FADEC使用(yong)不同(tong)的軟件,從而壓榨出比現(xian)有F414高出20%的推力。F414-EPE發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)在(zai)耐(nai)用(yong)性(xing)(xing)和熱(re)段(duan)(duan)壽命(ming)上與(yu)現(xian)有F414相(xiang)同(tong),同(tong)時(shi)油耗能降(jiang)低1%至2%。
F414改進項目(mu)(mu)作為美國海(hai)軍部(bu)(bu)分(fen)資(zi)助的(de)聯合技(ji)術(shu)開發計(ji)劃的(de)一部(bu)(bu)分(fen)啟動(dong)于2004年(nian),通用電(dian)氣在(zai)2004年(nian)和(he)2006年(nian)對F414增強耐(nai)久性發動(dong)機(ji)(F414-EDE)驗證機(ji)進行(xing)了兩(liang)次(ci)測試,在(zai)2010年(nian)和(he)2011年(nian)進行(xing)的(de)兩(liang)次(ci)測試中(zhong),驗證發動(dong)機(ji)達到(dao)了設計(ji)目(mu)(mu)標。
F414-EDE的改進(jin)之處有以(yi)下幾點:
首先(xian)F414-EDE的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機是(shi)6級(ji)而(er)不是(shi)現有F414的(de)(de)(de)7級(ji)。通用(yong)電氣在用(yong)現代三維(wei)計算(suan)流(liu)(liu)(liu)體力學(xue)(CFD)技術對F414的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機氣流(liu)(liu)(liu)進(jin)行分析后(hou),決定增(zeng)加(jia)每級(ji)壓(ya)(ya)氣機之(zhi)間的(de)(de)(de)間隔,并(bing)采(cai)用(yong)更先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)三維(wei)氣動設計葉(xie)片(pian)進(jin)。重新(xin)設計的(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機和風扇(shan)使F414-EDE發(fa)動機的(de)(de)(de)最大總流(liu)(liu)(liu)量提高到每秒(miao)84.8千克,比F414基本(ben)型高出10%。
其次,F414-EDE在(zai)高壓(ya)壓(ya)氣機和(he)加力燃(ran)燒室(shi)上采(cai)用了(le)先(xian)進冷卻設(she)計,改善了(le)發動機熱段和(he)尾噴(pen)管高溫(wen)部件的耐用性。
F414-EDE還進行了其他方面的一(yi)些(xie)改進,提高了對異(yi)物(wu)損傷(shang)的總容忍(ren)度。
F414-EDE增(zeng)加的(de)核(he)心氣流能使(shi)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)在推力與F414基(ji)本型相同(tong)的(de)情況下工作在更(geng)涼爽的(de)環境下,為旋轉部件(jian)(特別(bie)是熱(re)段(duan))提(ti)供更(geng)高的(de)溫度裕度,延長了熱(re)段(duan)和限壽件(jian)的(de)壽命,并增(zeng)加了發(fa)動(dong)機(ji)(ji)(ji)的(de)在翼(yi)時(shi)間(jian)。據(ju)通用電氣計算(suan),F414-EDE能使(shi)美國海軍在“超(chao)級大(da)黃蜂”機(ji)(ji)(ji)隊的(de)剩余(yu)服役時(shi)間(jian)中(zhong)節約高達10億至(zhi)20億美元的(de)零件(jian)采(cai)購和大(da)修成本,大(da)幅降(jiang)低飛機(ji)(ji)(ji)的(de)生命周期(qi)成本。F414-EDE降(jiang)低的(de)3%至(zhi)4%油耗相當于讓“超(chao)級大(da)黃蜂”機(ji)(ji)(ji)隊每年(nian)節約1892萬升航(hang)空煤油。F414-EDE的(de)另一個優點是增(zeng)加引氣量用于冷卻(que)航(hang)電或驅動(dong)氣動(dong)系統。
F414-EPE在硬件上與F414-EDE相(xiang)同,同樣(yang)具有(you)更高(gao)(gao)的(de)核心氣(qi)流(liu),只是FADEC單(dan)元運(yun)行(xing)不同的(de)軟件,使(shi)發動機(ji)增(zeng)推20%,最大推力高(gao)(gao)達11975千克(117.43千牛)。F414-EPE的(de)油耗比現有(you)F414低1%至2%,除(chu)了能增(zeng)加引氣(qi)量外,還能驅動發電機(ji)提供(gong)更多電力。F414-EPE的(de)在翼時間(jian)將與現有(you)F414相(xiang)同。
F414-EDE和(he)F414-EPE的硬件通用性是一大(da)賣點,客戶只需對(dui)FADEC進行軟件切換就能改變操作模(mo)(mo)式,比如在戰時(shi)使用EPE模(mo)(mo)式,在和(he)平時(shi)期(qi)使用EDE模(mo)(mo)式。
從1998年投產以來截(jie)至2015年6月,GE已經生(sheng)產了1500臺F414發(fa)動機,已累積(ji)超過300萬飛行(xing)小時。根據美國(guo)海軍(jun)的F414-400項(xiang)目時間表,通用(yong)電氣在2016年底(di)前已交付約300臺F414-400發(fa)動機,該(gai)公司每年制(zhi)造90至100臺F414。
“超級大黃蜂(feng)”并不(bu)是F414的(de)唯一裝(zhuang)機對象(xiang),印(yin)度選擇F414-INS6作為其(qi)超音速輕(qing)型戰斗機(LCA)“光輝”Mark 2的(de)動力(li)裝(zhuang)置。F414在LCA Mk2的(de)發動機競爭中擊敗(bai)EJ200獲得了99臺(tai)初始(shi)訂(ding)(ding)單外加149臺(tai)意向(xiang)訂(ding)(ding)單,通(tong)用電(dian)氣預計至(zhi)少可(ke)以(yi)向(xiang)印(yin)度出口150臺(tai)F414整機和(he)相關備件,所以(yi)F414的(de)生產至(zhi)少會持續到20世紀20年(nian)代。
此外,瑞(rui)典(dian)空(kong)軍也為自己的(de)(de)(de)薩博“鷹獅(shi)”NG)選擇了(le)F414-39E發(fa)動(dong)機,通用電氣獲得(de)了(le)為瑞(rui)典(dian)空(kong)軍的(de)(de)(de)70架(jia)(jia)和巴西空(kong)軍的(de)(de)(de)36架(jia)(jia)“鷹獅(shi)”NG提供發(fa)動(dong)機的(de)(de)(de)訂(ding)單。F414-39E派生型(xing)正在進行最(zui)后的(de)(de)(de)發(fa)動(dong)機認(ren)證測試(shi)。2008年首飛的(de)(de)(de)“鷹獅(shi)”NG驗證機安(an)裝的(de)(de)(de)是(shi)F414G發(fa)動(dong)機。F414-INS6和F414-39E是(shi)F414基本型(xing)的(de)(de)(de)單發(fa)改(gai)型(xing),并(bing)沒有采用EDE/EPE的(de)(de)(de)技(ji)術。
最大軍用推力:12500磅力(5556daN)
加力推力:22000磅力(9780daN)
推重比 9.1
涵道比 0.4
空(kong)氣流量:169磅/秒(76.66kg/s)
全長:154英寸(3912mm)
直徑:35英寸(875mm)
質(zhi)量(liang):1109kg
用(yong)途(tu):軍用(yong)/民用(yong)渦扇發動機(ji)
類(lei)型:渦輪風扇發動機
國家:美國
廠商(shang):通(tong)用電氣公(gong)司航空發動機集團
生產現(xian)狀:研制中裝機對(dui)象
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹師”C(建議(yi))。