F414是通用電氣(qi)公(gong)司為滿(man)足(zu)美國海軍對(dui)F/A-18“大黃(huang)蜂(feng)”戰斗機最(zui)新發展型F/A-18E/F的(de)要求而設計的(de)加力式渦輪風扇發動機。
F414發動機以(yi)GE公司的F404和F412為(wei)基礎(chu),因此曾被稱為(wei)F404的Ⅱ型推力增長型。
1991年(nian)開始研制。
1993年5月20日首次試車(che)。
計(ji)劃于(yu)1995年12月(yue)首次試(shi)飛(fei)。
1998年(nian)定型(xing)并(bing)交付(fu)首臺生產(chan)型(xing)發動機。
通用電氣公司(si)在研(yan)制(zhi)F414時充(chong)分吸取(qu)F404積累的(de)使用經驗(yan),采用GE23A、YF120、F412以及其他軍、民用發動機(ji)一些(xie)經過驗(yan)證(zheng)的(de)技術,因而研(yan)制(zhi)工作(zuo)進(jin)展順(shun)利,投(tou)資少、研(yan)制(zhi)時間短,效果明顯。
F414的(de)(de)(de)(de)(de)風扇與F118的(de)(de)(de)(de)(de)相同,第(di)1級(ji)風扇葉片(pian)帶中間凸(tu)臺,第(di)2和(he)(he)第(di)3級(ji)為焊接的(de)(de)(de)(de)(de)整體葉盤。通過1993年作的(de)(de)(de)(de)(de)280多小時(shi)試驗(yan)證明,這種風扇的(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)量(liang)、效率、喘振(zhen)裕度(du)和(he)(he)抗畸變能力(li)均超(chao)過或(huo)達到預定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)目標(biao),流(liu)(liu)量(liang)比(bi)F404-GE-400的(de)(de)(de)(de)(de)大16%,重(zhong)量(liang)輕20.4kg。F414的(de)(de)(de)(de)(de)高壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)氣機(ji)采用F412的(de)(de)(de)(de)(de)7級(ji)設(she)(she)計(ji)(ji),但前3級(ji)改(gai)為葉盤結(jie)構,以減少(shao)榫頭漏氣、減輕重(zhong)量(liang)和(he)(he)提(ti)高效率。燃(ran)燒(shao)室(shi)和(he)(he)高壓(ya)(ya)渦輪是(shi)以F412為基礎發展的(de)(de)(de)(de)(de),低壓(ya)(ya)渦輪是(shi)一種先進(jin)設(she)(she)計(ji)(ji)。加力(li)燃(ran)燒(shao)室(shi)采用了該(gai)公司為先進(jin)戰(zhan)斗機(ji)設(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)F120發動機(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構。徑向火(huo)焰穩(wen)定(ding)器可(ke)(ke)用風扇后空(kong)氣冷卻,中心環(huan)形火(huo)焰穩(wen)定(ding)器沿圓周做(zuo)成12段(duan),可(ke)(ke)以自由膨脹,整套火(huo)焰穩(wen)定(ding)器可(ke)(ke)在(zai)發動機(ji)裝在(zai)飛機(ji)上的(de)(de)(de)(de)(de)條件下進(jin)行(xing)更換(huan),設(she)(she)計(ji)(ji)壽(shou)命為2000h,5700次(ci)點火(huo)。海平面和(he)(he)高空(kong)試驗(yan)證明,這種加力(li)燃(ran)燒(shao)室(shi)不易發生振(zhen)蕩燃(ran)燒(shao)。尾噴(pen)管的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)采用了F110-GE-129 IPE的(de)(de)(de)(de)(de)技術,裝有(you)先進(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)陶瓷基復合材料的(de)(de)(de)(de)(de)尾噴(pen)管調(diao)節片(pian)。
F414的核(he)心機設計來(lai)自通用(yong)(yong)電氣的F412非加(jia)力渦扇發動機,而(er)這(zhe)種發動機是(shi)為麥(mai)道/通用(yong)(yong)動力A-12“復仇者II”艦(jian)載隱身攻擊(ji)機研制(zhi)的。“復仇者II”在1988年贏得了美(mei)國海軍先(xian)進(jin)戰術飛機(ATA)的競標,通用(yong)(yong)電氣為該機開始研制(zhi)派生自F404的F412。
環形。結(jie)構(gou)與(yu)F404的相(xiang)同。
3級(ji)軸流式(shi)。第(di)(di)1級(ji)風扇葉(xie)(xie)片可拆換,帶有中間凸臺。第(di)(di)2和第(di)(di)3級(ji)風扇為(wei)Ti17焊接成整(zheng)體的葉(xie)(xie)盤。增壓(ya)比(bi)比(bi)F404的高(gao)15%,約為(wei)4.025。3級(ji)靜子和轉(zhuan)子葉(xie)(xie)片均為(wei)三維(wei)流設(she)計。
7級(ji)軸流式(shi)。鈦合(he)金整體中介機匣(xia)和(he)對開的壓氣機機匣(xia)。前3級(ji)轉子為(wei)(wei)葉盤(pan)結構,是在鍛坯上用電化(hua)學加工出來(lai)的。后4級(ji)轉子葉片通過(guo)燕尾形榫(sun)頭(tou)與盤(pan)連(lian)接。前2級(ji)轉子葉片材料為(wei)(wei)Ti17,后5級(ji)為(wei)(wei)IN718。前3級(ji)靜子葉片材料為(wei)(wei)鈦合(he)金。
環形。火焰筒材料為Hastelloy X。18個鑄(zhu)造(zao)的(de)渦流器,18個雙錐燃油噴嘴(zui)。火焰筒采用激光(guang)打孔(kong)的(de)多孔(kong)結構(gou)進行冷(leng)卻(que)。
1級(ji)軸流(liu)式。采(cai)用氣(qi)(qi)膜(mo)加沖擊冷卻方式。轉子葉(xie)片(pian)和導向器葉(xie)片(pian)材料均(jun)為單晶(jing)材料,葉(xie)身上有(you)物理氣(qi)(qi)相沉積(ji)的隔熱涂層。
1級軸流式。氣冷設計。轉子葉片和導向器葉片均有(you)物理氣相沉積的(de)隔熱涂(tu)層。
結(jie)構與F404的相(xiang)同,火焰穩定器由中(zhong)央環狀(zhuang)V形火焰穩定器與12根徑向火焰穩定器組成(cheng)。徑向火焰穩定器用(yong)風扇空氣(qi)冷卻。
收-擴式可調尾(wei)噴管(guan),陶(tao)瓷基復合材(cai)料(liao)的尾(wei)噴管(guan)調節片。面積比為(wei)1.6。
雙通道(dao)全權(quan)數字式電子控制(FADEC),按風扇轉速(su)和核(he)心機壓比調節發(fa)動機工作,有(you)故障隔離功(gong)能。
在產F414的(de)尾噴管二(er)級封(feng)(feng)嚴片是(shi)(shi)用(yong)陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合材(cai)料(liao)(CMC)制造(zao)(zao)的(de)。根據(ju)通用(yong)電氣的(de)說(shuo)法,F414先后采用(yong)過兩種陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合材(cai)料(liao)來(lai)(lai)制造(zao)(zao)二(er)級封(feng)(feng)嚴片,首先是(shi)(shi)碳(tan)化硅(gui)/碳(tan)(SiC/C),也就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)陶(tao)瓷級碳(tan)化硅(gui)纖維增強的(de)碳(tan)基(ji)材(cai);然(ran)后是(shi)(shi)氧(yang)(yang)化物(wu)/氧(yang)(yang)化物(wu)(Ox/Ox),也就(jiu)(jiu)是(shi)(shi)使(shi)用(yong)氧(yang)(yang)化鋁-莫(mo)來(lai)(lai)石陶(tao)瓷纖維增強的(de)氧(yang)(yang)化鋁-氧(yang)(yang)化硅(gui)基(ji)材(cai)。2011年生產的(de)F414開始安裝Ox/Ox材(cai)料(liao)制造(zao)(zao)的(de)封(feng)(feng)嚴片。
但這兩種陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)材(cai)料還無法(fa)承(cheng)受(shou)高(gao)(gao)壓渦(wo)輪要面(mian)對(dui)的極端高(gao)(gao)溫(wen),無法(fa)制成高(gao)(gao)壓渦(wo)輪壓片使用。通用電氣正在研究(jiu)更有前途碳化硅(gui)/碳化硅(gui)(SiC/SiC)的陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)材(cai)料,即碳化硅(gui)纖維(wei)增強的碳化硅(gui)基(ji)材(cai)。這種材(cai)料在涂上合(he)適的環(huan)境障(zhang)涂層(EBC)后(hou)能承(cheng)受(shou)極端高(gao)(gao)溫(wen),可(ke)以用來(lai)制造渦(wo)輪葉片、定子(zi)葉片或其他(ta)高(gao)(gao)溫(wen)部件。使用SiC/SiC材(cai)料制造的高(gao)(gao)壓渦(wo)輪葉片比鎳基(ji)高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金(如因科(ke)鎳718合(he)金)葉片輕許多,而且更加堅固。
通用(yong)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)表(biao)示SiC/SiC葉(xie)(xie)片(pian)(pian)能承(cheng)(cheng)受(shou)的工作(zuo)(zuo)溫度(du)比高(gao)(gao)溫合金葉(xie)(xie)片(pian)(pian)高(gao)(gao)上(shang)(shang)許多,僅(jin)要(yao)求環境障(zhang)涂層降低葉(xie)(xie)片(pian)(pian)工作(zuo)(zuo)溫度(du)149攝氏(shi)度(du)就(jiu)能夠承(cheng)(cheng)受(shou)1649攝氏(shi)度(du)的大(da)型噴氣(qi)(qi)(qi)發(fa)動(dong)機(ji)(ji)渦(wo)(wo)輪(lun)進口溫度(du)。通用(yong)電(dian)氣(qi)(qi)(qi)已經在美國(guo)海軍的能源(yuan)工作(zuo)(zuo)小組項目中用(yong)一臺(tai)F414發(fa)動(dong)機(ji)(ji)成功驗(yan)證(zheng)了(le)(le)CMC渦(wo)(wo)輪(lun)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)。測(ce)試發(fa)動(dong)機(ji)(ji)在第二級渦(wo)(wo)輪(lun)上(shang)(shang)安裝了(le)(le)SiC/SiC材料葉(xie)(xie)片(pian)(pian),測(ce)試證(zheng)明CMC葉(xie)(xie)片(pian)(pian)足夠堅(jian)固,能承(cheng)(cheng)受(shou)渦(wo)(wo)輪(lun)高(gao)(gao)溫和旋轉(zhuan)應(ying)力。
通(tong)用電(dian)氣對F414的(de)另一(yi)項重大改進是降噪套件(jian),其特點是通(tong)過在尾噴管封(feng)嚴片安裝鋸齒結構(gou),來促進發動機(ji)核心、涵道(dao)和外部氣流之間的(de)摻混(hun),從而降低F414的(de)全加力噪音。
“超級(ji)大黃(huang)蜂”從航(hang)母甲板彈射起(qi)(qi)飛時經常需要開全(quan)加力,降(jiang)(jiang)噪(zao)套件能(neng)降(jiang)(jiang)低(di)(di)“超級(ji)大黃(huang)蜂”和EA-18G在航(hang)母彈射器附近產生的(de)噪(zao)音,保護甲板人(ren)員聽(ting)力。測試(shi)表(biao)明鋸(ju)齒降(jiang)(jiang)噪(zao)套件能(neng)把(ba)F414的(de)人(ren)體(ti)感知(zhi)噪(zao)聲降(jiang)(jiang)低(di)(di)2至3分(fen)貝(bei),可能(neng)聽(ting)起(qi)(qi)來(lai)不是很多,但實(shi)際上能(neng)把(ba)每(mei)臺F414產生的(de)聲能(neng)降(jiang)(jiang)低(di)(di)50%。
F414的核心機(ji)設計來自通(tong)用(yong)(yong)電氣(qi)的F412非加(jia)力渦(wo)扇發動機(ji),而這種發動機(ji)是為麥道/通(tong)用(yong)(yong)動力A-12“復仇(chou)者II”艦(jian)載隱(yin)身攻擊機(ji)研制(zhi)的。“復仇(chou)者II”在1988年贏(ying)得了美國(guo)海軍(jun)先進戰術飛機(ji)(ATA)的競標,通(tong)用(yong)(yong)電氣(qi)為該機(ji)開始研制(zhi)派生自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,并引發(fa)了(le)激烈的爭議和(he)訴訟。好在通(tong)用電(dian)氣研(yan)制F412的努力沒有白費(fei),麥道在1991年開(kai)始研(yan)究F/A-18“大黃蜂”戰(zhan)斗(dou)機的重大改型(xing)(后演變成F/A-18E/F“超級大黃蜂”),要(yao)求航(hang)程和(he)作(zuo)戰(zhan)性能比(bi)現有“大黃蜂”大幅(fu)提高,通(tong)用電(dian)氣于是提出了(le)采用F412先進技(ji)術的F414發(fa)動機概念。1993年5月20日,F414原型(xing)發(fa)動機進行了(le)首次試車(che)。
通(tong)用電氣(qi)通(tong)過把(ba)F412的(de)核心機與F404低壓壓氣(qi)機以及F120變循環渦(wo)扇發動(dong)機的(de)徑向(xiang)火(huo)焰穩(wen)定器相結合創(chuang)造(zao)出了F414。F120參加(jia)了美國(guo)空軍的(de)先進戰術戰斗機(ATF)發動(dong)機競爭,最(zui)后敗給了普(pu)惠F119,讓后者成為洛(luo)克希(xi)德F-22“猛禽”戰斗機的(de)動(dong)力裝(zhuang)置。但最(zui)終統計(ji)數據顯示F-22僅187架的(de)產量(liang)使F119的(de)生產數量(liang)遠(yuan)小于(yu)F414,所以失(shi)之(zhi)東隅,收(shou)之(zhi)桑(sang)榆,通(tong)用電氣(qi)從美國(guo)海軍這里獲得了回報。
為了使“超級大黃蜂”的(de)后機(ji)身設計的(de)改動(dong)最(zui)小化,美國(guo)海(hai)軍規定(ding)F414發動(dong)機(ji)必須能裝(zhuang)入與F404相同的(de)發動(dong)機(ji)艙空間,但兩者(zhe)安裝(zhuang)點有所不(bu)同。
于(yu)是F414的(de)外(wai)部尺寸(cun)與F404相同,都是3912毫(hao)米(mi)長,最大(da)(da)(da)直徑889毫(hao)米(mi),這(zhe)樣一來增(zeng)加(jia)推(tui)(tui)(tui)力(li)就成了(le)艱巨(ju)任務。設計要求F414的(de)每(mei)秒最大(da)(da)(da)核心(xin)氣(qi)流比F404高出20%,最大(da)(da)(da)加(jia)力(li)推(tui)(tui)(tui)力(li)比F404高出24%,為(wei)了(le)滿足(zu)核心(xin)氣(qi)流和推(tui)(tui)(tui)力(li)要求,通用(yong)電氣(qi)加(jia)大(da)(da)(da)了(le)F414風(feng)扇的(de)等效直徑并提高了(le)發動機整體(ti)增(zeng)壓比。
最后通(tong)用電氣成功實現了(le)設(she)計目標。雖然F414的三級低壓風扇系統比(bi)F404的長(chang)了(le)125毫(hao)米(mi),但通(tong)用電氣通(tong)過把(ba)燃(ran)(ran)燒室長(chang)度(du)縮(suo)短25毫(hao)米(mi),把(ba)加(jia)力(li)燃(ran)(ran)燒室長(chang)度(du)縮(suo)短100毫(hao)米(mi),使新發動機的總長(chang)度(du)保持與F404一致(zhi)。
雖然(ran)F404和F414的(de)(de)風(feng)扇(shan)最大直(zhi)徑都(dou)是(shi)(shi)889毫米(mi),但(dan)F414的(de)(de)三(san)級(ji)風(feng)扇(shan)采用(yong)了(le)更(geng)先進的(de)(de)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)氣(qi)動設計。此(ci)外,F414風(feng)扇(shan)的(de)(de)第二第三(san)級(ji)是(shi)(shi)連成一(yi)體的(de)(de)轉(zhuan)子結(jie)構(也就是(shi)(shi)葉(xie)(xie)盤),成為(wei)一(yi)個單獨(du)部件(jian)。這(zhe)樣就使(shi)F414每級(ji)風(feng)扇(shan)的(de)(de)盤轂直(zhi)徑都(dou)能小于(yu)F404,這(zhe)意(yi)味著在風(feng)扇(shan)直(zhi)徑相同的(de)(de)情況下,F414每級(ji)風(feng)扇(shan)的(de)(de)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)都(dou)比(bi)F404長(chang),增加了(le)風(feng)扇(shan)的(de)(de)等(deng)效面積。再加上(shang)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)的(de)(de)氣(qi)動改進,結(jie)果就是(shi)(shi)F414基本型的(de)(de)最大空氣(qi)流量從(cong)F404的(de)(de)64.41千(qian)克/秒提(ti)高到了(le)77.11千(qian)克/秒。F414風(feng)扇(shan)的(de)(de)第一(yi)級(ji)葉(xie)(xie)片(pian)(pian)可拆換,帶有(you)中間凸臺。
雖然F404和(he)F414都(dou)具有(you)七級(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)(HPC),但F414的(de)(de)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)包含兩個整(zheng)體(ti)葉(xie)盤部件(jian),其中之一是(shi)第(di)一第(di)二(er)級(ji)壓(ya)氣機(ji)的(de)(de)串(chuan)聯整(zheng)體(ti)葉(xie)盤,其次是(shi)第(di)三(san)級(ji)壓(ya)氣機(ji)整(zheng)體(ti)葉(xie)盤。通(tong)(tong)用(yong)電氣通(tong)(tong)過在F414的(de)(de)兩級(ji)風(feng)扇和(he)三(san)級(ji)高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)上采用(yong)整(zheng)體(ti)葉(xie)盤,從而取消了(le)(le)葉(xie)片(pian)與盤轂間的(de)(de)傳統燕尾榫接頭,不僅減重可(ke)觀,還提高(gao)了(le)(le)發動機(ji)的(de)(de)可(ke)靠性和(he)耐用(yong)性。僅在風(feng)扇和(he)壓(ya)氣機(ji)模塊(kuai)上,F414的(de)(de)零件(jian)數量就比F404少了(le)(le)484個。
與F404相比(bi),F414的(de)燃燒室在空氣動(dong)力學(xue)和(he)材料(liao)上都(dou)有(you)(you)所改進。其貫流式環形燃燒室采用(yong)霧化(hua)燃料(liao)噴(pen)嘴,多孔(kong)冷卻結構火焰筒不僅提(ti)高了使用(yong)壽命,還降低(di)了重量(liang),據報道上面有(you)(you)30000個激光鉆孔(kong)來降低(di)側壁溫(wen)度。
與F404一樣,F414也采用單(dan)(dan)級(ji)(ji)高壓渦輪(HPT)和(he)(he)單(dan)(dan)級(ji)(ji)低壓渦輪(LPT)設計,并都由風扇引氣冷卻。F414的渦輪葉片(pian)由單(dan)(dan)晶(jing)合金制成,涂有(you)(you)熱障涂層(ceng)以提高耐久性。F414基本型熱段有(you)(you)2000小(xiao)時(shi)使用壽(shou)命,其他旋轉部件和(he)(he)結構部件有(you)(you)4000小(xiao)時(shi)使用壽(shou)命。
與F404的環形加力(li)燃(ran)燒室(shi)不同,F414的加力(li)燃(ran)燒室(shi)采(cai)用(yong)了更先進的設計。其火焰(yan)(yan)穩定(ding)(ding)(ding)器(qi)由(you)中心環狀V型穩定(ding)(ding)(ding)器(qi)與12根(gen)徑向(xiang)穩定(ding)(ding)(ding)器(qi)組成.每根(gen)徑向(xiang)穩定(ding)(ding)(ding)器(qi)均(jun)帶有隔熱罩,并由(you)風扇(shan)引氣進行冷(leng)卻。兩種發動(dong)(dong)機之間的另一個區(qu)別是F414的尾噴管(guan)是燃(ran)油驅動(dong)(dong)的,而F404則由(you)液壓(ya)驅動(dong)(dong),這項改進能(neng)降低重量。F414的徑向(xiang)火焰(yan)(yan)穩定(ding)(ding)(ding)器(qi)和尾噴管(guan)二(er)級(ji)調節片和封嚴(yan)片都能(neng)在安裝在飛(fei)機上時單獨更換。
根據通用電氣的(de)數據,F414重(zhong)1152千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke),僅比(bi)1023千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)的(de)F404高(gao)出129千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke),但(dan)F414的(de)軍用推力(li)卻增(zeng)加(jia)(jia)(jia)了約27%,從F404的(de)4990千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(48.9千(qian)(qian)(qian)牛)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)6350千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(62.3千(qian)(qian)(qian)牛),同時(shi)加(jia)(jia)(jia)力(li)推力(li)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)了24%,從F404的(de)8028千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(78.7千(qian)(qian)(qian)牛)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)9979千(qian)(qian)(qian)克(ke)(ke)(98千(qian)(qian)(qian)牛)。F414的(de)總增(zeng)壓比(bi)從F404的(de)26提(ti)高(gao)到(dao)(dao)30,推重(zhong)比(bi)從F404的(de)7.8提(ti)高(gao)到(dao)(dao)9。
除了軍(jun)用推力(li)比F404提(ti)高(gao)(gao)27.25%以外,F414還為“超(chao)級大黃蜂”的(de)任(ren)務(wu)關(guan)鍵(jian)飛行包(bao)線區域提(ti)供更大的(de)推力(li)優勢(shi)。在近(jin)距空(kong)戰包(bao)線區域,F414能提(ti)供比F404高(gao)(gao)30%至(zhi)40%的(de)推力(li);在高(gao)(gao)空(kong)截(jie)擊任(ren)務(wu)中,F404的(de)超(chao)音速推力(li)也比F404提(ti)高(gao)(gao)了25%至(zhi)30%;在低空(kong)空(kong)地任(ren)務(wu)中,F414的(de)推力(li)也高(gao)(gao)出40%,能增強(qiang)飛機的(de)生存能力(li)。
除(chu)了使用F412的(de)核(he)心(xin)機外,F414的(de)另(ling)一項(xiang)重要改(gai)進就是(shi)(shi)引入F120的(de)全權限數字(zi)發動機控制(FADEC)單元(yuan)。這是(shi)(shi)一種安裝在發動機上的(de)雙通道FADEC單元(yuan),可以調節推力(li)、管理(li)燃(ran)油供應(ying)并控制發動機,并具有(you)先(xian)進故(gu)障(zhang)檢(jian)測功能,能對發動機系統的(de)故(gu)障(zhang)進行識別、報告和(he)采(cai)用應(ying)對措施。
通用(yong)電氣在F414發動(dong)機的后續改進上采用(yong)了一(yi)(yi)種(zhong)新(xin)策略,那就是可以根據(ju)客(ke)戶的要(yao)求(qiu)提(ti)供兩種(zhong)工作模式,一(yi)(yi)種(zhong)能(neng)延長(chang)發動(dong)機壽命(ming),另一(yi)(yi)種(zhong)能(neng)提(ti)高性(xing)能(neng)。
第(di)一種(zhong)改進型(xing)被稱為F414增(zeng)強耐(nai)久性(xing)發動(dong)機(ji)(F414-EDE),推力與現有(you)F414相同,但顯著提高了發動(dong)機(ji)的耐(nai)用性(xing),除維修(xiu)間隔時間延長,熱段壽命提高到(dao)了原先的大約三倍外,耗油(you)率還能降(jiang)低(di)3%至4%。第(di)二種(zhong)改進型(xing)被稱為F414增(zeng)強性(xing)能發動(dong)機(ji)(F414-EPE),發動(dong)機(ji)硬件部分與F414-EDE完全(quan)相同,只是(shi)FADEC使(shi)用不同的軟件,從而壓榨出(chu)比現有(you)F414高出(chu)20%的推力。F414-EPE發動(dong)機(ji)在耐(nai)用性(xing)和熱段壽命上與現有(you)F414相同,同時油(you)耗能降(jiang)低(di)1%至2%。
F414改進項目(mu)作為(wei)美國海軍部分資助的聯(lian)合技術(shu)開發計劃的一(yi)部分啟動(dong)(dong)于2004年(nian),通用電氣在(zai)2004年(nian)和2006年(nian)對F414增強耐久性(xing)發動(dong)(dong)機(ji)(F414-EDE)驗證機(ji)進行了兩次測試,在(zai)2010年(nian)和2011年(nian)進行的兩次測試中(zhong),驗證發動(dong)(dong)機(ji)達到了設計目(mu)標。
F414-EDE的改進之處有以下幾(ji)點:
首先F414-EDE的(de)高(gao)(gao)壓壓氣(qi)機(ji)是6級(ji)而不是現(xian)有F414的(de)7級(ji)。通用電氣(qi)在用現(xian)代三(san)維(wei)計算流體力學(xue)(CFD)技(ji)術對(dui)F414的(de)高(gao)(gao)壓壓氣(qi)機(ji)氣(qi)流進行分析后,決定增(zeng)加每級(ji)壓氣(qi)機(ji)之間的(de)間隔(ge),并采用更先進的(de)三(san)維(wei)氣(qi)動(dong)設(she)計葉片(pian)進。重新設(she)計的(de)高(gao)(gao)壓壓氣(qi)機(ji)和風(feng)扇使F414-EDE發動(dong)機(ji)的(de)最(zui)大(da)總流量提高(gao)(gao)到每秒84.8千(qian)克,比F414基本型高(gao)(gao)出10%。
其次(ci),F414-EDE在高(gao)壓壓氣機(ji)和加力燃燒室上采用了(le)先進(jin)冷卻設計,改善了(le)發動機(ji)熱段和尾(wei)噴管高(gao)溫部(bu)件的(de)耐用性。
F414-EDE還進行了其他(ta)方(fang)面的一些(xie)改進,提(ti)高了對異(yi)物(wu)損傷的總容忍度。
F414-EDE增(zeng)加(jia)的(de)(de)核心(xin)氣(qi)(qi)流能(neng)使(shi)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)在(zai)(zai)推(tui)力與F414基本型相同的(de)(de)情況下(xia)工(gong)作在(zai)(zai)更(geng)(geng)涼爽的(de)(de)環境下(xia),為(wei)旋轉部件(jian)(特別是(shi)(shi)熱段)提供更(geng)(geng)高的(de)(de)溫度(du)裕度(du),延(yan)長了熱段和限壽件(jian)的(de)(de)壽命,并增(zeng)加(jia)了發(fa)動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)在(zai)(zai)翼時間。據通用(yong)電氣(qi)(qi)計算,F414-EDE能(neng)使(shi)美國海軍在(zai)(zai)“超(chao)(chao)級大黃蜂(feng)”機(ji)(ji)隊的(de)(de)剩余服役時間中節約高達10億至(zhi)20億美元的(de)(de)零件(jian)采購和大修成本,大幅降低飛機(ji)(ji)的(de)(de)生命周(zhou)期(qi)成本。F414-EDE降低的(de)(de)3%至(zhi)4%油(you)耗相當于讓“超(chao)(chao)級大黃蜂(feng)”機(ji)(ji)隊每(mei)年節約1892萬(wan)升航(hang)空煤油(you)。F414-EDE的(de)(de)另一(yi)個優(you)點(dian)是(shi)(shi)增(zeng)加(jia)引氣(qi)(qi)量用(yong)于冷卻航(hang)電或驅(qu)動(dong)(dong)氣(qi)(qi)動(dong)(dong)系統(tong)。
F414-EPE在硬件上與F414-EDE相同(tong)(tong)(tong),同(tong)(tong)(tong)樣具有(you)更(geng)高的(de)核心(xin)氣(qi)流,只是FADEC單元運行不同(tong)(tong)(tong)的(de)軟件,使發(fa)動機(ji)增(zeng)(zeng)推(tui)20%,最大推(tui)力(li)高達11975千(qian)克(117.43千(qian)牛)。F414-EPE的(de)油耗(hao)比現(xian)有(you)F414低1%至2%,除了能增(zeng)(zeng)加(jia)引氣(qi)量外,還能驅動發(fa)電機(ji)提供更(geng)多(duo)電力(li)。F414-EPE的(de)在翼(yi)時間將與現(xian)有(you)F414相同(tong)(tong)(tong)。
F414-EDE和(he)F414-EPE的硬件通用性是一大賣點(dian),客戶只需對(dui)FADEC進行軟件切換就能改(gai)變操作模式,比如在戰時(shi)使(shi)用EPE模式,在和(he)平時(shi)期使(shi)用EDE模式。
從1998年(nian)(nian)投產(chan)以來截至2015年(nian)(nian)6月,GE已(yi)(yi)經(jing)生(sheng)產(chan)了1500臺(tai)F414發(fa)動(dong)機,已(yi)(yi)累(lei)積超過300萬飛行小時。根據(ju)美國海(hai)軍的F414-400項(xiang)目(mu)時間表,通用電氣在2016年(nian)(nian)底(di)前(qian)已(yi)(yi)交付約300臺(tai)F414-400發(fa)動(dong)機,該(gai)公司(si)每(mei)年(nian)(nian)制造90至100臺(tai)F414。
“超級大黃蜂(feng)”并(bing)不是F414的(de)(de)唯一裝(zhuang)機(ji)對象,印(yin)度選擇F414-INS6作為其超音(yin)速輕(qing)型戰斗(dou)機(ji)(LCA)“光輝”Mark 2的(de)(de)動力裝(zhuang)置。F414在LCA Mk2的(de)(de)發動機(ji)競爭中擊敗EJ200獲得了99臺(tai)初始訂單外(wai)加(jia)149臺(tai)意向訂單,通用電氣(qi)預計至少可以向印(yin)度出(chu)口150臺(tai)F414整機(ji)和相關備(bei)件,所(suo)以F414的(de)(de)生(sheng)產至少會(hui)持(chi)續到20世(shi)紀20年(nian)代。
此外(wai),瑞(rui)典空軍也(ye)為(wei)自己的(de)(de)薩(sa)博“鷹獅”NG)選擇了F414-39E發(fa)動(dong)(dong)機(ji),通用電(dian)氣獲得了為(wei)瑞(rui)典空軍的(de)(de)70架和(he)(he)巴西空軍的(de)(de)36架“鷹獅”NG提(ti)供發(fa)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)訂單(dan)。F414-39E派生型正(zheng)在進行最后的(de)(de)發(fa)動(dong)(dong)機(ji)認證測(ce)試。2008年首(shou)飛的(de)(de)“鷹獅”NG驗證機(ji)安裝的(de)(de)是F414G發(fa)動(dong)(dong)機(ji)。F414-INS6和(he)(he)F414-39E是F414基本(ben)型的(de)(de)單(dan)發(fa)改型,并(bing)沒有采用EDE/EPE的(de)(de)技術(shu)。
最大(da)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
空氣流(liu)量:169磅/秒(76.66kg/s)
全長:154英(ying)寸(3912mm)
直(zhi)徑:35英寸(875mm)
質(zhi)量:1109kg
用途:軍用/民用渦扇發動機
類型(xing):渦(wo)輪風(feng)扇發動(dong)機(ji)
國家:美國
廠商:通用電氣(qi)公(gong)司航空發動機集團(tuan)
生產現狀:研制中裝(zhuang)機對象
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹師”C(建議(yi))。