F414是(shi)通用電氣(qi)公司為滿足美國海軍對(dui)F/A-18“大黃(huang)蜂”戰斗機最(zui)新發展型F/A-18E/F的要求而設計的加力式渦輪風扇發動機。
F414發(fa)動機(ji)以GE公司的(de)F404和F412為(wei)基礎,因(yin)此(ci)曾被(bei)稱為(wei)F404的(de)Ⅱ型推力增(zeng)長型。
1991年開始(shi)研(yan)制(zhi)。
1993年5月20日(ri)首次試車。
計劃于(yu)1995年12月首次試飛。
1998年定型(xing)并交付首臺生產型(xing)發動(dong)機。
通用(yong)(yong)電氣(qi)公司(si)在研(yan)制F414時充分(fen)吸(xi)取F404積累的使用(yong)(yong)經(jing)驗,采用(yong)(yong)GE23A、YF120、F412以及其他軍、民用(yong)(yong)發動機(ji)一些經(jing)過驗證的技(ji)術,因而研(yan)制工作進展(zhan)順利,投資(zi)少、研(yan)制時間短,效(xiao)果明(ming)顯。
F414的(de)(de)(de)(de)風扇(shan)(shan)與F118的(de)(de)(de)(de)相同,第(di)1級(ji)風扇(shan)(shan)葉(xie)片(pian)帶中間(jian)凸臺,第(di)2和(he)第(di)3級(ji)為焊(han)接的(de)(de)(de)(de)整(zheng)體葉(xie)盤(pan)。通過1993年作(zuo)的(de)(de)(de)(de)280多小時試(shi)驗證明,這種(zhong)(zhong)風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)、效(xiao)率(lv)、喘振裕度和(he)抗畸(ji)變能力(li)(li)均超(chao)過或達到(dao)預(yu)定(ding)的(de)(de)(de)(de)目標(biao),流(liu)量(liang)(liang)比(bi)F404-GE-400的(de)(de)(de)(de)大16%,重量(liang)(liang)輕20.4kg。F414的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣(qi)機(ji)采(cai)用(yong)F412的(de)(de)(de)(de)7級(ji)設(she)計(ji),但前3級(ji)改為葉(xie)盤(pan)結(jie)(jie)構,以減少榫頭漏(lou)氣(qi)、減輕重量(liang)(liang)和(he)提(ti)高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)。燃燒室和(he)高(gao)(gao)壓(ya)渦輪是以F412為基礎發(fa)(fa)展的(de)(de)(de)(de),低(di)壓(ya)渦輪是一(yi)種(zhong)(zhong)先進設(she)計(ji)。加(jia)(jia)力(li)(li)燃燒室采(cai)用(yong)了該公司(si)為先進戰斗機(ji)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)F120發(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構。徑向(xiang)火焰(yan)穩定(ding)器可用(yong)風扇(shan)(shan)后空氣(qi)冷卻,中心(xin)環形(xing)火焰(yan)穩定(ding)器沿圓周做(zuo)成12段,可以自(zi)由膨脹,整(zheng)套火焰(yan)穩定(ding)器可在發(fa)(fa)動(dong)機(ji)裝在飛機(ji)上的(de)(de)(de)(de)條件下(xia)進行更換,設(she)計(ji)壽命(ming)為2000h,5700次點火。海平(ping)面和(he)高(gao)(gao)空試(shi)驗證明,這種(zhong)(zhong)加(jia)(jia)力(li)(li)燃燒室不易發(fa)(fa)生振蕩燃燒。尾噴管的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)采(cai)用(yong)了F110-GE-129 IPE的(de)(de)(de)(de)技術(shu),裝有先進的(de)(de)(de)(de)陶瓷基復合材(cai)料的(de)(de)(de)(de)尾噴管調節片(pian)。
F414的(de)(de)核心機(ji)設計來自(zi)通用(yong)電氣的(de)(de)F412非加力渦扇發(fa)動(dong)(dong)機(ji),而這種發(fa)動(dong)(dong)機(ji)是為(wei)麥道/通用(yong)動(dong)(dong)力A-12“復仇者II”艦(jian)載隱(yin)身(shen)攻擊機(ji)研制的(de)(de)。“復仇者II”在(zai)1988年贏得了美國海軍先進(jin)戰術飛機(ji)(ATA)的(de)(de)競標,通用(yong)電氣為(wei)該機(ji)開始研制派生(sheng)自(zi)F404的(de)(de)F412。
環形。結(jie)構與F404的相(xiang)同。
3級軸流(liu)式。第1級風扇葉(xie)(xie)片可拆換,帶有中間凸臺。第2和(he)第3級風扇為Ti17焊接成整體的(de)葉(xie)(xie)盤。增壓比比F404的(de)高15%,約(yue)為4.025。3級靜子和(he)轉子葉(xie)(xie)片均為三維流(liu)設計。
7級(ji)軸(zhou)流式。鈦合金整體中(zhong)介機(ji)匣(xia)和對(dui)開的壓氣機(ji)機(ji)匣(xia)。前3級(ji)轉子為(wei)葉盤結構,是在鍛坯(pi)上用電化學加工出來的。后4級(ji)轉子葉片通過燕尾形榫頭與盤連接(jie)。前2級(ji)轉子葉片材料(liao)為(wei)Ti17,后5級(ji)為(wei)IN718。前3級(ji)靜子葉片材料(liao)為(wei)鈦合金。
環形。火(huo)焰筒材料為Hastelloy X。18個(ge)鑄造的(de)渦流(liu)器,18個(ge)雙錐燃油噴嘴。火(huo)焰筒采用激光打孔(kong)的(de)多孔(kong)結構進行冷卻。
1級軸流式。采用氣(qi)膜加(jia)沖擊(ji)冷卻方式。轉子葉片和導(dao)向器葉片材料均為單晶材料,葉身(shen)上(shang)有物理氣(qi)相沉(chen)積的隔熱(re)涂(tu)層。
1級(ji)軸流式(shi)。氣冷設計。轉(zhuan)子(zi)葉片(pian)和導向(xiang)器(qi)葉片(pian)均有物理氣相(xiang)沉積的隔(ge)熱(re)涂層。
結構與F404的(de)相同,火(huo)(huo)焰(yan)穩定(ding)器由中央(yang)環狀(zhuang)V形(xing)火(huo)(huo)焰(yan)穩定(ding)器與12根(gen)徑向(xiang)火(huo)(huo)焰(yan)穩定(ding)器組成。徑向(xiang)火(huo)(huo)焰(yan)穩定(ding)器用風扇(shan)空(kong)氣冷卻。
收(shou)-擴式可調(diao)尾噴管,陶瓷基復合(he)材料的(de)尾噴管調(diao)節片。面(mian)積比為1.6。
雙(shuang)通(tong)道(dao)全權數字式電(dian)子控制(FADEC),按風(feng)扇轉速和核(he)心機壓(ya)比調節發(fa)動機工(gong)作(zuo),有故障(zhang)隔離功能。
在(zai)產F414的(de)尾噴管二級(ji)封嚴(yan)片是用(yong)陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(CMC)制造的(de)。根據通用(yong)電氣的(de)說法,F414先后采用(yong)過兩種(zhong)陶(tao)瓷基(ji)復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)來(lai)制造二級(ji)封嚴(yan)片,首先是碳化(hua)硅/碳(SiC/C),也(ye)就是陶(tao)瓷級(ji)碳化(hua)硅纖維增(zeng)強(qiang)的(de)碳基(ji)材(cai)(cai)(cai);然后是氧(yang)化(hua)物/氧(yang)化(hua)物(Ox/Ox),也(ye)就是使(shi)用(yong)氧(yang)化(hua)鋁(lv)-莫來(lai)石陶(tao)瓷纖維增(zeng)強(qiang)的(de)氧(yang)化(hua)鋁(lv)-氧(yang)化(hua)硅基(ji)材(cai)(cai)(cai)。2011年生產的(de)F414開始安裝Ox/Ox材(cai)(cai)(cai)料(liao)制造的(de)封嚴(yan)片。
但這(zhe)兩種陶(tao)瓷(ci)基(ji)(ji)復(fu)合(he)材料還無法承受高壓(ya)渦輪要面(mian)對的極端(duan)高溫,無法制成(cheng)高壓(ya)渦輪壓(ya)片(pian)(pian)使(shi)用。通用電氣正在(zai)研究更(geng)有前途碳(tan)化硅(gui)(gui)/碳(tan)化硅(gui)(gui)(SiC/SiC)的陶(tao)瓷(ci)基(ji)(ji)復(fu)合(he)材料,即碳(tan)化硅(gui)(gui)纖維增強的碳(tan)化硅(gui)(gui)基(ji)(ji)材。這(zhe)種材料在(zai)涂上合(he)適(shi)的環境障涂層(ceng)(EBC)后能承受極端(duan)高溫,可以用來制造渦輪葉(xie)片(pian)(pian)、定子(zi)葉(xie)片(pian)(pian)或其他高溫部件(jian)。使(shi)用SiC/SiC材料制造的高壓(ya)渦輪葉(xie)片(pian)(pian)比鎳基(ji)(ji)高溫合(he)金(如因科鎳718合(he)金)葉(xie)片(pian)(pian)輕許多,而(er)且更(geng)加(jia)堅固。
通(tong)用(yong)電(dian)(dian)氣(qi)表示(shi)SiC/SiC葉片(pian)能(neng)承(cheng)(cheng)受(shou)的工(gong)作溫(wen)(wen)度(du)比高(gao)溫(wen)(wen)合金葉片(pian)高(gao)上許多,僅要求環境障涂(tu)層降低葉片(pian)工(gong)作溫(wen)(wen)度(du)149攝氏(shi)度(du)就能(neng)夠承(cheng)(cheng)受(shou)1649攝氏(shi)度(du)的大型(xing)噴氣(qi)發(fa)動(dong)機(ji)渦(wo)輪(lun)進口溫(wen)(wen)度(du)。通(tong)用(yong)電(dian)(dian)氣(qi)已(yi)經在美國海軍(jun)的能(neng)源工(gong)作小組項目中用(yong)一臺F414發(fa)動(dong)機(ji)成功驗(yan)證了(le)CMC渦(wo)輪(lun)葉片(pian)。測(ce)試(shi)發(fa)動(dong)機(ji)在第二級渦(wo)輪(lun)上安裝了(le)SiC/SiC材料葉片(pian),測(ce)試(shi)證明(ming)CMC葉片(pian)足夠堅固,能(neng)承(cheng)(cheng)受(shou)渦(wo)輪(lun)高(gao)溫(wen)(wen)和旋轉應力。
通用電氣對(dui)F414的另(ling)一項重大改(gai)進是降(jiang)噪(zao)套(tao)件,其特(te)點是通過在尾噴管封嚴(yan)片安裝鋸齒結構,來促進發動機(ji)核心、涵道和外部(bu)氣流之間的摻混,從而(er)降(jiang)低F414的全加力(li)噪(zao)音。
“超級大(da)黃(huang)蜂”從航母甲板彈(dan)射起飛時經常需要開全加力,降(jiang)噪(zao)(zao)套件能(neng)(neng)(neng)降(jiang)低(di)“超級大(da)黃(huang)蜂”和(he)EA-18G在航母彈(dan)射器附近產(chan)(chan)生的噪(zao)(zao)音,保護甲板人員聽(ting)(ting)力。測(ce)試表明鋸齒(chi)降(jiang)噪(zao)(zao)套件能(neng)(neng)(neng)把F414的人體感知(zhi)噪(zao)(zao)聲降(jiang)低(di)2至(zhi)3分貝,可能(neng)(neng)(neng)聽(ting)(ting)起來不(bu)是很多,但實(shi)際(ji)上能(neng)(neng)(neng)把每臺F414產(chan)(chan)生的聲能(neng)(neng)(neng)降(jiang)低(di)50%。
F414的(de)核(he)心(xin)機(ji)設計(ji)來(lai)自通用電(dian)氣的(de)F412非加力渦扇(shan)發動(dong)機(ji),而這(zhe)種(zhong)發動(dong)機(ji)是(shi)為麥道/通用動(dong)力A-12“復仇者II”艦載隱身(shen)攻擊機(ji)研(yan)制(zhi)的(de)。“復仇者II”在1988年贏得了(le)美(mei)國(guo)海軍先進(jin)戰術飛機(ji)(ATA)的(de)競標,通用電(dian)氣為該機(ji)開(kai)始研(yan)制(zhi)派生自F404的(de)F412。
但由(you)于(yu)延遲和成本超支,A-12項目在1991年(nian)被取消(xiao),并引發了(le)激(ji)烈的爭議和訴訟(song)。好在通用(yong)電氣研制F412的努力沒有白費,麥道在1991年(nian)開始研究(jiu)F/A-18“大(da)黃蜂”戰斗機(ji)(ji)的重大(da)改(gai)型(后(hou)演變成F/A-18E/F“超級大(da)黃蜂”),要求航程和作(zuo)戰性能(neng)比現有“大(da)黃蜂”大(da)幅(fu)提高(gao),通用(yong)電氣于(yu)是提出了(le)采用(yong)F412先進技術的F414發動(dong)機(ji)(ji)概念。1993年(nian)5月(yue)20日,F414原(yuan)型發動(dong)機(ji)(ji)進行了(le)首次試(shi)車。
通(tong)用電氣(qi)(qi)通(tong)過把F412的(de)核心機(ji)(ji)(ji)與F404低壓壓氣(qi)(qi)機(ji)(ji)(ji)以(yi)及F120變循環渦扇發(fa)動機(ji)(ji)(ji)的(de)徑向火(huo)焰穩定(ding)器相結合創造出了(le)F414。F120參加了(le)美國空軍的(de)先進戰術(shu)戰斗機(ji)(ji)(ji)(ATF)發(fa)動機(ji)(ji)(ji)競爭,最后(hou)(hou)敗給了(le)普惠(hui)F119,讓后(hou)(hou)者成為洛克希德(de)F-22“猛禽”戰斗機(ji)(ji)(ji)的(de)動力(li)裝(zhuang)置。但最終統計數據顯(xian)示F-22僅187架的(de)產(chan)量使F119的(de)生產(chan)數量遠小(xiao)于F414,所(suo)以(yi)失之東(dong)隅,收之桑榆,通(tong)用電氣(qi)(qi)從美國海軍這里獲得了(le)回報。
為了使“超級大黃蜂”的后機(ji)(ji)身設計的改(gai)動(dong)最小化,美國海軍規定F414發(fa)動(dong)機(ji)(ji)必須(xu)能裝入與F404相同的發(fa)動(dong)機(ji)(ji)艙空間,但兩者安裝點有所不(bu)同。
于是F414的(de)外(wai)部(bu)尺寸與F404相同,都是3912毫米(mi)長(chang),最(zui)大(da)直徑(jing)889毫米(mi),這樣一來增加推力(li)就成(cheng)了(le)艱巨任務。設計(ji)要求F414的(de)每秒最(zui)大(da)核心氣(qi)流比(bi)F404高出(chu)20%,最(zui)大(da)加力(li)推力(li)比(bi)F404高出(chu)24%,為了(le)滿足核心氣(qi)流和推力(li)要求,通用電氣(qi)加大(da)了(le)F414風扇的(de)等效(xiao)直徑(jing)并(bing)提高了(le)發動機整體增壓比(bi)。
最后通(tong)(tong)用(yong)(yong)電氣(qi)成功(gong)實(shi)現了(le)設(she)計目標。雖然(ran)F414的三級低壓風扇系統比F404的長了(le)125毫米(mi),但(dan)通(tong)(tong)用(yong)(yong)電氣(qi)通(tong)(tong)過把燃(ran)燒(shao)室(shi)(shi)長度縮短25毫米(mi),把加力(li)燃(ran)燒(shao)室(shi)(shi)長度縮短100毫米(mi),使新(xin)發動機(ji)的總長度保持(chi)與(yu)F404一(yi)致。
雖然F404和F414的(de)(de)(de)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)最大直(zhi)徑都(dou)是(shi)889毫(hao)米(mi),但F414的(de)(de)(de)三級(ji)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)采用了(le)更先(xian)進的(de)(de)(de)葉片氣(qi)動設(she)計。此外(wai),F414風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)第二第三級(ji)是(shi)連成一體的(de)(de)(de)轉(zhuan)子結構(也就是(shi)葉盤),成為一個單(dan)獨部件。這樣就使F414每級(ji)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)盤轂直(zhi)徑都(dou)能小于F404,這意味著在風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)直(zhi)徑相同的(de)(de)(de)情況下,F414每級(ji)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)葉片都(dou)比F404長(chang),增(zeng)加了(le)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)等(deng)效面積。再(zai)加上(shang)葉片的(de)(de)(de)氣(qi)動改進,結果就是(shi)F414基本(ben)型的(de)(de)(de)最大空(kong)氣(qi)流量從(cong)F404的(de)(de)(de)64.41千(qian)克/秒提高到(dao)了(le)77.11千(qian)克/秒。F414風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)第一級(ji)葉片可拆換,帶有(you)中間凸臺。
雖然(ran)F404和F414都具有七級(ji)高(gao)壓壓氣(qi)(qi)機(HPC),但F414的(de)(de)高(gao)壓壓氣(qi)(qi)機包含兩個(ge)整(zheng)體(ti)(ti)葉盤(pan)(pan)部(bu)件,其中之一(yi)是第一(yi)第二級(ji)壓氣(qi)(qi)機的(de)(de)串聯整(zheng)體(ti)(ti)葉盤(pan)(pan),其次(ci)是第三級(ji)壓氣(qi)(qi)機整(zheng)體(ti)(ti)葉盤(pan)(pan)。通用電(dian)氣(qi)(qi)通過在F414的(de)(de)兩級(ji)風(feng)扇和三級(ji)高(gao)壓壓氣(qi)(qi)機上(shang)采用整(zheng)體(ti)(ti)葉盤(pan)(pan),從而(er)取(qu)消了葉片(pian)與盤(pan)(pan)轂間的(de)(de)傳統燕尾榫(sun)接頭,不僅(jin)減重可(ke)觀,還提高(gao)了發(fa)動機的(de)(de)可(ke)靠(kao)性和耐(nai)用性。僅(jin)在風(feng)扇和壓氣(qi)(qi)機模塊上(shang),F414的(de)(de)零件數量就比F404少(shao)了484個(ge)。
與F404相(xiang)比,F414的燃(ran)燒室在空氣動(dong)力(li)學和(he)材(cai)料(liao)上(shang)都有所改進。其貫流式環形燃(ran)燒室采用霧化燃(ran)料(liao)噴嘴,多(duo)孔冷卻(que)結構火焰筒(tong)不(bu)僅提高了(le)使用壽命(ming),還(huan)降(jiang)低(di)了(le)重量,據(ju)報道(dao)上(shang)面有30000個激(ji)光鉆孔來降(jiang)低(di)側(ce)壁溫(wen)度。
與F404一樣,F414也采用單(dan)(dan)級(ji)高壓渦(wo)輪(HPT)和(he)單(dan)(dan)級(ji)低壓渦(wo)輪(LPT)設計(ji),并都由風扇引氣(qi)冷卻。F414的渦(wo)輪葉片由單(dan)(dan)晶合金制(zhi)成(cheng),涂(tu)有(you)(you)熱(re)障涂(tu)層以提高耐久性。F414基本型熱(re)段有(you)(you)2000小(xiao)時使用壽命(ming),其他旋轉(zhuan)部件(jian)和(he)結構(gou)部件(jian)有(you)(you)4000小(xiao)時使用壽命(ming)。
與F404的(de)(de)環形加(jia)(jia)力(li)燃燒室不同,F414的(de)(de)加(jia)(jia)力(li)燃燒室采用(yong)了更(geng)先進的(de)(de)設計。其火(huo)焰穩(wen)定器由(you)中心環狀V型(xing)穩(wen)定器與12根徑向(xiang)穩(wen)定器組成.每根徑向(xiang)穩(wen)定器均帶有隔(ge)熱罩,并由(you)風扇(shan)引氣(qi)進行冷卻。兩種發動(dong)(dong)機(ji)之間的(de)(de)另(ling)一個區別是F414的(de)(de)尾噴管是燃油驅動(dong)(dong)的(de)(de),而(er)F404則(ze)由(you)液壓驅動(dong)(dong),這項改(gai)進能(neng)降低重量。F414的(de)(de)徑向(xiang)火(huo)焰穩(wen)定器和尾噴管二(er)級調節(jie)片和封嚴(yan)片都能(neng)在安裝在飛機(ji)上時單獨更(geng)換。
根(gen)據通(tong)用(yong)電(dian)氣(qi)的(de)數據,F414重(zhong)1152千(qian)(qian)克,僅比1023千(qian)(qian)克的(de)F404高出(chu)129千(qian)(qian)克,但F414的(de)軍用(yong)推力卻增加(jia)(jia)了約27%,從(cong)F404的(de)4990千(qian)(qian)克(48.9千(qian)(qian)牛(niu))增加(jia)(jia)到(dao)(dao)6350千(qian)(qian)克(62.3千(qian)(qian)牛(niu)),同時加(jia)(jia)力推力增加(jia)(jia)了24%,從(cong)F404的(de)8028千(qian)(qian)克(78.7千(qian)(qian)牛(niu))增加(jia)(jia)到(dao)(dao)9979千(qian)(qian)克(98千(qian)(qian)牛(niu))。F414的(de)總增壓比從(cong)F404的(de)26提(ti)高到(dao)(dao)30,推重(zhong)比從(cong)F404的(de)7.8提(ti)高到(dao)(dao)9。
除(chu)了(le)軍用推力(li)比(bi)F404提高(gao)(gao)27.25%以外,F414還為“超級大黃蜂”的任(ren)(ren)務關(guan)鍵飛行(xing)包線區(qu)域(yu)提供(gong)更(geng)大的推力(li)優勢。在近距(ju)空戰包線區(qu)域(yu),F414能提供(gong)比(bi)F404高(gao)(gao)30%至(zhi)40%的推力(li);在高(gao)(gao)空截(jie)擊任(ren)(ren)務中(zhong),F404的超音速(su)推力(li)也(ye)比(bi)F404提高(gao)(gao)了(le)25%至(zhi)30%;在低空空地任(ren)(ren)務中(zhong),F414的推力(li)也(ye)高(gao)(gao)出40%,能增強飛機的生存能力(li)。
除了使用(yong)F412的核心機(ji)(ji)外,F414的另一(yi)項重要改進就是引入F120的全(quan)權限數字發動(dong)機(ji)(ji)控制(FADEC)單元(yuan)。這是一(yi)種安裝在發動(dong)機(ji)(ji)上的雙(shuang)通道FADEC單元(yuan),可以(yi)調節推力、管(guan)理燃油供(gong)應并控制發動(dong)機(ji)(ji),并具(ju)有先進故障檢(jian)測功能(neng),能(neng)對(dui)發動(dong)機(ji)(ji)系統的故障進行識別(bie)、報告和(he)采用(yong)應對(dui)措施。
通用電氣(qi)在F414發(fa)動(dong)(dong)機的后續改進上采用了一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)新策略,那就(jiu)是可(ke)以根據客戶的要求提(ti)供(gong)兩種(zhong)(zhong)工作模式(shi),一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)能延長發(fa)動(dong)(dong)機壽命,另一(yi)(yi)(yi)種(zhong)(zhong)能提(ti)高性能。
第一種改進(jin)型(xing)被稱(cheng)為F414增強(qiang)耐久(jiu)性(xing)發(fa)動機(ji)(ji)(F414-EDE),推力與現有F414相(xiang)同(tong),但顯(xian)著提(ti)高(gao)了發(fa)動機(ji)(ji)的(de)耐用性(xing),除維(wei)修間隔時(shi)間延長,熱(re)段壽命提(ti)高(gao)到了原先的(de)大(da)約(yue)三倍外,耗油(you)率還能降(jiang)低3%至4%。第二種改進(jin)型(xing)被稱(cheng)為F414增強(qiang)性(xing)能發(fa)動機(ji)(ji)(F414-EPE),發(fa)動機(ji)(ji)硬件(jian)部分與F414-EDE完全(quan)相(xiang)同(tong),只是FADEC使(shi)用不同(tong)的(de)軟件(jian),從而壓榨出(chu)比(bi)現有F414高(gao)出(chu)20%的(de)推力。F414-EPE發(fa)動機(ji)(ji)在耐用性(xing)和熱(re)段壽命上與現有F414相(xiang)同(tong),同(tong)時(shi)油(you)耗能降(jiang)低1%至2%。
F414改進(jin)項目(mu)作(zuo)為(wei)美國(guo)海軍部(bu)分(fen)資(zi)助的(de)聯合技術開發(fa)計(ji)劃(hua)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)啟動于2004年,通(tong)用電氣在(zai)2004年和2006年對F414增強耐(nai)久性發(fa)動機(ji)(F414-EDE)驗(yan)證機(ji)進(jin)行(xing)了兩(liang)次(ci)測(ce)試,在(zai)2010年和2011年進(jin)行(xing)的(de)兩(liang)次(ci)測(ce)試中,驗(yan)證發(fa)動機(ji)達到了設計(ji)目(mu)標。
F414-EDE的改(gai)進之(zhi)處有(you)以下幾點(dian):
首先(xian)F414-EDE的高壓壓氣(qi)機是(shi)6級(ji)而不(bu)是(shi)現有F414的7級(ji)。通用電氣(qi)在(zai)用現代(dai)三維計算流(liu)體(ti)力(li)學(CFD)技(ji)術(shu)對(dui)F414的高壓壓氣(qi)機氣(qi)流(liu)進行分析后(hou),決定增加每級(ji)壓氣(qi)機之間的間隔(ge),并采用更先(xian)進的三維氣(qi)動(dong)設(she)計葉片進。重新設(she)計的高壓壓氣(qi)機和風扇使F414-EDE發動(dong)機的最大總流(liu)量提高到每秒84.8千克,比(bi)F414基(ji)本(ben)型高出10%。
其次,F414-EDE在高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機和加力燃(ran)燒室上采(cai)用了先(xian)進冷(leng)卻設計,改善了發動機熱(re)段和尾(wei)噴管高(gao)溫部件的耐用性。
F414-EDE還進(jin)(jin)行了(le)其他方面的(de)一(yi)些改(gai)進(jin)(jin),提高了(le)對(dui)異物損傷的(de)總容(rong)忍度。
F414-EDE增加的(de)(de)核心氣流(liu)能使發動機在推力與F414基(ji)本(ben)型相同的(de)(de)情(qing)況(kuang)下工作在更(geng)涼(liang)爽的(de)(de)環境下,為旋轉部件(jian)(特別是(shi)熱(re)段)提供更(geng)高的(de)(de)溫度(du)裕度(du),延長了熱(re)段和限(xian)壽件(jian)的(de)(de)壽命,并(bing)增加了發動機的(de)(de)在翼時間(jian)。據通(tong)用(yong)電氣計算,F414-EDE能使美國海軍在“超級大(da)黃蜂”機隊的(de)(de)剩余服役(yi)時間(jian)中節約高達10億(yi)至20億(yi)美元的(de)(de)零件(jian)采購(gou)和大(da)修成本(ben),大(da)幅降(jiang)低飛機的(de)(de)生命周期(qi)成本(ben)。F414-EDE降(jiang)低的(de)(de)3%至4%油耗相當于(yu)讓“超級大(da)黃蜂”機隊每年節約1892萬升(sheng)航空(kong)煤油。F414-EDE的(de)(de)另一個(ge)優點是(shi)增加引氣量用(yong)于(yu)冷(leng)卻(que)航電或(huo)驅(qu)動氣動系統。
F414-EPE在硬(ying)件(jian)上與F414-EDE相(xiang)同,同樣(yang)具有(you)(you)(you)更高的核心氣(qi)流,只(zhi)是FADEC單元運行不同的軟(ruan)件(jian),使(shi)發動(dong)機(ji)增推20%,最大推力高達11975千克(ke)(117.43千牛(niu))。F414-EPE的油耗比(bi)現(xian)有(you)(you)(you)F414低1%至2%,除了能(neng)增加引(yin)氣(qi)量(liang)外(wai),還能(neng)驅動(dong)發電(dian)(dian)機(ji)提供(gong)更多電(dian)(dian)力。F414-EPE的在翼時間將與現(xian)有(you)(you)(you)F414相(xiang)同。
F414-EDE和F414-EPE的(de)硬件通用性是一大賣點(dian),客戶只需對FADEC進行軟件切換就能改變操(cao)作模(mo)式(shi),比如在戰時使用EPE模(mo)式(shi),在和平時期使用EDE模(mo)式(shi)。
從1998年(nian)投產以來截至2015年(nian)6月,GE已(yi)(yi)經生產了1500臺(tai)F414發(fa)動(dong)(dong)機(ji),已(yi)(yi)累積超(chao)過(guo)300萬(wan)飛行小(xiao)時(shi)。根據美國海軍的F414-400項目時(shi)間(jian)表,通用電(dian)氣在2016年(nian)底(di)前已(yi)(yi)交付約300臺(tai)F414-400發(fa)動(dong)(dong)機(ji),該公司每年(nian)制(zhi)造90至100臺(tai)F414。
“超(chao)級大黃蜂”并不是(shi)F414的(de)(de)唯一裝機(ji)(ji)對象,印度(du)選(xuan)擇F414-INS6作為其超(chao)音速輕型戰(zhan)斗(dou)機(ji)(ji)(LCA)“光輝”Mark 2的(de)(de)動力裝置。F414在LCA Mk2的(de)(de)發動機(ji)(ji)競爭中擊(ji)敗EJ200獲得了99臺(tai)初始訂單外(wai)加149臺(tai)意向(xiang)訂單,通(tong)用電(dian)氣預計至少(shao)可以向(xiang)印度(du)出口150臺(tai)F414整機(ji)(ji)和相關備件,所以F414的(de)(de)生產至少(shao)會(hui)持(chi)續到20世紀20年代(dai)。
此外,瑞典(dian)空(kong)軍(jun)也為自己(ji)的(de)薩(sa)博“鷹(ying)獅(shi)”NG)選(xuan)擇了F414-39E發(fa)(fa)動機(ji),通用電氣(qi)獲得了為瑞典(dian)空(kong)軍(jun)的(de)70架和巴(ba)西空(kong)軍(jun)的(de)36架“鷹(ying)獅(shi)”NG提供發(fa)(fa)動機(ji)的(de)訂(ding)單(dan)。F414-39E派生型正在進(jin)行(xing)最后的(de)發(fa)(fa)動機(ji)認證(zheng)測試。2008年首飛的(de)“鷹(ying)獅(shi)”NG驗證(zheng)機(ji)安裝的(de)是F414G發(fa)(fa)動機(ji)。F414-INS6和F414-39E是F414基本型的(de)單(dan)發(fa)(fa)改型,并沒有采(cai)用EDE/EPE的(de)技術。
最大軍(jun)用推力(li):12500磅力(li)(5556daN)
加力(li)推力(li):22000磅力(li)(9780daN)
推重比 9.1
涵道比 0.4
空氣流(liu)量:169磅/秒(76.66kg/s)
全(quan)長:154英寸(cun)(3912mm)
直徑:35英寸(cun)(875mm)
質量:1109kg
用途:軍用/民用渦扇發動機
類型:渦輪風扇發(fa)動機
國家:美國
廠(chang)商:通用電氣公(gong)司航空(kong)發動(dong)機集團
生產(chan)現狀:研制中裝機對象
F414-GE-400:F/A-18E/F、Saab“鷹(ying)師”C(建議)。