中国啥时候有!让F35B垂直起降的发动机有何牛逼之处_高清图集_新浪网

F-35“闪电II”战斗机使用的F135发动机是有史以来战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机。其中,用于F-35B的型号还集成了罗尔斯o罗伊斯公司的升力系统,使该机能实现短距起飞垂直降落(STOVL)。那么这种发动机在设计上有什么独到之处呢?(空军之翼)

为了提高推力,F135的直径和空气流量都比F-22“猛禽”战斗机使用的F119发动机大。

F-35项目的最显着的特点之一就是在F-35B悬停时,它的推进系统在非加力状态下产生的升力非常接近其全加力推力。F-35B在悬停时,发动机能产生39400磅(17872千克 176kN)的非加力垂直升力,而在常规飞行中,则能产生28000磅(12700千克 124.55kN)干推力和43000磅(19504千克 191.27kN)的全加力推力。

F-35B的F135发动机依赖两个系统来实现如此高的垂直升力。首先是全权限数字发动机控制单元(FADEC),这是一套由BAE系统公司制造的安装在发动机上的计算机,不过软件是普惠定制的。在悬停时,FADEC能压榨出发动机的所有潜力,使干推力从28000磅增加到39400磅。

其次是罗尔斯o罗伊斯的升力系统,与F135发动机一道组成了短距起飞垂直降落推进系统,该系统由4大主要组件组成。

升力风扇垂直安装在F-35B座舱后方,直径1270毫米,高度也是1270毫米。升力风扇从机背顶部的进气口吸入冷空气并加速气流向下喷出,以此产生垂直升力。升力风扇的进气口被洛克希德o马丁公司制造的一块大型盖板盖住,这块盖板诨名“1957款雪佛兰发动机盖”,铰接于进气口后方的机身结构上。F-35B悬停、短距起飞、或处于平飞和悬停间的过渡飞行时,盖板向后打开。

升力风扇由两级反向旋转的风扇组成,一级叠加在另一级上方,每级都是整体叶盘结构。上级风扇有24片空心钛叶片,下级则是28片实心叶片。

两级风扇各由一套锥形齿轮系统驱动(该系统通过一组圆锥形齿轮,能使驱动轴的扭矩旋转90度传递给风扇)。

两套锥齿轮系统都被容纳在一个共用齿轮箱中,由那根沿F-35B纵轴线布置的驱动轴驱动。在F-35B进气道的分叉处,包覆在整流罩内的驱动轴穿过进气道把升力风扇和发动机连接起来。在发动机那头,驱动轴连接在第一级风扇的风扇毂上,由低压转子驱动。

当F-35B悬停时,这根驱动轴把28000轴马力的功率传递给升力风扇的离合器和锥形齿轮系统,使升力风扇产生近20000磅(9072千克 89kN)的垂直升力(F-35B在悬停时,F135与驱动轴的工作模式就类似于涡桨发动机,把大部分动力用于驱动升力风扇而不是从尾喷管喷出做工。从这点上看,F135可以说是世界上最强大的涡桨发动机)。

F-35B的发动机启动后,驱动轴就在始终旋转,所以需要一个离合器来接通或断开升力风扇。只有在需要使用升力风扇时,离合器才与驱动轴接合并锁定。

升力风扇底部有一个VAVB喷管,能对升力风扇产生的升力进行矢量调节,这个组件被整合进飞机结构中,能承受结构载荷,这样做的目的是节省重量,要知道实现短距起飞垂直降落的一个关键因素就是:发动机产生的垂直升力大于飞机重量。

由于悬停需要非常大的推力,发动机要吞入更多的空气,所以洛克希德o马丁在升力风扇后方增加了一对辅助进气门(AAID),用来向F135发动机提供额外空气。

F-35B在悬停模式中,有15700磅(7121千克 69.84kN)的垂直升力来自飞机尾部三轴承旋转模块(3BSM)喷管中向下喷出的炽热燃气。这种有趣的喷管由三节连接在一起的管道组成,每节管道都是钛合金的,每节都通过环形轴承与其他喷管连接。当F-35B要悬停时,FADEC会命令3BSM喷管向下偏转95度,通过向下喷气来产生垂直升力。

3BSM喷管在2.5秒内就能完成95度偏转(从水平偏转到垂直状态),喷管在悬停模式中还能左右偏转12.5度进行横向控制。

悬停中,除了升力风扇产生的近20000磅升力外,两侧翼根中的滚转喷管也能通过向下喷出旁通空气产生3700磅升力。F-35B在不到3秒的时间里,就能把尾喷管15700磅的水平推力矢量偏转成垂直向下,使总升力达到39000磅。F-35B的垂直升力几乎相当于欧洲台风战机的全加力推力,这惊人的推力矢量能力全靠F-35B庞大而复杂的FADEC软件来实现,该软件是普惠公司专为F-35B的推进系统开发的。

3BSM喷管分为1、2、3号三段管道,1号管道安装与发动机上,2号管道在中间,最后一段是3号管道。每段管道上都有一个环形轴承,能够彼此独立旋转。1、2号管道各安装一个单独的致动器,一个传动齿轮箱把2、3号管道连接起来,使它们能够反向同速旋转。3BSM喷管的这两个环形轴承致动器都是燃油液压驱动的,部分燃油被加压到3500psi(24.1兆帕)后作为液压流体来驱动致动器的伺服阀。

F-35三种型号的发动机存在一些具体区别,所以获得了各自的编号:F-35A的是F135-PW-100,F-35C是F135-PW-400,F-35B是F135-PW-600。其中,F135-PW-600被设计来满足F-35B严苛的短距起飞垂直降落要求,所以需要一级额外的低压涡轮来驱动传动轴,于是为了保持通用性,F135-PW-100 -400保留这个第二级低压涡轮。

F135使用了陶瓷基复合材料(CMC),主要用在F135-PW-600喷管的外侧部分。F135-PW-600风扇机匣部分(尤其底部)采用有机基材复合材料(OMC)制造,F135-PW-100 -400的风扇机匣则由钛合金制成。F-35在进气道某些区域也采用了有机基材复合材料。

F135的加力燃烧室或加力系统也很有特色。尽管普惠公司并未透露细节,但已知F135采用了多区燃油喷射(可能是三区)技术来把燃油喷向加力燃烧室点火器后方。燃油喷嘴可以单区喷射燃油,所以可以调节加力燃烧室的加力幅度,不再是要么全有要么全无的工作方式。

F-35“闪电II”战斗机使用的F135发动机是有史以来战斗机上安装过的推力最大的喷气式发动机。其中,用于F-35B的型号还集成了罗尔斯o罗伊斯公司的升力系统,使该机能实现短距起飞垂直降落(STOVL)。那么这种发动机在设计上有什么独到之处呢?(空军之翼)

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