大黃蜂之心（下）

火心2000

作為美國強大力量的象征，航母一貫是展現(xiàn)“山姆大叔”肌肉的急先鋒。航母在扮演這一角色時，其最大助力就是艦上部署的各種用途的艦載機，特別是性能優(yōu)異的艦載戰(zhàn)斗機。在冷戰(zhàn)白熱化時代，美國海軍的F-14“雄貓”艦載戰(zhàn)斗機可謂是展現(xiàn)美國國力的頭牌明星，尤其是隨著阿湯哥《壯志凌云》的宣傳，更讓許多軍事愛好者為“雄貓”癡迷。

正是F-14戰(zhàn)斗機的風頭一時無兩，美國航母上的另一艦載機F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機一直以來都讓人忽視。F/A-18戰(zhàn)斗機自服役以來，—直被F-14戰(zhàn)斗機的光芒所遮蔽。同時又飽受航程不足等缺陷的限制，被戲稱為“塑料蟲”，在F-14戰(zhàn)斗機面前是個十足的“跟班小弟”。但不可否認的是，“大黃蜂”戰(zhàn)斗機是以成熟的設(shè)計、優(yōu)良而可靠的特性，在服役初期故障率遠遠低于同時代的第三代戰(zhàn)斗機。而其多用途性明顯大大增強了航母艦載航空兵的作戰(zhàn)靈活性。

（接上期）

F404發(fā)動機的國外“支援”行動

為法國“陣風”戰(zhàn)斗機做“嫁衣”

20世紀80年代，在法國政府的主導下，達索公司開始為法國空軍和海軍研制“陣風”戰(zhàn)斗機，斯奈克瑪公司負責為該飛機研制動力系統(tǒng)——M88發(fā)動機。由于斯奈克瑪公司的技術(shù)實力不足以按計劃如期交付M88發(fā)動機，在“陣風”研發(fā)初期，達索公司采用了F404發(fā)動機作為過渡動力系統(tǒng)，進行飛發(fā)一體化設(shè)計和前期的飛行試驗測試。

1986年，以兩臺F404發(fā)動機為動力系統(tǒng)的“陣風”戰(zhàn)斗機通過了飛行試驗測試，飛機與發(fā)動機的結(jié)合堪稱“天衣無縫”，令法國軍方和達索公司者IH-分滿意。于是，達索公司向法國國防軍購局（DGA）建議，采購一批F404發(fā)動機，用于裝備“陣風”戰(zhàn)斗機，并交付法國軍方使用，等斯奈克瑪公司的M88發(fā)動機研制成功后再對F404發(fā)動機和M88發(fā)動機進行全面的比較，擇優(yōu)選用。此建議也得到了法國軍方的回應，也認可了這一方案。

不過，這個提議遭到法國政府的堅決反對。法國政府認為，作為聯(lián)合國五大常任理事國之一，法國在國際上地位顯赫，若是喪失“工業(yè)皇冠”航空發(fā)動機工業(yè)的主動權(quán)，那么在很多決定中會受制于人。同時，若航空發(fā)動機受制于人，那么即使自己能研發(fā)出世界一流的飛機，但其中最關(guān)鍵的一環(huán)卻掌握在別人手中，那么法國歷經(jīng)千辛萬苦才建立起來的航空工業(yè)將會失去最根本的支撐點。法國政府這種“寧愿性能低一些，也絕不會放棄自己的航空發(fā)動機工業(yè)”戰(zhàn)略指導思想，值得所有后來者認真學習。

在法國政府的強力推進下，M88發(fā)動機于1989年研制成功。達索公司在“陣風”戰(zhàn)斗機進入生產(chǎn)階段選用了M88發(fā)動機作為動力系統(tǒng)，而將F404發(fā)動機還給了美國GE。正是有了這段“有借有還”的往事，美國人一直質(zhì)疑法國人“抄襲”F404發(fā)動機的設(shè)計，但始終找不到確鑿的證據(jù)。這也成為航空發(fā)動機工業(yè)的一段“八點檔的肥皂劇”橋段。

為南亞“光輝”戰(zhàn)斗機提供動力系統(tǒng)

1985年10月，印度政府根據(jù)軍方的設(shè)想，正式開始研發(fā)新一代中型戰(zhàn)斗機——“光輝”戰(zhàn)斗機（LCA）。具體工作由印度航空航天發(fā)展局和印度斯坦航空公司負責。由于印度沒有合適的發(fā)動機，只好為“光輝”戰(zhàn)斗機選擇美國的F404發(fā)動機作為臨時動力系統(tǒng)，并計劃等印度燃氣渦輪研究院研制成功卡佛爾（Kaver）發(fā)動機后，在飛機的批量生產(chǎn)階段更換國產(chǎn)發(fā)動機。

經(jīng)過20多年的努力，2001年，“光輝”戰(zhàn)斗機首飛，2007年開始投入使用。然而，“光輝”已飛，但卡佛爾發(fā)動機從1989年到2010年，經(jīng)過20年的研發(fā)卻未成功。最后，印度軍方?jīng)Q定終止卡佛爾發(fā)動機的研制計劃，選擇GE的F404發(fā)動機及其增推型F414發(fā)動機作為“光輝”戰(zhàn)斗機的動力系統(tǒng)。

一家獨大后的“敲打”

F404發(fā)動機投入批量生產(chǎn)后，美國海軍資助GE開展一項“性能增強”（BPE）研究開發(fā)項目，旨在將F404發(fā)動機單臺推力提升10%～20%，用于美國海軍的F/A-18戰(zhàn)斗機的換發(fā)。為此，GE計劃將F404BPE發(fā)動機的推力提升到了78千牛。F404發(fā)動機還被美國選用于X-29前掠翼飛機和X-31加強型作戰(zhàn)飛機項目。用當時美國海軍官方對F404發(fā)動機的評價來說：F404發(fā)動機是目前世界上最好的飛機發(fā)動機，GE是最好的供應商，他們生產(chǎn)的發(fā)動機不僅質(zhì)量好，性能優(yōu)越，而且完全按照合同進行交付。GE為其他供應商樹立了很好的榜樣。而隨著F-14戰(zhàn)斗機換裝F110-GE-400發(fā)動機，在20世紀80年代后期GE已經(jīng)幾乎占領(lǐng)了全部的美國海軍戰(zhàn)斗機發(fā)動機市場。

正是旺的一家獨大，當年P(guān)W因壟斷F-15和F-16戰(zhàn)斗機動力系統(tǒng)的“大爺”心態(tài)逐漸在旺內(nèi)部生成。在和海軍的談判過程中，旺開始表現(xiàn)出不妥協(xié)和不讓步的心態(tài)。這讓美國海軍感到無法接受。于是，海軍想辦法“敲打”一下這個一家獨大的GE。

軍方經(jīng)過深思熟慮，在1987年準備給GE一點顏色看看。于是，美國海軍決定將一份100臺F404發(fā)動機的合同送給GE的“死對頭”PW，并強制要求GE將F404發(fā)動機的圖樣以及兩臺完整的F404發(fā)動機樣機交付PW，使PW成為F404發(fā)動機的第二家供應商。

對業(yè)界來說，美國海軍的這種做法簡直就是“畸形變態(tài)”做法。GE和PW作為航空發(fā)動機工業(yè)界的“冤家死對頭”，不要說將一款成熟產(chǎn)品的詳細資料交給對方，就是對等的雙方合作都不肯坐下談判。軍方的這種做法簡直就是“滑天下之大稽”。不過，美國海軍仍然給出了一個冠冕堂皇的理由：因為F404發(fā)動機是美國海軍強大的根本，也是海軍戰(zhàn)斗機的優(yōu)異動力源泉，海軍不能不對此采取重點保護的措施。這樣，一旦GE的F404發(fā)動機供貨速度達不到海軍的需求水平，則海軍可以啟動PW設(shè)立的備用生產(chǎn)線。這理由聽起來，絕對是從國家戰(zhàn)略層面考慮，完全一副利國利民的態(tài)度，讓任何利益集團都不能拒絕。當然，由于另起爐灶，PW制造的發(fā)動機成本肯定比GE的高，但美國海軍愿意自掏腰包支付這些額外的開支，并留給他們一定的利潤空間。PW眼看著天上掉下餡餅，豈不動心？立刻配合海軍向GE施壓，討要F404發(fā)動機的生產(chǎn)線。

對于美國海軍這樣的“大度”，航空工業(yè)界除PW外的各方都認為美國海軍就是蠻橫無理、仗勢欺人。GE的員工更是義憤填膺，紛紛走上街頭，游行示威了整整兩天，抗議美國海軍的“邪惡、軍閥”行徑。不過，五角大樓當年吃足了PW獨占市場的苦頭，對GE的抗議是愛理不理，一面給以義正言辭的調(diào)查辭令，但暗里卻支持美國“老水手”的做法。無奈之下，GE高層只好橫下一條心來，與PW和海軍這對“老冤家”“斗智斗勇”。

就在雙方僵持不下之時，冷戰(zhàn)大幕基本落下，美國國防費用大幅度減少，海軍也相應地減少F404發(fā)動機的采購數(shù)量。眼看著到手的訂單就要飛走，GE只好“賠本大甩賣”，向美國海軍提出了愿意以超低、固定的成本價提供F404發(fā)動機，且價格低到讓五角大樓和航空工業(yè)界都不敢相信。當然，這份讓人“不敢相信”的價格因?qū)儆谏虡I(yè)機密，至今尚未公開確切數(shù)字。但外界一致認為，GE以前的價格確實是“黑心宰客”行為。

面對GE的服軟，美國海軍也是見好就收，于1989年6月，決定立刻與GE簽訂合同，買斷了F404發(fā)動機項目。即無限訂購F404發(fā)動機，以滿足當年以及未來6年的海軍產(chǎn)品訂購，直至該發(fā)動機被要求徹底停產(chǎn)為止。美國海軍此次訂購F404發(fā)動機的總價值超過了20億美元。GE對外宣布的理由是：“我們只有最大限度地增大F404發(fā)動機的產(chǎn)量，才能最大限度地降低該發(fā)動機的成本，進而最大限度地滿足海軍的要求。當然，也只有GE才能做到這一點！”

GE與美國海軍的這種“套路式”的“斗智斗勇”，讓GE高層深刻認識到，客戶永遠都是“上帝”。而“上帝”之所以是“上帝”，是因為“上帝”不但是買家，更是“游戲規(guī)則”的制定者。只有讓“上帝”感到滿意，其產(chǎn)品才能賣得出去。

在國際市場上，F(xiàn)404、F404BPE發(fā)動機和F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)斗機的訂購遍地開花，先后有10個國家采購。這讓GE“狠狠地賺上一筆”！

首臺F404發(fā)動機于1976年12月運轉(zhuǎn)，1978年5月完成試飛前合格試驗。當年12月隨首架F/A-18戰(zhàn)斗機進行首飛。1979年6月F404發(fā)動機完成定型試驗，1979年12月交付首臺生產(chǎn)型發(fā)動機。

F404發(fā)動機的主要型別

F404-GE-400：基本生產(chǎn)型號，最大不加力推力4900ddaN，加力推力7120daN。用于F/A-18A/B/C/D戰(zhàn)斗機，包括出口到澳大利亞、加拿大和西班牙的戰(zhàn)斗機。同時還用于達索公司的“陣風”A驗證機，格魯門公司的X-29前掠翼驗證機和羅克韋爾/MBB公司的X-31高機動性驗證機。1981年2月進入美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊服役。

F404-GE-400D：F404-GE-400的無加力型號，最大起飛推力4800daN，1990年初提升到5780dan。采用簡單噴管。用于諾斯羅普一格魯門公司的A-6F原型機。

F404-GE-100：原編號為F404-GE-F1G1，其基本結(jié)構(gòu)與F404型相同。主要用于諾斯羅普公司的F-20戰(zhàn)斗機。主要區(qū)別是采用了多余度的燃油控制系統(tǒng)和單發(fā)的專門設(shè)計的附件。一個數(shù)字式電子裝置作為機械液壓裝置的備份，可提供機械液壓裝置的90%的工作能力。此外，高壓渦輪更換了新材料，渦輪盤采用了Inc0718材料替換了Rene95材料。葉片則采用了Renn80定向凝固合金，延長了壽命并改善了耐久性。不過，由于F-20戰(zhàn)斗機并未有訂單，最終于1986年取消了這個型號。

F404-GE-100D：F404-GE-100的無加力派生型號。最大起飛推力4800dan。采用單發(fā)控制系統(tǒng)和簡單的噴管。用于新加坡的A-4SU和TA-4SU“超級空中之鷹”。

F404-GE-F1D2：美國洛克希德公司研發(fā)的F-117A“夜鷹”隱身戰(zhàn)斗轟炸機的動力系統(tǒng)。無加力燃燒室，最大推力為4680daN。為了達到隱身效果，采用了特殊形狀的扁平式噴管以達到低可探測性目標。F-117A戰(zhàn)斗機共生產(chǎn)了59架，GE共交付了150臺F404-GE-F1D2發(fā)動機。2008年4月，F(xiàn)-117A全部退出現(xiàn)役。

F404-GE-402：F404發(fā)動機的性能增強型發(fā)動機（BOE），推力比F404-GE-400提高了20%，加力推力達到了7900daN。熱端部件檢查間隔延長到2000小時，改善了燃油效率。EPE與基本型F404的通用性超過了95%。

F404-GE-402的主要改進措施包括風扇轉(zhuǎn)速提高，渦輪進口溫度提高65℃，更換了發(fā)動機高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子和靜子葉片的材料，燃燒室采用了隔熱涂層，高壓壓氣機采用鋼機匣，并采用了由RM12改進而來的新型加力燃燒室。

F404-GE-402發(fā)動機項目于1989年啟動，1991年7月首飛。當年11月開始批量生產(chǎn)，用于美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊、芬蘭、科威特、馬來西亞、瑞典和泰國的F/A-18C/D戰(zhàn)斗機上。

F404-GE-102：F404-GE-402型發(fā)動機的改進型，最大起飛推力提升到7900daN，用于韓國的T/A-50“金鷹”教練/戰(zhàn)斗機。單發(fā)結(jié)構(gòu)，采用由F404-GE-400派生而來的多余度FADEC系統(tǒng)。該發(fā)動機于2001年通過鑒定，2002年8月隨T-B0教練機完成首飛，2005年開始交付。

F404-GE-102D：單發(fā)用途的進一步派生型號，用于波音公司的X-45B和X-45C無人戰(zhàn)斗機。

F404-GE-F1J1/RM-12：是由GE和瑞典的沃爾沃公司基于F404發(fā)動機聯(lián)合研發(fā)的發(fā)動機。用于薩伯集團研發(fā)的JAS-39“鷹獅”戰(zhàn)斗機。1 983年開始進行風扇、壓氣機、核心機和整機試驗。1988年12月開始裝在JAS--39戰(zhàn)斗機上試飛，1 993年開始交付使用。該機在F404-GE-400基礎(chǔ)上稍加修改，風扇流量增加到72.6千克/秒，燃燒室采用了隔熱涂層，使渦輪進口溫度和高壓渦輪效率有所提高。采用了數(shù)字式電子控制器。發(fā)動機的加力推力為8050d～。

F404-GE-F2J3：RM12的推力增大型，加力推力提升到8168dan，用于印度的“光輝”戰(zhàn)斗機原型機。首架“光輝”原型機于1995年11月出廠，2001年1月首飛。

F404-1N20：F404-GE-F2J3的進一步增推生產(chǎn)型，加力推力8508dan，用于LCA的首批生產(chǎn)型。2004年印度訂購了首批17臺F404-GE-IN20，2006年開始交付，2007年又增加了24臺訂單，用于進入印度空軍服役的第一個LCA中隊。

F412（F404-GE-F5D2）：是以RM12為基礎(chǔ)研發(fā)的增推型號，用于美國海軍新型先進戰(zhàn)術(shù)飛機A-12的需要而研發(fā)的。1989年開始試驗，起飛推力為8896daN。由于后來A-12戰(zhàn)機項目被取消，F(xiàn)412項目也隨之于1991年被取消。不過，該發(fā)動機設(shè)計中采用的許多新技術(shù)被應用到了F414發(fā)動機中。該發(fā)動機采用了加大的風扇，改進了核心機、加力燃燒室以及尾噴管，空氣流量提升到72.5千克/秒。

F404發(fā)動機的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)（F404-GE-400）

進氣裝置：帶進氣錐的環(huán)形進氣口，有可調(diào)節(jié)進口導流葉片。

風扇：采用3級軸流式設(shè)計。帶可調(diào)進口導流葉片。寬弦空心鈦合金風扇葉片。第1級為32片，第2級為42片，第3級為52片。第1級風扇葉片帶中間凸肩減振臺。葉片均以燕尾形榫頭與鈦合金盤連接。風扇機匣采用PMR15復合材料制造。轉(zhuǎn)速為13270轉(zhuǎn)/分，增壓比為3.5，平均級壓比為1.337。

壓氣機：采用7級軸流式設(shè)計。進口倒流葉片和第1和第2級靜子葉片可調(diào)。整體鑄造鈦合金中介機匣。前3級盤和靜子葉片均采用鈦合金材料制造。后4級盤為IN Super718，轉(zhuǎn)子葉片則為Inco718。轉(zhuǎn)子葉片用燕尾形榫頭與盤連接。對開式鈦合金內(nèi)機匣，化學銑鈦合金外涵機匣，直徑為584毫米，長度為330毫米。

燃燒室：短環(huán)形。整體機械加工環(huán)形火焰筒和機匣。采用Hastelloy X合金和熱障涂層。頭部有18個鑄造的渦流器和18個雙錐燃油噴嘴。

加力燃燒室：6根起動噴油桿，24根噴油桿。內(nèi)外涵、氣流經(jīng)“菊花瓣形”混合器混合。隔熱屏和穩(wěn)定器均采用HastelloyX合金制造，并采用了先進的熱障涂層。

尾噴管：液壓作動的收斂一擴散型噴管。

附件：發(fā)動機附件包括1個功率提取軸，4個交流發(fā)電機安裝座，用于尾噴管控制和發(fā)動機潤滑的滑油泵、主燃油泵、加力燃燒室及其控制裝置。

控制系統(tǒng)：采用先進的FADEC系統(tǒng)。F404-GE-400/402帶有電子控制裝置（Euc）和液壓主燃油控制裝置（MFc）。F404-GE-100/100D/F2J3的ECU由數(shù)字發(fā)動機控制裝置（DEc）替換。

點火系統(tǒng)：復式點火裝置和火花塞。

F414系列發(fā)動機

在20世紀80年代，麥道公司隨著F/A-18“大黃蜂”的穩(wěn)定投產(chǎn)，賺得是盆滿缽滿。因此，該公司繼續(xù)推出“大黃蜂”的改進型——“大黃蜂”2000，希望能得到更多的訂單。這種飛機具有更大的機翼及安定面。兩個攜帶附加內(nèi)部燃油的機身部件，更大功率的發(fā)動機和改進的座艙。不過，麥道公司雖然幾經(jīng)努力，一切心血盡付東流。不但國外沒有一個用戶有意向購買，就連美國海軍也是愛理不理，只是關(guān)注自己的隱身攻擊機A-12戰(zhàn)機。

不過，隨著冷戰(zhàn)的結(jié)束，美國大幅度調(diào)整國防經(jīng)費，耗資無數(shù)且麻煩不斷的A-12“復仇者”隱身攻擊機于1991年被取消了。而為了填補航母艦載機的力量真空，海軍對麥道公司在F/A-18C/D基礎(chǔ)上升級改進的F/A-18E/F項目很感興趣。而且相信他們能夠為這種有低風險性的開發(fā)計劃的改型飛機得到政治上的支持。

1992年5月12日，美國海軍宣布購買F/A-18E/F的意向，整個計劃費用估計為630億美元。同時宣布了F/A-18E/F的諸多技術(shù)方案。1992年12月7日，簽訂了48.8億美元的工程制造發(fā)展合同，要求生產(chǎn)3架不用于飛行的試驗機、5架單座F/A-18E和2架雙座型F/A-18F。此時，GE也得到了一項7.54億美元的合同，用以研發(fā)新型的F414型發(fā)動機。至此，長期以來，一直存在于F-14“雄貓”陰影下的F/A-18“大黃蜂”家族終于迎來了自己高光時刻。10年后，“大黃蜂”家族在F-14戰(zhàn)斗機逐漸退役后，一統(tǒng)美國海軍航母甲板，即使F-35C“閃電Ⅱ”戰(zhàn)斗機的到來，“大黃蜂”家族仍能憑借優(yōu)異的性能在可預見的相當時間內(nèi)仍能在美軍航母甲板上占據(jù)一席之地。

作為“超級大黃蜂”F/A-18E/F的動力系統(tǒng)，F(xiàn)414發(fā)動機是GE從1991年開始，在F404發(fā)動機基礎(chǔ)上，利用F412發(fā)動機、YF120發(fā)動機，以及GE當時能取得的諸多新技術(shù)而研發(fā)的加力式渦扇發(fā)動機，曾被稱為F404EPE推力增長型。

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GE在研制F414發(fā)動機過程中采取的成熟措施：

為所有發(fā)動機提供備份發(fā)動機；

完成10000小時以上的研制試驗，包括在首次飛行試驗之前，完成3500小時并肩飛行的F-35C與F/A-18F的地面試驗和1500小時的加速模擬飛行任務耐久試驗；

重要的驗證試驗，如部件的應力試驗、耐久試驗和高空試驗，是在試驗計劃的早期進行的；

初始飛行合格證（PFQ）試驗是在紅線溫度下完成300小時加速任務模擬耐久試驗，而不是以前的在比最高渦輪進口溫度高35℃的溫度下完成50～150小時的耐久驗證試驗；

在所有耐久性和疲勞試驗的開始和結(jié)束階段，增加了階梯試驗，以識別高循環(huán)疲勞問題；

小批量生產(chǎn)定型（LPQ）要進行]000小時的加速任務模擬耐久試驗，替代F404 GS-402發(fā)動機傳統(tǒng)的300小時耐久驗證試驗和600小時加速任務模擬耐久試驗；

采用損傷容限設(shè)計，較采用傳統(tǒng)低循環(huán)疲勞（LCF）方法設(shè)計的部件增大設(shè)計余度，減少關(guān)鍵部件早期故障；

實施包括裂紋擴展與低循環(huán)疲勞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)試驗的壽命驗證計劃，取代傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)地坑和整臺發(fā)動機試驗，以防止F404發(fā)動機出現(xiàn)外場故障；

在固定費用+獎懲費用計劃環(huán)境下，減少合同商進行實際試驗的需要。F414發(fā)動機研制進展簡介

由于有了F404發(fā)動機、F412發(fā)動機以及GE在民用發(fā)動機領(lǐng)域所取得諸多先進技術(shù)，F(xiàn)414發(fā)動機的進展比較順利，首臺（001）發(fā)動機比原計劃提前兩周于1993年5月20日便進行了首次試車，第二天便達到了100%的轉(zhuǎn)速。1993年共有4臺發(fā)動機進行了試車（包括1臺發(fā)動機在AEDC進行了160小時高空臺試驗，另一臺進行了165小時持久試車），累計試驗了1000多小時：到1994年底有8臺發(fā)動機用于地面試車，累計試車時間達到了4300小時；1995年底開始有21臺發(fā)動機用于包括7架飛機在內(nèi)的飛行計劃。

1994年6月17日，F(xiàn)414發(fā)動機通過了關(guān)鍵設(shè)計評審（CDR），1998年12月第一架生產(chǎn)型交付美國海軍：2001年進入服役。

F414發(fā)動機的臺架試驗于1993年5月，GE在不同地點，利用一些可用設(shè)備和專用設(shè)備，對14臺發(fā)動機進行了10000小時的地面試驗。其中，環(huán)境試驗是在美國海軍航空戰(zhàn)術(shù)中心（NAWC-AD）特倫頓基地進行的；可生存性試驗是在NAWC-AD“中國湖”基地進行的；陀螺試驗是在NAWC-AD萊克赫特基地進行的；高空試驗是在阿諾德工程研制中心的試驗設(shè)備上進行的；包括加速耐久試驗在內(nèi)的多種試驗都是在GE進行的。

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F414發(fā)動機的諸多試驗

F414發(fā)動機在研發(fā)過程中，為了減少費用和風險，以及投產(chǎn)后減少更改設(shè)計，進行了一系列試驗（主要由GE和美國海軍主持），包括全尺寸的部件試驗與整臺發(fā)動機試驗。具體內(nèi)容有：全尺寸部件試驗；首臺發(fā)動機試車（PETT）；首飛前定型試車（PFQ）；飛行試驗；小批量定型試車（LPQ）及大批量投產(chǎn)定型試車（FPQ）。

在首臺發(fā)動機試車中，F(xiàn)414發(fā)動機的全尺寸部件（包括風扇、高壓壓氣機、燃燒室、低壓渦輪、加力燃燒室及可調(diào)尾噴管等）試驗是減少風險的關(guān)鍵措施。不過，由于這些部件有很多都是在以前型號中得到成熟驗證，因此在F414發(fā)動機試驗中并未試驗（例如，高壓渦輪就是在F412發(fā)動機上得到驗證）。在風扇及高壓壓氣機部件試驗臺的試驗中，需要驗證流量、效率、喘振裕度及氣動性能。燃燒室部件試驗要驗證效率、壓力損失及出口溫度場。

在整機試驗中，為了全面得到F414發(fā)動機的性能，GE共投入了14臺發(fā)動機（另有10臺備份）進行地面試車。飛行試驗投入了21臺發(fā)動機，共7架飛機。在正式裝上飛機試驗之前，發(fā)動機共試車6523小時，總的試車時間達到了10164小時。

作為業(yè)界頂級存在，GE具有十分豐富的發(fā)動機研發(fā)經(jīng)驗。因此，GE根據(jù)F404發(fā)動機和F412發(fā)動機的研發(fā)經(jīng)驗，向軍方建議應盡早對零部件進行應力試驗、耐久性試驗與高空試驗，及早發(fā)現(xiàn)其存在的設(shè)計及制造缺陷。軍方根據(jù)GE的建議，在FETT試車時便完成這一工作。結(jié)果表明，其應力水平在允許范圍內(nèi)。另外，還安排第2臺發(fā)動機開始進行加速模擬任務持久試車（ASMET）試車，以便盡早地判定其耐久性；用第3臺發(fā)動機進行高空臺試驗，以確定在F/A-18E/F戰(zhàn)斗機整個飛行包線內(nèi)的F414發(fā)動機性能、適應性以及過渡態(tài)的響應特性。

GE在F414發(fā)動機進行各項試驗之時，并采用了計劃在場外飛機上使用的檢測系統(tǒng)對所有部件的壽命進行追蹤記錄，不僅自動錄取了所需數(shù)據(jù)，同時也考驗了這種飛機用的檢測系統(tǒng)。

8臺用于地面試驗的發(fā)動機分別為：001號第一臺試車用發(fā)動機，主要進行應力和機械性能試驗；

002號主要進行耐久性試驗；

003號在AEDC進行高空臺試驗；

004用以校準各試驗艙的儀表；

006進行ASMET，1994年1月～4月進行；

007號AEDC進行高空臺試驗；

008號用于高壓渦輪的應力試驗與傳熱演示，安裝許多測試感應器和儀表；

009號用于耐久性試驗，1994年7月開始。

GE在研發(fā)F414發(fā)動機之時，充分吸收F404發(fā)動機的高達400多萬小時的使用經(jīng)驗。當然，GE在研發(fā)F414發(fā)動機時也不吝嗇自己所取得先進技術(shù)，并博采眾家之長，傾力打造這款新型發(fā)動機。為了增大風扇流量，風扇直接采用與瑞典合作研發(fā)的RM-12發(fā)動機的風扇，使空氣流量較F404-GE-400增大16%；最具技術(shù)含量的核心機直接采用下馬的F412發(fā)動機的核心機；燃燒室和高、低壓渦輪的壽命高達2000小時；先進的加力燃燒室和FADEC系統(tǒng)是從F120發(fā)動機發(fā)展而來的；尾噴管直接采用F110-GE-129發(fā)動機；除此以外還運用了諸多民用發(fā)動機的一些研制管理經(jīng)驗和經(jīng)過驗證的技術(shù)，比如并行工程研制方法，建立了40多個多功能小組，負責較復雜的部件設(shè)計研發(fā)工作。這些措施不僅使F414發(fā)動機的研制工作投資較少，耗時短，而且發(fā)動機的性能較F404提升很高：推力增加35%，達到了9800daN；推重比由F404-GE-400的7 5和F404-GE-402（1988年定型）的8.0提高到了9.0；同時，耗油率也下降了許多。不過，雖然F414的整體性能較F404得到了質(zhì)的提升，但是尺寸卻相同，方便了這款發(fā)動機的互換升級。

鏈接

整體葉盤在F414發(fā)動機上的應用

GE在研制F414發(fā)動機時采取了當時公司已經(jīng)成熟的葉盤技術(shù)。在它的3級風扇中，2級和3級采用了整體葉盤的結(jié)構(gòu)；在7級高壓壓氣機中，前3級采用了整體葉盤。

GE在整體葉盤應用上發(fā)展了一種加工整體葉盤的新工藝，即電化學加工（ECM）的加工方法。這項技術(shù)是GE在20世紀70年代末研制T700（民用型為CT7）渦軸發(fā)動機中采用。T700發(fā)動機的前5級軸流式壓氣機的轉(zhuǎn)子全部采用整體葉盤，當時采用了五座標數(shù)控銑床來加工葉片，加工既費時，成本也高昂。1985年，該公司與LehePrecision Inc公司合作發(fā)展了ECM加工整體葉盤葉片的加工方法，用以加工T700的鋼制整體葉盤，取得了良好的效果，遂加以改進，用于別的發(fā)動機上。此后，GE在發(fā)展YF120發(fā)動機時用此項技術(shù)加工鈦合金的整體葉盤，還為GE23A與CFE738等發(fā)動機加工整體葉盤。F414的5個整體葉盤也采取這一技術(shù)進行加工整體葉盤。

采取電化學加工技術(shù)加工整體葉盤的優(yōu)勢：

與用五座標數(shù)控銑床加工相比?？梢源罅繙p少加工工時（可以減少85%，若是加工長度更長的風扇葉片省時更多）；

可以避免葉片中產(chǎn)生的殘余加工應力；

葉片的粗加工即在坯料上開出的葉槽、半精加工和精加工均可用這種技術(shù)加工，加工后不必進行手工拋光。且加工出來的部件的葉型厚度公差為±0，01毫米，型面公差為±0，01毫米；

降低發(fā)動機的整體重量。采用整體葉盤后，風扇轉(zhuǎn)子可以減重20，43千克，高壓壓氣機轉(zhuǎn)子可以減輕3，63千克，支承轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)也將減重；

提高發(fā)動機的整體性能。由于減小了氣流在榫槽中的泄露，以及級間葉根處的容腔減小，使氣流在容腔內(nèi)的回流少而提高了整體的效率；

減少了發(fā)動機的整體零部件數(shù)量。相比較于F404，零部件數(shù)量大約減少了484件，不僅可以降低生產(chǎn)成本，還可以大幅度提升發(fā)動機的可靠性；

提升發(fā)動機的壽命。由于氣流不會通過榫槽縫隙向前逸流，降低了前輪盤的溫度，延長了部件的使用壽命。

GE還根據(jù)F404發(fā)動機外場使用中外物打傷葉片損傷的統(tǒng)計，有針對性的發(fā)展了一套修理方法。由于有了整體葉盤的修補方法，加上根據(jù)F404被外物打傷葉片的統(tǒng)計，GE對F414采用了整體葉盤后的全壽命期費用（LCC）進行了仔細分析計算。分析表明，采用整體葉盤后不會增加F414的LCC，即采用整體葉盤后為F414帶來的效益明顯高于付出的代價。為此，在F414發(fā)動機上采用了5個整體葉盤。

F414發(fā)動機的風扇的第2、第3級均采用了由Ti7合金制造的整體葉盤，且兩個整體葉盤還焊接在一起，形成整體轉(zhuǎn)子；高壓壓氣機前3級也采用了整體葉盤，1級和2級由Ti7合金制造，且焊接在一起，3級則用Inco718鈦基合金制造。將幾個整體葉盤前后串成一體的設(shè)計，是F414比EJ200前進一大步的表現(xiàn)，它能進一步降低轉(zhuǎn)子的重量，并能提高發(fā)動機的耐久性。

F414的整體葉盤研制中，應用了同期工程的系統(tǒng)工程管理程式，專門為它組織了幾個綜合生產(chǎn)與發(fā)展小組，全面考慮整體葉盤的設(shè)計、選擇、生產(chǎn)、使用壽命、可靠性與修復工藝等，使得在設(shè)計完成時，就能全面達到所要求的壽命、質(zhì)量、可靠性、維修性與成本等目標。

F414發(fā)動機在發(fā)展整體葉盤結(jié)構(gòu)所做的工作及獲得成果，代表了20世紀90年代的水平，但它仍未在風扇第1級處采用。但是，隨后的發(fā)展中，GE為其旗下諸多發(fā)動機采用了整體葉盤結(jié)構(gòu)?？赡茉谝院蟮陌l(fā)展中為F414后續(xù)型號采取這個技術(shù)。

GE針對F414發(fā)動機的推力提升計劃，并不是一步到位，而是分為兩步走計劃，每走一步都是根據(jù)當時所掌握的最新、最成熟技術(shù)進行改進升級，并不一味地追求先進技術(shù)?？傮w來說，F(xiàn)414發(fā)動機的推力較F404發(fā)動機提升10%～20%。

按照事先的計劃，第一步將推力先提升10%。根據(jù)此計劃GE為F414的核心機材料加以改進，提升了渦輪前溫度，以及采用了先進的6級高壓壓氣機。第二步將推力提升15%～18%。采取了改進的核心機、更大的風扇和新的低壓渦輪，其外形尺寸仍然與F414發(fā)動機基本型相同。最終改型將使推力比414基本型提升30%，通過采用新的2級低壓渦輪、改進核心機和更大的風扇來實現(xiàn)。

2004年，GE開始對提高核心機性能的發(fā)動機進行試驗，6級高壓壓氣機的前3級為整體葉盤結(jié)構(gòu)，可使燃氣流量增加5%，并使效率提高3%。壓氣機和新的高壓渦輪設(shè)計在同一臺F414發(fā)動機上進行試驗。

F414發(fā)動機的主要型別

F414-GE-400：為F/A-18E/，F(xiàn)“超級大黃蜂”基本型研制的發(fā)動機。1 991年開始研制，1993年5月20日首次運轉(zhuǎn)。GE在F41 4的工程和制造發(fā)展階段共設(shè)計和制造了14臺發(fā)動機，完成了10000小時的地面試驗，投入飛行試驗的發(fā)動機則有21臺。1995年11月20日隨F/A-18E完成首飛。截止到1997年4月，32臺發(fā)展型發(fā)動機共運轉(zhuǎn)了超過13000小時，包括安裝在F/A-18E/F上進行的1000小時以上的飛行試驗，獲得了美國海軍的有限生產(chǎn)許可證明，并進入了低速初始生產(chǎn)階段。

F41483E：F414-GE-400的耐久性增長型。最大不加力推力6672daN，加力推力11743daN。采用全新的高壓核心機。新壓氣機為6級，采用三維氣動力設(shè)計的葉片，空氣流量增加了5%，效率提升了3%。翻修間隔也由4000小時增加到6000小時。新的高壓渦輪葉片同樣采用三維氣動設(shè)計，渦輪盤和葉片采用與F136相同的材料，效率可提高2%，渦輪前溫度提高83℃，同時壽命從2000小時延伸到了6000小時。其他改進包括采用低排放燃燒室和改進的排氣框架。2004年底，首臺采用新核心機的F414發(fā)動機開始試驗，中間推力和最大推力均提高了15%左右。但GE仍不滿足。進入21世紀后，其利用在民用發(fā)動機上取得的新技術(shù)又對F414進行改進升級。例如，將風扇的葉片進行改進升級，改為兩級前掠結(jié)構(gòu)，于2000年進行首次試驗。兩年后，又將風扇葉片改為整體葉盤結(jié)構(gòu)（采用摩擦焊技術(shù)制造）。新風扇的采用，使得發(fā)動機的中間推力和最大推力再次提升了20%。另外，還有可能采用由碳纖維復合材料制造的高壓渦輪導向葉片，并在降噪和降低排放方面進行一系列的優(yōu)化改進。2006年12月，GE宣布F414先進技術(shù)驗證機XTE77/SE2成功完成臺架試驗，其中采用了整體葉盤風扇和新的高壓渦輪。

F414M：F414-GE-400的單發(fā)型號。加力推力將為750daN，用于EADS公司MAKO輕型超聲速教練/攻擊機。同時，還簽約瑞典的沃爾沃公司為該發(fā)動機的合作研發(fā)伙伴。2003年1月，GE與EADS公司就MAKO系列項目簽署了合作協(xié)議。

技術(shù)數(shù)據(jù)（F414-GE-400）

加力推力（daN）：9786

中間推力（daN） 6564

推重比 8，91

空氣流量（kg/s） 78.0

涵道比 0.27

總增壓比 30

直徑（m）889

長度（mm） 3912

干質(zhì)量（kg） 1120

F414發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)

進氣裝置：帶進氣錐的環(huán)形進氣道，共17個前傾的徑向支板，前部固定、后部可調(diào)。

風扇：3級軸流式設(shè)計。第1級風扇葉片為可拆卸式，帶中間凸肩。第一級靜子葉片可調(diào)。第2、第3級轉(zhuǎn)子為整體葉盤，采用慣性摩擦焊制造，材料為Ti17。水平對開風扇機匣采用黑色PMR-15復合材料制造。F414的風扇繼承了F404風扇的高增壓比、低展弦比、大稠度和高葉尖切線速度的特點，但空氣流量增大了16%，因為進口直徑有所增大，增壓比提升了15%，是GE研制的3級風扇中最高的，且具有較好的抗鳥撞擊和外物擊傷的能力。3級靜子葉片與工作葉片均按照三維氣動設(shè)計。

壓氣機：采用7級軸流式設(shè)計。采用GE23A技術(shù)驗證機的核心機技術(shù)。前3級轉(zhuǎn)子為整體葉盤結(jié)構(gòu)，帶可調(diào)進口導流葉片。采用整體葉盤結(jié)構(gòu)后，后兩級風扇和前3級高壓壓氣機的重量分別減輕20.43千克與3.63千克。第1、第2級靜子葉片可調(diào)。前兩級轉(zhuǎn)子葉片材料為Ti7、第3級為Inc0718。后4級轉(zhuǎn)子葉片通過燕尾形榫頭與盤連接。

燃燒室：采用環(huán)形設(shè)計。帶有熱障涂層的多孔火焰筒，材料為HastelloyX?；鹧嫱采系目撞捎眉す獯蚩?。有18個雙錐燃油噴嘴和18個鑄造的渦流器。

高壓渦輪：1級軸流式。采用無螺栓擋板結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子葉片和導向器葉片均為單晶材料制造，葉身上有物理氣相沉積的隔熱涂層。渦輪前溫度可提高111～160℃以應付短暫為了最大推力情況。

低壓渦輪：采用1級軸流式設(shè)計。采用無螺栓擋板結(jié)構(gòu)?？諝饫鋮s的轉(zhuǎn)子葉片和導向器葉片均為單晶材料制造，并采用物理氣相沉積的熱障涂層。為驅(qū)動更大尺寸的風扇，采用先進的氣動技術(shù)對低壓渦輪進行了重新設(shè)計。

加力燃燒室：由YF120發(fā)動機上派生而來。采用先進的設(shè)計技術(shù)，提高了加力推力?；鹧娣€(wěn)定器由中心環(huán)狀“V”形穩(wěn)定器與12根徑向穩(wěn)定器組成，每根徑向穩(wěn)定器均帶有隔熱罩。其內(nèi)通有風扇后引來的空氣進行冷卻，以降低其中的溫度梯度，提高耐久性。中心環(huán)狀“V”形穩(wěn)定器為非冷卻結(jié)構(gòu)，沿四周做成12段，以便工作時允許自由膨脹。采用換新環(huán)狀“V”形穩(wěn)定器可保證小加力比時獲得穩(wěn)定的燃燒。整套火焰穩(wěn)定器可以在機體內(nèi)換裝（排除非冷卻狀態(tài)）。該加力燃燒室層安裝在F404/RM12發(fā)動機上進行試驗，到1993年底已經(jīng)進行了550小時的試車，其中加力燃燒室工作了152小時，進行了9300次點火試驗；高空試驗也積累了100小時的試驗。該加力燃燒室設(shè)計壽命為2000小時，5700次點火。

尾噴管：收斂一擴散型?？蓳Q裝軸對稱或二元矢量噴管。在GE所有的軍用發(fā)動機中，F(xiàn)414的加力燃燒室直接由該公司最先進的YF120發(fā)動機演化而來，因此其效率最高，這是因為用于調(diào)節(jié)噴口魚鱗片的冷卻空氣較少。然而這對噴口的壽命帶來了諸多影響。因此，試驗時間做出了整體的規(guī)劃。經(jīng)過計算與分析，在上述工作中，F(xiàn)404的主噴口可以滿足F414的壽命要求，副噴口則需要加以改進。為此，將其調(diào)節(jié)片、封嚴片設(shè)計成可拆卸的雙層結(jié)構(gòu)，即在主承力結(jié)構(gòu)底板上加裝用耐溫性能更好的金屬材料制成的蓋板。后來，經(jīng)過諸多試驗，GE為F414發(fā)動機的副噴口的封嚴、調(diào)節(jié)片均采用了整套陶基復合材料（CMC）制作（這是GE在生產(chǎn)型發(fā)動機上的首次應用）。經(jīng)過F414發(fā)動機的驗證，GE在后來為F404、F110發(fā)動機的改型中均采用了CMC噴口。

控制系統(tǒng)：采用FADEC系統(tǒng)。從YF120發(fā)動機發(fā)展而來的。該系統(tǒng)控制風扇和壓氣機變幾何形狀、可調(diào)排氣噴管（VBN）作動器以及主燃燒室和加力燃燒室的燃油燃燒狀態(tài)，還將發(fā)動機狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)送至戰(zhàn)斗機的計算機中。該系統(tǒng)的兩條控制通道都位于安裝在發(fā)動機上的由燃油冷卻的同一控制臺上。（續(xù)完）

編輯：石堅