2月27日,美国主要战斗机动力系统供应商普惠公司对外宣布,将于今年下半年开始升级型F135发动机的测试工作。据介绍,升级型F135发动机主要用来验证发动机燃烧室、涡轮等热端部分采用的一些新技术,这些新技术可以进一步提高发动机的燃油效率,从而使发动机的推力再提高5%。
普惠公司此时放出这个消息,时机颇值得玩味,因为就在5天前,美国军方宣布由于一架F-35发动机配备的F135发动机在训练之后低压涡轮叶片出现裂缝,而宣布停飞所有的F-35战斗机,并要求普惠公司对此次事故进行彻查。所以,普惠此时放出这个消息,一则显示其亡羊补牢的决心,二则也许在暗示尽管性能出色,但是F135的一些技术毕竟还没有完全成熟,需要进一步的改进来挖掘潜力。
而就在今年的2月5日,普惠公司还与F-35联合项目办公室(JPO)一起对外宣布,双方已经达成了第五批次F135发动机采购协议。据普惠公司透露,第五批次F135发动机采购协议共包括32台发动机,其中用于空军F-35A型的是22台,用于海军F-35C型的是7台,用于海军陆战短距起飞/垂直降落型F-35B的是3台。此外,该协议中还包括了3台份发动机配件,以及其他的维修和保障性服务。
作为与F-35系列飞机配套的唯一动力系统,F135发动机一直都是美国军方重点关照的军备项目,所以也一直处于舆论和民众监督的风口浪尖。所谓树大招风便是如此,与其相关的点点滴滴都足以引起普遍的关注。
作为世界上目前为止单机推力最大的战斗机发动机,F135涡扇发动机也足以证明普惠公司在该领域的老大地位。在JSF项目发展的过程中,普惠公司基于现役的F119发动机核心机,经过改进研制了“F119-JSF”发动机验证机,同时为波音的X-32验证机和洛克希德·马丁公司的X-35验证机提供动力配套,配备X-32的验证型名为JSF/F119-SE614,配备X-35的验证型为JSF/F119-611。后来,X-35验证机在JSF项目的竞争中获胜,与之配套的发动机自然而然就在JSF/F119-SE611验证机的基础上进行发展,这就有了后来的F135系列发动机。
普惠公司在研制F135发动机的过程中,一直遵循高可靠性兼顾优良的可保障性原则。所以F135发动机尽管核心机部分来自F119,但是其整体结构进行了改进,采用了3级低压压气机、6级高压压气机,缩短的环形燃烧室、1级高压涡轮以及2级低压涡轮,并配备了英国BAE系统公司研制的全数字式发动机控制系统(FADEC)。此外,为了提高发动机的推力,F135增大了涵道比以增加空气流量,并提高了发动机的工作温度,而其环形燃烧室则采用了高燃油空气比燃烧室技术,使得燃烧室在缩短的情况下仍能满足效率目标。
作为一款未来将大量装备的新一代军用涡扇发动机,普惠公司在F135上采用了大量创新设计,并结合使用了许多新材料和新工艺。其中发动机风扇采用中等展弦比前掠式叶片、线性摩擦焊、整体叶盘等技术和工艺,使风扇的截面积在增加了近20%的同时,仍保持了高压缩比、高效率、大喘振余度和轻质量。此外,发动机的高、低涡轮叶片利用新型高温合金材料铸造,在使发动机工作温度提高约110摄氏度的前提下,具备了更高的使用寿命。
不过,任何事情都具有两面性,新技术和新材料固然赋予了F135发动机无与伦比的出色性能,但是也潜藏着种种风险。F135发动机是迄今世界上第一种推重比超过10的军用涡扇发动机,正常军用推力125千牛,最大加力推力达到190千牛(而普惠公司未来的目标是达到200千牛)发动机自重1701千克,推重比达到11.5。
F135发动机于2002年5月成功通过了初步设计评审,一年之后通过关键设计评审。2003年9月,首台生产型F135完成总装,并于一个月之后开始地面试验。2003年11月,首台生产型F135进行了地面加力试验。2006年3月,首架生产型F135完成了规定的数千小时地面静态试验,当年10月装机进行飞行测试并获得成功。2008年11月,F135-PW-100发动机首次完成超声速飞行,最大速度达到马赫数1.05。在此后的一年多时间里,F135系列发动机加大了测试强度,完成了总计超过16000小时的各项地面和飞行测试,并于2010年初正式定型。为了满足F-35全系列的动力需求,F135也相对应发展处了3种型号,其中分别是用于F-35A的F135-PW-100,用于F-35B的F135-PW-600和用于F-35C的F135-PW-400。