猛禽與閃電之心（上）
——F119、F135發(fā)動(dòng)機(jī)

文/火心2000

猛禽與閃電之心（上）
——F119、F135發(fā)動(dòng)機(jī)

文/火心2000

2014年9月22日，美國空軍聯(lián)合中東六國首次對駐扎在敘利亞境內(nèi)的極端恐怖組織“伊斯蘭國”（IS）實(shí)施打擊。備受世人矚目的是，美國在這次空襲行動(dòng)中第一次使用了“獨(dú)孤求敗”多年的F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)，精確摧毀了“伊斯蘭國”位于敘利亞拉卡省的總部。此次打擊行動(dòng)對于服役近10年卻從未投入實(shí)戰(zhàn)的F-22戰(zhàn)機(jī)可謂有里程碑式的意義。

本文并不想過多地討論美國此次空襲的背景，只關(guān)注“出籠”的“猛禽”之心——F119發(fā)動(dòng)機(jī)?！懊颓荨敝阅苄Π撂煜?0余年，仍無對手，其“心臟”F119發(fā)動(dòng)機(jī)功不可沒。與此同時(shí)，同出一師門的“師弟”——“閃電”F-35戰(zhàn)機(jī)也逐漸露出“世界戰(zhàn)機(jī)”的風(fēng)范。而“閃電”之心F135發(fā)動(dòng)機(jī)與F119之間也有著諸多聯(lián)系。

“猛禽”之心——F119-PW-100發(fā)動(dòng)機(jī)

在那令人窒息的冷戰(zhàn)時(shí)代，任何軍備的發(fā)展都是高速的。很多軍備在剛投入大量生產(chǎn)之時(shí)便已開始醞釀下一代產(chǎn)品了。戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域也是如此。早在F-15戰(zhàn)斗機(jī)還因?yàn)椤靶呐K病”而成為“趴窩機(jī)”的時(shí)候，美國空軍就已著手設(shè)計(jì)下一代戰(zhàn)斗機(jī)了。由于技術(shù)難度大，全新航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究和發(fā)展周期比飛機(jī)的機(jī)體長5～8年，因此，第四代戰(zhàn)斗機(jī)（現(xiàn)美國稱為第五代戰(zhàn)斗機(jī)）發(fā)動(dòng)機(jī)的部件技術(shù)研究工作早在20世紀(jì)70年代早期便已展開。1980年、1983年、1986年、1991年分別開始核心機(jī)、技術(shù)驗(yàn)證機(jī)、型號驗(yàn)證機(jī)和型號工程研究與研制。到2005年12月，美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22“猛禽”正式具備初始作戰(zhàn)能力，第四代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究和周期長達(dá)30年，其中型號研制周期就用時(shí)15年之久。

新一輪的較量

在經(jīng)過系統(tǒng)而科學(xué)的分析后，第四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有諸多有別于三代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。但美國航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)在其雄厚國力的支撐下，仍迎難而上，且不久便取得階段性成果的突破。其中最具有代表性的企業(yè)仍是當(dāng)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)的“絕代雙驕”——普惠公司（PW）和通用電氣公司（GE）。

美國空軍的“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)”（ATF）計(jì)劃于1980年正式啟動(dòng)，其性能遠(yuǎn)超F(xiàn)-15等第三代戰(zhàn)斗機(jī)

多家飛機(jī)制造公司組成了團(tuán)隊(duì)參與了ATF項(xiàng)目的競爭。圖為羅克韋爾提出的方案

鏈接：

作為當(dāng)今世界第一款投入使用的第四代發(fā)動(dòng)機(jī)，F(xiàn)119的預(yù)研工作早在20世紀(jì)70年代中期自F100系列發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用前后即已開始。當(dāng)時(shí)，通過美國國防部6.2類推進(jìn)系統(tǒng)部件技術(shù)計(jì)劃以及6.3類先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器、飛機(jī)推進(jìn)分系統(tǒng)綜合和聯(lián)合技術(shù)驗(yàn)證機(jī)計(jì)劃實(shí)施。經(jīng)過幾年的論證分析準(zhǔn)備后，1980年，美國空軍正式啟動(dòng)第四代戰(zhàn)斗機(jī)研制計(jì)劃——“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)”（ATF）計(jì)劃。與此同時(shí)，美國空軍也提出ATF計(jì)劃的配套動(dòng)力計(jì)劃——“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)”（ATE）概念。1981年5月，美國空軍向工業(yè)部門頒布了要研制的ATF的技術(shù)要求，并且邀請美國各大航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司出席了由飛機(jī)研制公司主辦的會(huì)議，一起探討未來可能的發(fā)動(dòng)機(jī)概念。經(jīng)過各方面科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶接懞?，認(rèn)為第四代發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具備以下性能特點(diǎn)大致如下

A、具備超聲速巡航能力

這里的超聲速巡航能力不同于以前所說的超聲速飛行概念。在第四代戰(zhàn)斗機(jī)問世之前，超聲速戰(zhàn)斗機(jī)只要打開加力燃燒室就可使飛機(jī)以超聲速飛行，只不過是建立在消耗大量燃油的基礎(chǔ)上，飛行時(shí)間較短。第四代戰(zhàn)機(jī)要求動(dòng)力系統(tǒng)不開加力，飛機(jī)的飛行馬赫數(shù)可達(dá)1.6；發(fā)動(dòng)機(jī)加力開時(shí)，飛行馬赫數(shù)可達(dá)到2.5。此時(shí)超聲速巡航時(shí)間較長，能提高飛機(jī)的超視距作戰(zhàn)能力和生存能力。

B、短距起降能力

能在500米以內(nèi)甚至更短的跑道上起降，使飛機(jī)增加作戰(zhàn)活動(dòng)能力，減少對機(jī)場的依賴，提高戰(zhàn)時(shí)的生存能力。

C、具備隱身能力

能降低雷達(dá)和紅外傳感器的可探測性，提高飛機(jī)的突防能力和生存能力。

ATF要求能達(dá)到不開加力進(jìn)行超聲速飛行，即超聲速巡航的能力

D、提高可靠性

有良好的維修性，使用費(fèi)用低，飛機(jī)的連續(xù)出動(dòng)能力高。

E、推重比高

發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比高，戰(zhàn)斗機(jī)便能迅速加速爬升，在高空有足夠的推力完成飛行動(dòng)作，使飛機(jī)具有良好的機(jī)動(dòng)性。為了獲得高推重比，一方面需要增加發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，另一方面要盡量減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。為此，第四代發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用了新的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用新的制造材料、新的加工工藝和先進(jìn)的冷卻技術(shù)。

F、高的渦輪進(jìn)口溫度

根據(jù)前文提示，若想提升發(fā)動(dòng)機(jī)的推力、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，提高渦輪進(jìn)口溫度是關(guān)鍵。四代發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度基本都在1500～1800℃范圍內(nèi)。為了獲得高渦輪進(jìn)口溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新的制造材料和加工工藝以及先進(jìn)的冷卻技術(shù)。

由于ATF的性能超強(qiáng)，對其配套的動(dòng)力系統(tǒng)“先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)”（ATE）也提出了更高的要求

G、采用低的涵道比

為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)獲得高的推重比和超聲速巡航能力，第四代戰(zhàn)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)均采用低涵道比和適當(dāng)高的總增壓比。發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比基本均設(shè)定在0.2～0.5之間。而總增壓比控制在25～30之間。低的涵道比能使進(jìn)氣道尺寸減小，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量，提高推重比，且有利于超聲速飛行。

H、減少零部件數(shù)量

減少發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件數(shù)量以減輕重量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，并減少維修工時(shí)。相比較上一代發(fā)動(dòng)機(jī)，四代發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件數(shù)量減少了40%～60%。

I、采用新式噴管

為了縮短戰(zhàn)機(jī)起降距離及消除紅外輻射，提高隱身能力，必須對發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。四代發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管采用有矩形截面的二元推力矢量或二元俯仰-矢量噴管。

J、采用簡單的單元體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為“工業(yè)之花”，航空發(fā)動(dòng)機(jī)由許多零部件組成，若將每個(gè)零部件按照一定的規(guī)律進(jìn)行整合優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、檢查、維修及升級。

K、采用新一代FADEC系統(tǒng)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)精度

PW以其核心機(jī)PW5000和ITDE690驗(yàn)證機(jī)為基礎(chǔ)。這是一種涵道比為0.15的對轉(zhuǎn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力為9800daN（1daN=10牛），總增壓比24，燃燒室出口溫度1866K，耐久性指標(biāo)為12300戰(zhàn)術(shù)循環(huán)，采辦成本降低30%，維修成本降低55%。GE的研究主要集中在GE16系列固定和可變循環(huán)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，有2～3級風(fēng)扇、5級高壓壓氣機(jī)、1級高壓渦輪和1級或2級低壓渦輪，渦輪采用常規(guī)的帶中間導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)。GE這種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，在低功率時(shí)以大涵道比工作，獲得低的耗油率，高功率時(shí)以小涵道比工作，獲得大推力。風(fēng)扇和核心機(jī)壓力的匹配通過加力裝置中的可變面積涵道引射器來實(shí)現(xiàn)。

“絕代雙驕”憑借雄厚的實(shí)力在先進(jìn)技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)研究階段迅速脫穎而出。隨之，在1982年9月～1983年9月進(jìn)入了關(guān)鍵的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)評估階段。其目的是為美國空軍和海軍戰(zhàn)斗機(jī)評估推進(jìn)系統(tǒng)需求和新技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢。同時(shí)，還進(jìn)行了先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的全壽命周期成本權(quán)衡，并針對任務(wù)需求優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型。1982年初，美國國防部發(fā)布戰(zhàn)術(shù)空軍任務(wù)需求草案，開始論證ATF的總體需求。由于具體的要求更加明確，使發(fā)動(dòng)機(jī)的推力級的不確定性減小，從而可以進(jìn)一步確定發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)要求。在此項(xiàng)工作中，選定的武器系統(tǒng)承包商是發(fā)動(dòng)機(jī)公司的轉(zhuǎn)承包商，飛機(jī)機(jī)體制造商負(fù)責(zé)對任務(wù)剖面和發(fā)動(dòng)機(jī)一體化進(jìn)行權(quán)衡分析。

根據(jù)國防部的要求，PW、GE迅速作出回應(yīng)，各自按照修改后的性能需求繼續(xù)對自己的發(fā)動(dòng)機(jī)方案進(jìn)一步完善。PW認(rèn)為自己的方案完全符合軍方要求，只需對細(xì)節(jié)進(jìn)一步完善即可；而GE則認(rèn)為自己研究的可變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)能更好地滿足國防部考慮中的各種ATF方案。GE的這項(xiàng)新技術(shù)已經(jīng)在一臺(tái)YJ101發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過驗(yàn)證，且在GE23驗(yàn)證機(jī)上驗(yàn)證了核心驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級和無中間導(dǎo)葉對轉(zhuǎn)渦輪。二者的方案雖在主體結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，但根本性能需求卻基本相同：馬赫數(shù)大于2.0時(shí)不加力單位推力高，亞聲速巡航時(shí)耗油率低，且具有上述提到的各種性能特征。

經(jīng)過1年的討論分析后，國防部在1983年9月宣布ATF各項(xiàng)合同事宜：7家飛機(jī)機(jī)體承包商獲得飛機(jī)機(jī)體方案論證合同，而GE和PW則各獲得2.2億美元的發(fā)動(dòng)機(jī)地面驗(yàn)證機(jī)研制合同。另有3000萬美元給了阿諾德工程發(fā)展中心用作試驗(yàn)支持。這段合同技術(shù)執(zhí)行時(shí)間為50個(gè)月，從高速度、可操作性和250小時(shí)加速三方面對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行概念評估試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)超聲速巡航、二維矢量噴管和30000磅推力（約為133.4千牛）的目標(biāo)。兩家公司在拿到合同后，迅速展開行動(dòng)，在20世紀(jì)70年代末取得的先進(jìn)技術(shù)（如高負(fù)荷壓氣機(jī)和渦輪技術(shù)、新材料、快速凝固冶金、整體葉盤、浮壁式燃燒室、二元矢量噴管和雙通道雙余度FADEC等新技術(shù)）的支持下，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、適用性、可靠性和耐久性得到大大提高。

洛克希德/波音/通用動(dòng)力團(tuán)隊(duì)提出的YF-22方案

1984年初，美國空軍最終發(fā)布了戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)需求事宜，重新定義了ATF所有的性能指標(biāo)：作戰(zhàn)半徑1288千米、以馬赫數(shù)1.4～1.5作超聲速巡航飛行、起飛和著陸距離為610米、起飛總重量22700千克、單價(jià)4000萬美元（1984年幣值）、全壽命周期成本與F-15相當(dāng)或更好。1985年9月，在方案論證之后兩年，美國空軍再一次修改以前發(fā)布的技術(shù)要求，要求ATF的最高單價(jià)降低為3500萬美元，總采購量750架，總項(xiàng)目成本為650億美元。這樣的投入規(guī)模在當(dāng)年的軍備史上可謂是史無前例。最終總成本的直線飆升和采購數(shù)量大幅度下降則是后話了。

諾斯羅普/麥道團(tuán)隊(duì)提出的 YF-23方案

軍方要求演示/驗(yàn)證階段的內(nèi)容，包括飛機(jī)全尺寸和縮尺寸模型的風(fēng)洞試驗(yàn)和雷達(dá)反射截面積測量，以及發(fā)動(dòng)機(jī)、電子設(shè)備和其他分系統(tǒng)的研制。這些系統(tǒng)的試驗(yàn)和計(jì)算方案是為了大大降低全尺寸原型機(jī)試飛的成本。不過，兩個(gè)月后，軍方再次修改了性能指標(biāo)，對隱身提出了更嚴(yán)格要求。這也就大大影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)。不過，這還沒完。1986年2月，當(dāng)時(shí)的空軍部長奧爾德里奇又宣布演示/驗(yàn)證階段要包含飛機(jī)原型機(jī)的飛行試驗(yàn)。這種“先飛后買”的策略對飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的研制計(jì)劃產(chǎn)生很大的影響，使得演示/驗(yàn)證階段的工作重點(diǎn)放在降低風(fēng)險(xiǎn)、驗(yàn)證技術(shù)的可行性和實(shí)用性上。為此，GE和PW在1987年6月又各得到了3.8億美元經(jīng)費(fèi)，投入到飛行驗(yàn)證階段的所有測試中。兩家公司使出渾身解數(shù)，好不容易才滿足部長大人的要求。不過，飛機(jī)承包商又來“添亂”了。

1987年末，飛機(jī)承包商的設(shè)計(jì)表明，由于戰(zhàn)機(jī)要達(dá)到軍方的要求（特別是航程的要求），就必須裝載更多的內(nèi)部燃油，從而使飛機(jī)的機(jī)翼面積加大，使得飛機(jī)的重量和阻力增大。這要求發(fā)動(dòng)機(jī)的推力增大20%，達(dá)到156千牛。因此，GE和PW在驗(yàn)證機(jī)階段分別研制了比以前大12%和15%的風(fēng)扇以增加推力，涵道比從0.25增加到0.30，但飛行驗(yàn)證試驗(yàn)仍采用原來小風(fēng)扇方案。1987年12月，出于重量、成本和維修的考慮，取消了反推力要求，著陸距離從620米增加到915米。

從上述簡單列出的美國軍方對ATF計(jì)劃主要性能計(jì)劃書的調(diào)整，我們可以從中看出每一次的調(diào)整都會(huì)對發(fā)動(dòng)機(jī)的研制造成一定的影響。這種莫名的調(diào)整有的是為了節(jié)約成本，有的是回避設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，但更多的是性能的不斷拔高。這也造成了尚在襁褓中的“猛禽”的戰(zhàn)力是直線上升，越來越強(qiáng)悍。而隨著紅色帝國的崩潰，競爭對手也陷入了多年的沉淪，從而導(dǎo)致了“猛禽”在初啼之時(shí)便處于“求敗”多年的“孤獨(dú)”之中。只有等到T-50和殲20的橫空出世，才讓“不勝寒”多時(shí)的“猛禽”在“高處”重有抖擻精神的動(dòng)力。

軍方這種不管是對“性能至上”的極致追求，還是“無理取鬧”的“賭氣”行為，“絕代雙驕”不但能游刃有余的應(yīng)對，且不時(shí)還能玩出絢爛奪目的驚艷技巧，由此可見GE、PW的實(shí)力之強(qiáng)。

1985年9月，PW開始驗(yàn)證機(jī)XF119（內(nèi)部稱PW5000）的零部件制造。第一臺(tái)XF119于1986年10月開始首次運(yùn)轉(zhuǎn)，第二臺(tái)于1987年5月開始運(yùn)轉(zhuǎn)。YF119和XF119的區(qū)別很小，主要有：在噴管、加力燃燒室和壓氣機(jī)前幾級上改用AlloyC鈦合金以減輕重量，提高了耐久性和安全性，葉尖加上耐磨涂層以提高性能和耐久性。飛行試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證承包商有技術(shù)能力實(shí)現(xiàn)它投標(biāo)所承諾的內(nèi)容，而不是發(fā)動(dòng)機(jī)飛行競爭。1989年1月，首臺(tái)飛行試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)完成初始地面試驗(yàn)，到1990年8月，完成飛行批準(zhǔn)試驗(yàn)。XF119/ YF119共完成了超過3000小時(shí)的試驗(yàn)。

PW的YF119是一種對轉(zhuǎn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

同時(shí)GE的驗(yàn)證機(jī)XF120（內(nèi)部稱GE37）于1987年5月首次運(yùn)轉(zhuǎn)，第二臺(tái)XF120驗(yàn)證機(jī)于1987年首次運(yùn)轉(zhuǎn)。在接下來的4年里，這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了各方面的性能測試。最后，YF119被選定為第四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)，并獲得F119編號。

第一臺(tái)XF119驗(yàn)證機(jī)于1988年下半年在阿諾德發(fā)動(dòng)機(jī)研究中心高空試車臺(tái)上經(jīng)過了125.5小時(shí)的試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)首先配裝普通噴管進(jìn)行測試，然后換裝可以提高戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性和生存性的二維矢量收斂擴(kuò)散噴管。

GE的驗(yàn)證機(jī)XF120發(fā)動(dòng)機(jī)是一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它在低功率時(shí)以大涵道比工作，獲得低的耗油率；高功率時(shí)以小涵道比工作，獲得大的推力。風(fēng)扇和核心機(jī)壓力的匹配通過加力裝置中的可變面積涵道引射器來實(shí)現(xiàn)。第一臺(tái)XF120沒有加力燃燒室，并裝普通噴管，1987年5月首次運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行了130小時(shí)的海平面試驗(yàn)和660小時(shí)的高空試驗(yàn)。第二臺(tái)XF120驗(yàn)證機(jī)1987年11月首次運(yùn)轉(zhuǎn)，主要驗(yàn)證加力裝置的操縱性和由碳碳復(fù)合材料制成的二維矢量收斂擴(kuò)散噴管的性能，共進(jìn)行了120小時(shí)的操縱性試驗(yàn)。

1989年2月，首臺(tái)YF120發(fā)動(dòng)機(jī)開始試驗(yàn)。為了滿足方案需求和與對手競爭，GE評估了各種更改方案。結(jié)果YF120的構(gòu)型和最終建議的工程和制造原型機(jī)很接近，風(fēng)扇空氣流量增加12%，以滿足推力增加和金屬噴管的冷卻要求。由于渦輪無級間導(dǎo)葉，熱端長度短，使冷卻空氣量比F110發(fā)動(dòng)機(jī)少30%。與F110相比，由于簡化了變循環(huán)結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)了維修性設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)零件減少了6.3%，零部件總數(shù)減少了40%。

GE的YF120是一種變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

YF120在YF-22和YF-23上總共飛行了59次，累計(jì)飛行147個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行小時(shí)，超過了超聲速巡航的速度指標(biāo)，并達(dá)到了60°的迎角。工作中無油門桿限制和發(fā)動(dòng)機(jī)失速。XF120和YF120共累計(jì)超過1900小時(shí)的試驗(yàn)。工程和制造原型機(jī)F120在1990年12月試驗(yàn)了21小時(shí)。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用第一級空心風(fēng)扇葉片、程序控制的風(fēng)扇涵道門和Ada控制軟件。

1990年3月，GE、PW各得到2.9億美元的合同，作為工程和制造發(fā)動(dòng)機(jī)階段的長期項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)。1990年秋天，兩架YF-22和兩架YF-23（YF-22由洛克希德/波音/通用動(dòng)力團(tuán)隊(duì)研制，洛克希德公司后與馬丁-瑪麗埃塔公司合并成為洛克希德-馬丁公司；YF-23由諾斯羅普/麥道團(tuán)隊(duì)研制，之后前者與格魯門公司合并成為諾斯羅普-格魯門公司，后者為波音公司并購——編者注）分別安裝YF119和YF120進(jìn)行飛行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)馬赫數(shù)1.43和1.58的不加力超聲速巡航，可以節(jié)省燃油30%。1991年1月2日，兩個(gè)團(tuán)隊(duì)正式提出原型機(jī)投標(biāo)，同年4月23日，空軍部長羅斯宣布，洛克希德公司獲得ATF飛機(jī)工程與制造發(fā)動(dòng)機(jī)（EMD）階段合同；PW在動(dòng)力系統(tǒng)競爭中再次擊敗GE，F(xiàn)119發(fā)動(dòng)機(jī)成為ATF項(xiàng)目的配套動(dòng)力。按照羅斯部長的說法，飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)勝出方案“以較低的成本向空軍提供了真正有價(jià)值的東西”，主要靠在技術(shù)方案和管理計(jì)劃上，具有低風(fēng)險(xiǎn)和低成本優(yōu)勢?？哲娊o的最后報(bào)告和羅斯部長的說法雖有不同，但表達(dá)的意思卻是一樣：“他們（洛克希德公司、PW）以較低的成本提供較好的能力，為空軍提供最合適的裝備……洛克希德公司和PW的投標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)低，成本也稍低”。對失敗者的評價(jià)，主要集中在勝利者優(yōu)點(diǎn)的對立面：認(rèn)為諾斯羅普/麥道的YF-23和GE的YF120的技術(shù)難度高，存在一定較大的風(fēng)險(xiǎn)，且投入較大。具體到發(fā)動(dòng)機(jī)上，軍方認(rèn)為F120的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗低，但重量較大，較復(fù)雜，這會(huì)增加維修問題。GE的發(fā)動(dòng)機(jī)在兩架飛機(jī)上驗(yàn)證了較高的超聲速巡航（馬赫數(shù)1.58）和最大速度。該公司在飛行試驗(yàn)中將達(dá)到高性能作為一個(gè)重要目標(biāo)；而PW則在對待風(fēng)險(xiǎn)方面比較謹(jǐn)慎?！氨M管有J-58變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，但它仍不追求變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)；盡管渦輪無級間導(dǎo)葉能帶來好處，但仍采用級間導(dǎo)葉。從一開始，PW在飛行試驗(yàn)計(jì)劃中就驗(yàn)證一種成熟而低性能的發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是高性能但不成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)。”

YF120和YF119兩型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)上的主要技術(shù)差別

YF-22和YF-23分別安裝YF119和YF120進(jìn)行了飛行試驗(yàn)

1991年8月3日，洛克希德公司獲得了95.5億美元的F-22飛機(jī)工程和制造發(fā)展的階段合同；PW獲得13.75億美元的工程和制造合同，包括制造9臺(tái)研制試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)行8900小時(shí)的驗(yàn)證試驗(yàn)、進(jìn)行7400小時(shí)的噴管試驗(yàn)、制造33臺(tái)（后減為27臺(tái)）的飛行試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行試驗(yàn)計(jì)劃現(xiàn)場保障、保障系統(tǒng)和以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的培訓(xùn)系統(tǒng)發(fā)展。

最終，YF-22在ATF計(jì)劃中擊敗了YF-23，這就是后來的F-22。圖為YF-22與F-22的對比

至此，吸引全世界目光的ATF計(jì)劃終于塵埃落地。洛克希德團(tuán)隊(duì)和PW笑到了最后。洛克希德公司憑借YF-22在ATF計(jì)劃中脫穎而出，擊敗了諾斯羅普公司和麥道公司的YF-23。后兩家公司都因?yàn)檫@次較量的敗北在以后的發(fā)展中背負(fù)著沉重的包袱。諾斯羅普公司后來和格魯門公司合并，組成諾斯羅普-格魯門公司才在后來的軍工寒潮中逃過一劫。而麥道公司就沒有這么幸運(yùn)了。在軍機(jī)領(lǐng)域，麥道公司曾經(jīng)是名符其實(shí)的龍頭老大：早年的F-4戰(zhàn)機(jī)壟斷美國?？哲妰纱笾髁?zhàn)機(jī)，且大量出口他國，成為抗擊紅色勢力的急先鋒；后來的F-15戰(zhàn)機(jī)更為拉風(fēng)，雖然問世30多年，但其風(fēng)頭直到近年才被F-22壓制；F/A-18“大黃蜂”戰(zhàn)機(jī)長期以來都是美國航母戰(zhàn)斗群中重要的構(gòu)成部分。不過YF-23的失敗，讓麥道公司失去未來軍機(jī)領(lǐng)域的制高點(diǎn)，在軍機(jī)方面從此一蹶不振。而在民機(jī)市場方面因決策失誤，遭到波音公司和空客公司的聯(lián)手圍剿，經(jīng)營也是慘淡一片。最終，被波音公司兼并，消失于歷史之中。而獲勝方又是另一番風(fēng)光。洛克希德公司憑借贏得ATF計(jì)劃之余威，在JSF計(jì)劃中，其F-35戰(zhàn)機(jī)又讓曾經(jīng)的合作伙伴波音公司的YF-32飲恨而歸，最終壟斷了美國兩大第四代隱身戰(zhàn)斗機(jī)市場，可謂是風(fēng)頭一時(shí)無兩。PW的YF119發(fā)動(dòng)機(jī)讓GE的YF-120品嘗失敗的滋味，在YF119基礎(chǔ)上發(fā)展而來的F-35戰(zhàn)機(jī)配套動(dòng)力F-135發(fā)動(dòng)機(jī)又讓GE和羅爾斯·羅伊斯公司（RR）的F-136發(fā)動(dòng)機(jī)兩手空空，可謂又一次實(shí)現(xiàn)了對GE的“雙殺”。不過，PW在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域一路高歌猛進(jìn)，但在民用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域卻是顧此失彼，遭到RR和GE的聯(lián)合打擊，當(dāng)年一路領(lǐng)跑民用動(dòng)力的優(yōu)勢喪失殆盡，至今仍未恢復(fù)元?dú)狻?/p>

PW雖然實(shí)現(xiàn)了對GE的“雙殺”，但美國國防部當(dāng)年飽受PW的“大爺態(tài)度”之苦，對失敗的YF120和F136發(fā)動(dòng)機(jī)并未放棄，仍傾以巨資支持GE加以完善，進(jìn)行進(jìn)一步的研發(fā)，以保持對PW的壓力。這也為美國第五代軍用發(fā)動(dòng)機(jī)大戰(zhàn)埋下了伏筆。GE在軍方的支持下，在美國的第五代發(fā)動(dòng)機(jī)大戰(zhàn)中已占據(jù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了對PW的技術(shù)反超。不過最終結(jié)果如何，讓我們拭目以待。

在F-22項(xiàng)目的支持下，F(xiàn)119發(fā)動(dòng)機(jī)研究繼續(xù)進(jìn)行。PW經(jīng)過研究后宣稱，ATF的任務(wù)需求并不需要變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)增加了不必要的重量和復(fù)雜性，風(fēng)險(xiǎn)高，研究和維修費(fèi)用大。而F119的設(shè)計(jì)是低風(fēng)險(xiǎn)的，大量采用成熟的技術(shù)。采用較大的風(fēng)扇后，相對于型號規(guī)范，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有以下的裕度：不加力推力增大10%、重量減輕64千克、燃油消耗降低2%、失速裕度增加20%～35%。

競標(biāo)ATF失敗后的諾斯羅普與格魯門公司組成了諾格公司，憑借B-2隱身轟炸機(jī)站穩(wěn)了腳跟

曾經(jīng)研制出F-4、F-15、F/A-18等經(jīng)典戰(zhàn)機(jī)的麥道公司最終被波音公司兼并

F119發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展歷程中的幾個(gè)重要里程碑

PW的YF119發(fā)動(dòng)機(jī)也獲得了F119-PW-100的正式編號

1992年6月，F(xiàn)119完成關(guān)鍵設(shè)計(jì)評審，1992年11月首臺(tái)EMD型F119發(fā)動(dòng)機(jī)開始試驗(yàn)。1992年12月，開始地面試驗(yàn)，1996年7月，首臺(tái)飛行試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)組裝完畢，1997年9月，交付飛行試驗(yàn)用發(fā)動(dòng)機(jī)；1997年9月7日，首架裝有EMD型F119的F-22戰(zhàn)機(jī)升空；1999年10月，完成空軍鑒定，美國空軍頒布F119發(fā)動(dòng)機(jī)的合格證書；2001年8月，批準(zhǔn)投入批量生產(chǎn)；2002年7月，批準(zhǔn)初步使用（此時(shí)試驗(yàn)時(shí)數(shù)已經(jīng)超過4000小時(shí)）；2003年3月，空軍批準(zhǔn)后勤保障系統(tǒng)；2003年8月，第一支飛行員訓(xùn)練部隊(duì)運(yùn)作；至2005年初，F(xiàn)119累計(jì)試驗(yàn)時(shí)數(shù)超過7500小時(shí)。2005年12月，第一支F-22/F119作戰(zhàn)部隊(duì)完成所有試驗(yàn)和評估，具備初步作戰(zhàn)能力，正式裝備美國空軍。至此，世界上第一款第四代隱身戰(zhàn)斗機(jī)在F119這顆澎湃心臟的支持下正式誕生。按照美國軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-SID-879，F(xiàn)119發(fā)動(dòng)機(jī)的第一種生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)被命名為F119-PW-100。（未完待續(xù)）

編輯：石堅(jiān)