普惠和通用电气的争论:F-35的严重“心脏病”该怎么治?


在7月落幕的2022年范堡罗航展上,两大发动机制造商普惠和通用电气继续就F-35的动力改进方案拿出了各自的观点:一个要更换新的发动机,另一个说只要做深度改进即可,可谓“针尖对麦芒”。

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而F-35的“心脏病”到底什么时候能好,却一时还看不到希望。


屡屡发作的“心脏病”


F-35战斗机自从服役以来就存在一系列问题。在所有问题当中,因发动机缺陷导致的问题尤其突出。

F-35使用的F135涡扇发动机演变自F119发动机,通过增大涵道比等措施进一步增大推力,最大推力可达191.35千牛。从数据指标来看,F135发动机显然推力迅猛。

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但与迅猛推力相伴的是多方面的缺陷:一方面,该发动机由于涵道比巨大(0.57,远高于F119的0.3),使其高空高速性能堪忧,导致F-35不具备超声速巡航能力。

此外,F135的可靠性也让用户很不满意。

2014年6月,一架F-35B在空中发生险情并紧急降落。事故被怀疑是由F135的一个油门阀缺陷引起。普惠事后对所有F135进行了筛查,发现数台发动机均存在这一隐患。

2014年6月23日,美国佛罗里达州埃格林空军基地的一架F-35A在起飞时突然起火,造成飞机严重损毁。美空军事故调查委员会(AIB)事后调查表明,该事故由F135发动机整体叶盘第三级风扇叶片碰磨所致。

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事后调查表明,F135第二级和第三级整体叶片转子之间的聚酰亚胺板密封过度,导致摩擦过热,致使发动机三级风扇叶片失效。

2018年9月28日,一架F-35B战斗机在美国南卡罗来纳州进行训练飞行时坠毁,飞行员成功逃生。这次事故使美国不得不停飞所有F-35,进行检查。

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2018年9月一架F-35B坠毁后附近居民拍到的事故现场。

美国政府问责办公室在2019年5月的一份报告中将这一事故的原因归为发动机燃油管制造缺陷,其在飞行中断裂导致发动机丧失推力……


维护难引发大规模“缺心”


在各种故障外,F135系列发动机差劲的维护性和供应链问题叠加在一起,也导致了更大范围的停飞。

2021年2月12日,美国国防部表示,F-35战斗机项目办公室正在努力解决普惠F135发动机短缺的问题,但至少需要几个月情况才会有所改善。

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根据该项目办公室的说法,这一问题主要原因是两个方面:



一是位于美国俄克拉荷马州廷克空军基地的F135发动机维护中心无法按计划完成该发动机的维护;



二是维护人员在“少数”F135发动机的动力模块中发现“转子叶片涂层过早损坏”,这带来了更多的工作量,造成积压。


一名美国国防部官员当时表示,F135的发动机短缺问题是一个“严重的战备问题”。按照他的估计,到2022年,大约5%到6%的F-35机队可能没有足够发动机可以使用,因为这些发动机需要定期维护,而且训练中随时会出现计划外的拆卸维修。

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美空军旗下因“缺心”而无法运行的F-35数量。

但是从美空军的表态来说,F-35的“心脏病”问题远非美国国防部官员“轻描淡写”的那样,而是严重得多——美国空军高层在2021年7月表示,由于维护问题,该军种旗下的40多架F-35A没有发动机——这个数字占其机队总数的近15%。

不同“药方”背后的心思

F135的问题不断,却给GE带来了千载难逢的机遇。在竞标时期,GE的F136发动机曾败于普惠的F135。

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曾经败北的F-136发动机。

现在,为了能够从普惠手中“虎口夺食”,GE趁着F-135频频发生问题,向美国防部提出了他们的方案:为F-35家族更换全新的变循环发动机XA100。

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XA100号称是世界上首台变循环发动机。

GE声称他们的XA100将使F-35的航程提高30%,加速度提高20%至40%,燃油效率提高25%,热管理能力提高100%。

不过截至目前,GE仅制造了两台XA100原型机。该项目负责人拒绝透露这些发动机在GE和美空军的设施上测试期间,进行了多少小时的运行,仅表示经过了“数百小时”的测试。

2021年9月,美空军部长弗兰克·肯德尔曾公开表示自己支持F-35的换发计划,尽管该计划造价不菲,且周期漫长。

对于换发会引起的成本问题,美空军表示未来XA100所节约的燃油可以抵消前期成本的上升。美国众议院军事委员会主席也表示,支持美空军对下一代空中优势计划(NGAD)的先进发动机技术的投资,转向F-35的新发动机。

对于换发周期,GE表示研制工作将于2030年左右完成,比空军提出的2027年延迟三年左右。

不过另一个问题则是,针对NGAD的新一代发动机无法用于F-35家族中的F-35B。为了尽快解决相关问题,美空军甚至提出可以独自承担换发相关成本。

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用于F-35B的发动机配有罗罗公司的垂直起降系统。

相比GE,眼下的“既得利益者”普惠,则有着不一样的打算。

虽然普惠也对NGAD计划中的新一代发动机XA101进行测试,但普惠坚持新一代发动机不适合F-35。理由非常简单:换发太贵了,且无法保证时间成本。

普惠的负责人甚至夸张地用“一百万年”来形容这个计划可能需要的时间成本,而“一百万年”的代价,仅仅为了解决一个所谓的“散热效率”问题。

相比之下,普惠发布了一款“增强型发动机套件”以解决F135发动机的热管理问题。但是对于F135发动机的其他安全问题,普惠则坚称自己的发动机“安全可靠”。

显然,普惠并不愿意把已经吞下去的蛋糕拱手让人——这不单单意味着经济上的损失,也可能带来一系列连锁效应。譬如美空军可能会在此后很长时间内都丧失对普惠产品的信心。尤其是面对美空军部长对换发计划的直接支持,普惠更迫切地需要表达自信,争取客户信任。

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F-35作为一款单发飞机,发动机的可靠性可以说其命门。对于美空军来说,这个问题已经到了不解决不行的地步。而来自普惠与GE的不同的解决方案,虽然有着各自的道理和逻辑,但对一款现役装备来说,都仅仅是不得已而为之的补救措施。

而这样的补救成效如何?仍有待观察。毕竟F-35已经装备全球多个国家和军种,未来任何一点变化都将牵一发而动全身。

排版:蓝风

策划 | 文案:李美静、云巅

编审 | 监制:武晨、王兰
看航空融媒体工作室出品


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