普惠和通用電氣的爭論:F-35的嚴重“心臟病”該怎么治?


在7月落幕的2022年范堡羅航展上,兩大發動機制造商普惠和通用電氣繼續就F-35的動力改進方案拿出了各自的觀點:一個要更換新的發動機,另一個說只要做深度改進即可,可謂“針尖對麥芒”。

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而F-35的“心臟病”到底什么時候能好,卻一時還看不到希望。


屢屢發作的“心臟病”


F-35戰斗機自從服役以來就存在一系列問題。在所有問題當中,因發動機缺陷導致的問題尤其突出。

F-35使用的F135渦扇發動機演變自F119發動機,通過增大涵道比等措施進一步增大推力,最大推力可達191.35千牛。從數據指標來看,F135發動機顯然推力迅猛。

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但與迅猛推力相伴的是多方面的缺陷:一方面,該發動機由于涵道比巨大(0.57,遠高于F119的0.3),使其高空高速性能堪憂,導致F-35不具備超聲速巡航能力。

此外,F135的可靠性也讓用戶很不滿意。

2014年6月,一架F-35B在空中發生險情并緊急降落。事故被懷疑是由F135的一個油門閥缺陷引起。普惠事后對所有F135進行了篩查,發現數臺發動機均存在這一隱患。

2014年6月23日,美國佛羅里達州埃格林空軍基地的一架F-35A在起飛時突然起火,造成飛機嚴重損毀。美空軍事故調查委員會(AIB)事后調查表明,該事故由F135發動機整體葉盤第三級風扇葉片碰磨所致。

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事后調查表明,F135第二級和第三級整體葉片轉子之間的聚酰亞胺板密封過度,導致摩擦過熱,致使發動機三級風扇葉片失效。

2018年9月28日,一架F-35B戰斗機在美國南卡羅來納州進行訓練飛行時墜毀,飛行員成功逃生。這次事故使美國不得不停飛所有F-35,進行檢查。

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2018年9月一架F-35B墜毀后附近居民拍到的事故現場。

美國政府問責辦公室在2019年5月的一份報告中將這一事故的原因歸為發動機燃油管制造缺陷,其在飛行中斷裂導致發動機喪失推力……


維護難引發大規模“缺心”


在各種故障外,F135系列發動機差勁的維護性和供應鏈問題疊加在一起,也導致了更大范圍的停飛。

2021年2月12日,美國國防部表示,F-35戰斗機項目辦公室正在努力解決普惠F135發動機短缺的問題,但至少需要幾個月情況才會有所改善。

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根據該項目辦公室的說法,這一問題主要原因是兩個方面:



一是位于美國俄克拉荷馬州廷克空軍基地的F135發動機維護中心無法按計劃完成該發動機的維護;



二是維護人員在“少數”F135發動機的動力模塊中發現“轉子葉片涂層過早損壞”,這帶來了更多的工作量,造成積壓。


一名美國國防部官員當時表示,F135的發動機短缺問題是一個“嚴重的戰備問題”。按照他的估計,到2022年,大約5%到6%的F-35機隊可能沒有足夠發動機可以使用,因為這些發動機需要定期維護,而且訓練中隨時會出現計劃外的拆卸維修。

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美空軍旗下因“缺心”而無法運行的F-35數量。

但是從美空軍的表態來說,F-35的“心臟病”問題遠非美國國防部官員“輕描淡寫”的那樣,而是嚴重得多——美國空軍高層在2021年7月表示,由于維護問題,該軍種旗下的40多架F-35A沒有發動機——這個數字占其機隊總數的近15%。

不同“藥方”背后的心思

F135的問題不斷,卻給GE帶來了千載難逢的機遇。在競標時期,GE的F136發動機曾敗于普惠的F135。

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曾經敗北的F-136發動機。

現在,為了能夠從普惠手中“虎口奪食”,GE趁著F-135頻頻發生問題,向美國防部提出了他們的方案:為F-35家族更換全新的變循環發動機XA100。

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XA100號稱是世界上首臺變循環發動機。

GE聲稱他們的XA100將使F-35的航程提高30%,加速度提高20%至40%,燃油效率提高25%,熱管理能力提高100%。

不過截至目前,GE僅制造了兩臺XA100原型機。該項目負責人拒絕透露這些發動機在GE和美空軍的設施上測試期間,進行了多少小時的運行,僅表示經過了“數百小時”的測試。

2021年9月,美空軍部長弗蘭克·肯德爾曾公開表示自己支持F-35的換發計劃,盡管該計劃造價不菲,且周期漫長。

對于換發會引起的成本問題,美空軍表示未來XA100所節約的燃油可以抵消前期成本的上升。美國眾議院軍事委員會主席也表示,支持美空軍對下一代空中優勢計劃(NGAD)的先進發動機技術的投資,轉向F-35的新發動機。

對于換發周期,GE表示研制工作將于2030年左右完成,比空軍提出的2027年延遲三年左右。

不過另一個問題則是,針對NGAD的新一代發動機無法用于F-35家族中的F-35B。為了盡快解決相關問題,美空軍甚至提出可以獨自承擔換發相關成本。

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用于F-35B的發動機配有羅羅公司的垂直起降系統。

相比GE,眼下的“既得利益者”普惠,則有著不一樣的打算。

雖然普惠也對NGAD計劃中的新一代發動機XA101進行測試,但普惠堅持新一代發動機不適合F-35。理由非常簡單:換發太貴了,且無法保證時間成本。

普惠的負責人甚至夸張地用“一百萬年”來形容這個計劃可能需要的時間成本,而“一百萬年”的代價,僅僅為了解決一個所謂的“散熱效率”問題。

相比之下,普惠發布了一款“增強型發動機套件”以解決F135發動機的熱管理問題。但是對于F135發動機的其他安全問題,普惠則堅稱自己的發動機“安全可靠”。

顯然,普惠并不愿意把已經吞下去的蛋糕拱手讓人——這不單單意味著經濟上的損失,也可能帶來一系列連鎖效應。譬如美空軍可能會在此后很長時間內都喪失對普惠產品的信心。尤其是面對美空軍部長對換發計劃的直接支持,普惠更迫切地需要表達自信,爭取客戶信任。

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F-35作為一款單發飛機,發動機的可靠性可以說其命門。對于美空軍來說,這個問題已經到了不解決不行的地步。而來自普惠與GE的不同的解決方案,雖然有著各自的道理和邏輯,但對一款現役裝備來說,都僅僅是不得已而為之的補救措施。

而這樣的補救成效如何?仍有待觀察。畢竟F-35已經裝備全球多個國家和軍種,未來任何一點變化都將牽一發而動全身。

排版:藍風

策劃 | 文案:李美靜、云巔

編審 | 監制:武晨、王蘭
看航空融媒體工作室出品


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