火心2000

作为美国强大力量的象征，航母一贯是展现“山姆大叔”肌肉的急先锋。航母在扮演这一角色时，其最大助力就是舰上部署的各种用途的舰载机，特别是性能优异的舰载战斗机。在冷战白热化时代，美国海军的F-14“雄猫”舰载战斗机可谓是展现美国国力的头牌明星，尤其是随着阿汤哥《壮志凌云》的宣传，更让许多军事爱好者为“雄猫”痴迷。

正是F-14战斗机的风头一时无两，美国航母上的另一舰载机F/A-18“大黄蜂”战斗机一直以来都让人忽视。F/A-18战斗机自服役以来，—直被F-14战斗机的光芒所遮蔽。同时又饱受航程不足等缺陷的限制，被戏称为“塑料虫”，在F-14战斗机面前是个十足的“跟班小弟”。但不可否认的是，“大黄蜂”战斗机是以成熟的设计、优良而可靠的特性，在服役初期故障率远远低于同时代的第三代战斗机。而其多用途性明显大大增强了航母舰载航空兵的作战灵活性。

（接上期）

F404发动机的国外“支援”行动

为法国“阵风”战斗机做“嫁衣”

20世纪80年代，在法国政府的主导下，达索公司开始为法国空军和海军研制“阵风”战斗机，斯奈克玛公司负责为该飞机研制动力系统——M88发动机。由于斯奈克玛公司的技术实力不足以按计划如期交付M88发动机，在“阵风”研发初期，达索公司采用了F404发动机作为过渡动力系统，进行飞发一体化设计和前期的飞行试验测试。

1986年，以两台F404发动机为动力系统的“阵风”战斗机通过了飞行试验测试，飞机与发动机的结合堪称“天衣无缝”，令法国军方和达索公司者IH-分满意。于是，达索公司向法国国防军购局（DGA）建议，采购一批F404发动机，用于装备“阵风”战斗机，并交付法国军方使用，等斯奈克玛公司的M88发动机研制成功后再对F404发动机和M88发动机进行全面的比较，择优选用。此建议也得到了法国军方的回应，也认可了这一方案。

不过，这个提议遭到法国政府的坚决反对。法国政府认为，作为联合国五大常任理事国之一，法国在国际上地位显赫，若是丧失“工业皇冠”航空发动机工业的主动权，那么在很多决定中会受制于人。同时，若航空发动机受制于人，那么即使自己能研发出世界一流的飞机，但其中最关键的一环却掌握在别人手中，那么法国历经千辛万苦才建立起来的航空工业将会失去最根本的支撑点。法国政府这种“宁愿性能低一些，也绝不会放弃自己的航空发动机工业”战略指导思想，值得所有后来者认真学习。

在法国政府的强力推进下，M88发动机于1989年研制成功。达索公司在“阵风”战斗机进入生产阶段选用了M88发动机作为动力系统，而将F404发动机还给了美国GE。正是有了这段“有借有还”的往事，美国人一直质疑法国人“抄袭”F404发动机的设计，但始终找不到确凿的证据。这也成为航空发动机工业的一段“八点档的肥皂剧”桥段。

为南亚“光辉”战斗机提供动力系统

1985年10月，印度政府根据军方的设想，正式开始研发新一代中型战斗机——“光辉”战斗机（LCA）。具体工作由印度航空航天发展局和印度斯坦航空公司负责。由于印度没有合适的发动机，只好为“光辉”战斗机选择美国的F404发动机作为临時动力系统，并计划等印度燃气涡轮研究院研制成功卡佛尔（Kaver）发动机后，在飞机的批量生产阶段更换国产发动机。

经过20多年的努力，2001年，“光辉”战斗机首飞，2007年开始投入使用。然而，“光辉”已飞，但卡佛尔发动机从1989年到2010年，经过20年的研发却未成功。最后，印度军方决定终止卡佛尔发动机的研制计划，选择GE的F404发动机及其增推型F414发动机作为“光辉”战斗机的动力系统。

一家独大后的“敲打”

F404发动机投入批量生产后，美国海军资助GE开展一项“性能增强”（BPE）研究开发项目，旨在将F404发动机单台推力提升10%～20%，用于美国海军的F/A-18战斗机的换发。为此，GE计划将F404BPE发动机的推力提升到了78千牛。F404发动机还被美国选用于X-29前掠翼飞机和X-31加强型作战飞机项目。用当时美国海军官方对F404发动机的评价来说：F404发动机是目前世界上最好的飞机发动机，GE是最好的供应商，他们生产的发动机不仅质量好，性能优越，而且完全按照合同进行交付。GE为其他供应商树立了很好的榜样。而随着F-14战斗机换装F110-GE-400发动机，在20世纪80年代后期GE已经几乎占领了全部的美国海军战斗机发动机市场。

正是旺的一家独大，当年PW因垄断F-15和F-16战斗机动力系统的“大爷”心态逐渐在旺内部生成。在和海军的谈判过程中，旺开始表现出不妥协和不让步的心态。这让美国海军感到无法接受。于是，海军想办法“敲打”一下这个一家独大的GE。

军方经过深思熟虑，在1987年准备给GE一点颜色看看。于是，美国海军决定将一份100台F404发动机的合同送给GE的“死对头”PW，并强制要求GE将F404发动机的图样以及两台完整的F404发动机样机交付PW，使PW成为F404发动机的第二家供应商。

对业界来说，美国海军的这种做法简直就是“畸形变态”做法。GE和PW作为航空发动机工业界的“冤家死对头”，不要说将一款成熟产品的详细资料交给对方，就是对等的双方合作都不肯坐下谈判。军方的这种做法简直就是“滑天下之大稽”。不过，美国海军仍然给出了一个冠冕堂皇的理由：因为F404发动机是美国海军强大的根本，也是海军战斗机的优异动力源泉，海军不能不对此采取重点保护的措施。这样，一旦GE的F404发动机供货速度达不到海军的需求水平，则海军可以启动PW设立的备用生产线。这理由听起来，绝对是从国家战略层面考虑，完全一副利国利民的态度，让任何利益集团都不能拒绝。当然，由于另起炉灶，PW制造的发动机成本肯定比GE的高，但美国海军愿意自掏腰包支付这些额外的开支，并留给他们一定的利润空间。PW眼看着天上掉下馅饼，岂不动心？立刻配合海军向GE施压，讨要F404发动机的生产线。

对于美国海军这样的“大度”，航空工业界除PW外的各方都认为美国海军就是蛮横无理、仗势欺人。GE的员工更是义愤填膺，纷纷走上街头，游行示威了整整两天，抗议美国海军的“邪恶、军阀”行径。不过，五角大楼当年吃足了PW独占市场的苦头，对GE的抗议是爱理不理，一面给以义正言辞的调查辞令，但暗里却支持美国“老水手”的做法。无奈之下，GE高层只好横下一条心来，与PW和海军这对“老冤家”“斗智斗勇”。

就在双方僵持不下之时，冷战大幕基本落下，美国国防费用大幅度减少，海军也相应地减少F404发动机的采购数量。眼看着到手的订单就要飞走，GE只好“赔本大甩卖”，向美国海军提出了愿意以超低、固定的成本价提供F404发动机，且价格低到让五角大楼和航空工业界都不敢相信。当然，这份让人“不敢相信”的价格因属于商业机密，至今尚未公开确切数字。但外界一致认为，GE以前的价格确实是“黑心宰客”行为。

面对GE的服软，美国海军也是见好就收，于1989年6月，决定立刻与GE签订合同，买断了F404发动机项目。即无限订购F404发动机，以满足当年以及未来6年的海军产品订购，直至该发动机被要求彻底停产为止。美国海军此次订购F404发动机的总价值超过了20亿美元。GE对外宣布的理由是：“我们只有最大限度地增大F404发动机的产量，才能最大限度地降低该发动机的成本，进而最大限度地满足海军的要求。当然，也只有GE才能做到这一点！”

GE与美國海军的这种“套路式”的“斗智斗勇”，让GE高层深刻认识到，客户永远都是“上帝”。而“上帝”之所以是“上帝”，是因为“上帝”不但是买家，更是“游戏规则”的制定者。只有让“上帝”感到满意，其产品才能卖得出去。

在国际市场上，F404、F404BPE发动机和F/A-18“大黄蜂”战斗机的订购遍地开花，先后有10个国家采购。这让GE“狠狠地赚上一笔”！

首台F404发动机于1976年12月运转，1978年5月完成试飞前合格试验。当年12月随首架F/A-18战斗机进行首飞。1979年6月F404发动机完成定型试验，1979年12月交付首台生产型发动机。

F404发动机的主要型别

F404-GE-400：基本生产型号，最大不加力推力4900ddaN，加力推力7120daN。用于F/A-18A/B/C/D战斗机，包括出口到澳大利亚、加拿大和西班牙的战斗机。同时还用于达索公司的“阵风”A验证机，格鲁门公司的X-29前掠翼验证机和罗克韦尔/MBB公司的X-31高机动性验证机。1981年2月进入美国海军和海军陆战队服役。

F404-GE-400D：F404-GE-400的无加力型号，最大起飞推力4800daN，1990年初提升到5780dan。采用简单喷管。用于诺斯罗普一格鲁门公司的A-6F原型机。

F404-GE-100：原编号为F404-GE-F1G1，其基本结构与F404型相同。主要用于诺斯罗普公司的F-20战斗机。主要区别是采用了多余度的燃油控制系统和单发的专门设计的附件。一个数字式电子装置作为机械液压装置的备份，可提供机械液压装置的90%的工作能力。此外，高压涡轮更换了新材料，涡轮盘采用了Inc0718材料替换了Rene95材料。叶片则采用了Renn80定向凝固合金，延长了寿命并改善了耐久性。不过，由于F-20战斗机并未有订单，最终于1986年取消了这个型号。

F404-GE-100D：F404-GE-100的无加力派生型号。最大起飞推力4800dan。采用单发控制系统和简单的喷管。用于新加坡的A-4SU和TA-4SU“超级空中之鹰”。

F404-GE-F1D2：美国洛克希德公司研发的F-117A“夜鹰”隐身战斗轰炸机的动力系统。无加力燃烧室，最大推力为4680daN。为了达到隐身效果，采用了特殊形状的扁平式喷管以达到低可探测性目标。F-117A战斗机共生产了59架，GE共交付了150台F404-GE-F1D2发动机。2008年4月，F-117A全部退出现役。

F404-GE-402：F404发动机的性能增强型发动机（BOE），推力比F404-GE-400提高了20%，加力推力达到了7900daN。热端部件检查间隔延长到2000小时，改善了燃油效率。EPE与基本型F404的通用性超过了95%。

F404-GE-402的主要改进措施包括风扇转速提高，涡轮进口温度提高65℃，更换了发动机高、低压涡轮转子和静子叶片的材料，燃烧室采用了隔热涂层，高压压气机采用钢机匣，并采用了由RM12改进而来的新型加力燃烧室。

F404-GE-402发动机项目于1989年启动，1991年7月首飞。当年11月开始批量生产，用于美国海军和海军陆战队、芬兰、科威特、马来西亚、瑞典和泰国的F/A-18C/D战斗机上。

F404-GE-102：F404-GE-402型发动机的改进型，最大起飞推力提升到7900daN，用于韩国的T/A-50“金鹰”教练/战斗机。单发结构，采用由F404-GE-400派生而来的多余度FADEC系统。该发动机于2001年通过鉴定，2002年8月随T-B0教练机完成首飞，2005年开始交付。

F404-GE-102D：单发用途的进一步派生型号，用于波音公司的X-45B和X-45C无人战斗机。

F404-GE-F1J1/RM-12：是由GE和瑞典的沃尔沃公司基于F404发动机联合研发的发动机。用于萨伯集团研发的JAS-39“鹰狮”战斗机。1 983年开始进行风扇、压气机、核心机和整机试验。1988年12月开始装在JAS--39战斗机上试飞，1 993年开始交付使用。该机在F404-GE-400基础上稍加修改，风扇流量增加到72.6千克/秒，燃烧室采用了隔热涂层，使涡轮进口温度和高压涡轮效率有所提高。采用了数字式电子控制器。发动机的加力推力为8050d～。

F404-GE-F2J3：RM12的推力增大型，加力推力提升到8168dan，用于印度的“光辉”战斗机原型机。首架“光辉”原型机于1995年11月出厂，2001年1月首飞。

F404-1N20：F404-GE-F2J3的进一步增推生产型，加力推力8508dan，用于LCA的首批生产型。2004年印度订购了首批17台F404-GE-IN20，2006年开始交付，2007年又增加了24台订单，用于进入印度空军服役的第一个LCA中队。

F412（F404-GE-F5D2）：是以RM12为基础研发的增推型号，用于美国海军新型先进战术飞机A-12的需要而研发的。1989年开始试验，起飞推力为8896daN。由于后来A-12战机项目被取消，F412项目也随之于1991年被取消。不过，该发动机设计中采用的许多新技术被应用到了F414发动机中。该发动机采用了加大的风扇，改进了核心机、加力燃烧室以及尾喷管，空气流量提升到72.5千克/秒。

F404发动机的结构与系统（F404-GE-400）

进气装置：带进气锥的环形进气口，有可调节进口导流叶片。

风扇：采用3级轴流式设计。带可调进口导流叶片。宽弦空心钛合金风扇叶片。第1级为32片，第2级为42片，第3级为52片。第1级风扇叶片带中间凸肩减振台。叶片均以燕尾形榫头与钛合金盘连接。风扇机匣采用PMR15复合材料制造。转速为13270转/分，增压比为3.5，平均级压比为1.337。

压气机：采用7级轴流式设计。进口倒流叶片和第1和第2级静子叶片可调。整体铸造钛合金中介机匣。前3级盘和静子叶片均采用钛合金材料制造。后4级盘为IN Super718，转子叶片则为Inco718。转子叶片用燕尾形榫头与盘连接。对开式钛合金内机匣，化学铣钛合金外涵机匣，直径为584毫米，长度为330毫米。

燃烧室：短环形。整体机械加工环形火焰筒和机匣。采用Hastelloy X合金和热障涂层。头部有18个铸造的涡流器和18个双锥燃油喷嘴。

加力燃烧室：6根起动喷油杆，24根喷油杆。内外涵、气流经“菊花瓣形”混合器混合。隔热屏和稳定器均采用HastelloyX合金制造，并采用了先进的热障涂层。

尾喷管：液压作动的收敛一扩散型喷管。

附件：发动机附件包括1个功率提取轴，4个交流发电机安装座，用于尾喷管控制和发动机润滑的滑油泵、主燃油泵、加力燃烧室及其控制装置。

控制系统：采用先进的FADEC系统。F404-GE-400/402带有电子控制装置（Euc）和液压主燃油控制装置（MFc）。F404-GE-100/100D/F2J3的ECU由数字发动机控制装置（DEc）替换。

点火系统：复式点火装置和火花塞。

F414系列发动机

在20世纪80年代，麦道公司随着F/A-18“大黄蜂”的稳定投产，赚得是盆满钵满。因此，该公司继续推出“大黄蜂”的改进型——“大黄蜂”2000，希望能得到更多的订单。这种飞机具有更大的机翼及安定面。两个携带附加内部燃油的机身部件，更大功率的发动机和改进的座舱。不过，麦道公司虽然几经努力，一切心血尽付东流。不但国外没有一个用户有意向购买，就连美国海军也是爱理不理，只是关注自己的隐身攻击机A-12战机。

不过，随着冷战的结束，美国大幅度调整国防经费，耗资无数且麻烦不断的A-12“复仇者”隐身攻击机于1991年被取消了。而为了填补航母舰载机的力量真空，海军对麦道公司在F/A-18C/D基础上升级改进的F/A-18E/F项目很感兴趣。而且相信他们能够为这种有低风险性的开发计划的改型飞机得到政治上的支持。

1992年5月12日，美国海军宣布购买F/A-18E/F的意向，整个计划费用估计为630亿美元。同时宣布了F/A-18E/F的诸多技术方案。1992年12月7日，签订了48.8亿美元的工程制造发展合同，要求生产3架不用于飞行的试验机、5架单座F/A-18E和2架双座型F/A-18F。此时，GE也得到了一项7.54亿美元的合同，用以研发新型的F414型发动机。至此，长期以来，一直存在于F-14“雄猫”阴影下的F/A-18“大黄蜂”家族终于迎来了自己高光时刻。10年后，“大黄蜂”家族在F-14战斗机逐渐退役后，一统美国海军航母甲板，即使F-35C“闪电Ⅱ”战斗机的到来，“大黄蜂”家族仍能凭借优异的性能在可预见的相当时间内仍能在美军航母甲板上占据一席之地。

作为“超级大黄蜂”F/A-18E/F的动力系统，F414发动机是GE从1991年开始，在F404发动机基础上，利用F412发动机、YF120发动机，以及GE当时能取得的诸多新技术而研发的加力式涡扇发动机，曾被称为F404EPE推力增长型。

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GE在研制F414發动机过程中采取的成熟措施：

为所有发动机提供备份发动机；

完成10000小时以上的研制试验，包括在首次飞行试验之前，完成3500小时并肩飞行的F-35C与F/A-18F的地面试验和1500小时的加速模拟飞行任务耐久试验；

重要的验证试验，如部件的应力试验、耐久试验和高空试验，是在试验计划的早期进行的；

初始飞行合格证（PFQ）试验是在红线温度下完成300小时加速任务模拟耐久试验，而不是以前的在比最高涡轮进口温度高35℃的温度下完成50～150小时的耐久验证试验；

在所有耐久性和疲劳试验的开始和结束阶段，增加了阶梯试验，以识别高循环疲劳问题；

小批量生产定型（LPQ）要进行]000小时的加速任务模拟耐久试验，替代F404 GS-402发动机传统的300小时耐久验证试验和600小时加速任务模拟耐久试验；

采用损伤容限设计，较采用传统低循环疲劳（LCF）方法设计的部件增大设计余度，减少关键部件早期故障；

实施包括裂纹扩展与低循环疲劳转子旋转试验的寿命验证计划，取代传统的旋转地坑和整台发动机试验，以防止F404发动机出现外场故障；

在固定费用+奖惩费用计划环境下，减少合同商进行实际试验的需要。F414发动机研制进展简介

由于有了F404发动机、F412发动机以及GE在民用发动机领域所取得诸多先进技术，F414发动机的进展比较顺利，首台（001）发动机比原计划提前两周于1993年5月20日便进行了首次试车，第二天便达到了100%的转速。1993年共有4台发动机进行了试车（包括1台发动机在AEDC进行了160小时高空台试验，另一台进行了165小时持久试车），累计试验了1000多小时：到1994年底有8台发动机用于地面试车，累计试车时间达到了4300小时；1995年底开始有21台发动机用于包括7架飞机在内的飞行计划。

1994年6月17日，F414发动机通过了关键设计评审（CDR），1998年12月第一架生产型交付美国海军：2001年进入服役。

F414发动机的台架试验于1993年5月，GE在不同地点，利用一些可用设备和专用设备，对14台发动机进行了10000小时的地面试验。其中，环境试验是在美国海军航空战术中心（NAWC-AD）特伦顿基地进行的；可生存性试验是在NAWC-AD“中国湖”基地进行的；陀螺试验是在NAWC-AD莱克赫特基地进行的；高空试验是在阿诺德工程研制中心的试验设备上进行的；包括加速耐久试验在内的多种试验都是在GE进行的。

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F414发动机的诸多试验

F414发动机在研发过程中，为了减少费用和风险，以及投产后减少更改设计，进行了一系列试验（主要由GE和美国海军主持），包括全尺寸的部件试验与整台发动机试验。具体内容有：全尺寸部件试验；首台发动机试车（PETT）；首飞前定型试车（PFQ）；飞行试验；小批量定型试车（LPQ）及大批量投产定型试车（FPQ）。

在首台发动机试车中，F414发动机的全尺寸部件（包括风扇、高压压气机、燃烧室、低压涡轮、加力燃烧室及可调尾喷管等）试验是减少风险的关键措施。不过，由于这些部件有很多都是在以前型号中得到成熟验证，因此在F414发动机试验中并未试验（例如，高压涡轮就是在F412发动机上得到验证）。在风扇及高压压气机部件试验台的试验中，需要验证流量、效率、喘振裕度及气动性能。燃烧室部件试验要验证效率、压力损失及出口温度场。

在整机试验中，为了全面得到F414发动机的性能，GE共投入了14台发动机（另有10台备份）进行地面试车。飞行试验投入了21台发动机，共7架飞机。在正式装上飞机试验之前，发动机共试车6523小时，总的试车时间达到了10164小时。

作为业界顶级存在，GE具有十分丰富的发动机研发经验。因此，GE根据F404发动机和F412发动机的研发经验，向军方建议应尽早对零部件进行应力试验、耐久性试验与高空试验，及早发现其存在的设计及制造缺陷。军方根据GE的建议，在FETT试车时便完成这一工作。结果表明，其应力水平在允许范围内。另外，还安排第2台发动机开始进行加速模拟任务持久试车（ASMET）试车，以便尽早地判定其耐久性；用第3台发动机进行高空台试验，以确定在F/A-18E/F战斗机整个飞行包线内的F414发动机性能、适应性以及过渡态的响应特性。

GE在F414发动机进行各项试验之时，并采用了计划在场外飞机上使用的检测系统对所有部件的寿命进行追踪记录，不仅自动录取了所需数据，同时也考验了这种飞机用的检测系统。

8台用于地面试验的发动机分别为：001号第一台试车用发动机，主要进行应力和机械性能试验；

002号主要进行耐久性试验；

003号在AEDC进行高空臺试验；

004用以校准各试验舱的仪表；

006进行ASMET，1994年1月～4月进行；

007号AEDC进行高空台试验；

008号用于高压涡轮的应力试验与传热演示，安装许多测试感应器和仪表；

009号用于耐久性试验，1994年7月开始。

GE在研发F414发动机之时，充分吸收F404发动机的高达400多万小时的使用经验。当然，GE在研发F414发动机时也不吝啬自己所取得先进技术，并博采众家之长，倾力打造这款新型发动机。为了增大风扇流量，风扇直接采用与瑞典合作研发的RM-12发动机的风扇，使空气流量较F404-GE-400增大16%；最具技术含量的核心机直接采用下马的F412发动机的核心机；燃烧室和高、低压涡轮的寿命高达2000小时；先进的加力燃烧室和FADEC系统是从F120发动机发展而来的；尾喷管直接采用F110-GE-129发动机；除此以外还运用了诸多民用发动机的一些研制管理经验和经过验证的技术，比如并行工程研制方法，建立了40多个多功能小组，负责较复杂的部件设计研发工作。这些措施不仅使F414发动机的研制工作投资较少，耗时短，而且发动机的性能较F404提升很高：推力增加35%，达到了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；同时，耗油率也下降了许多。不过，虽然F414的整体性能较F404得到了质的提升，但是尺寸却相同，方便了这款发动机的互换升级。

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整体叶盘在F414发动机上的应用

GE在研制F414发动机时采取了当时公司已经成熟的叶盘技术。在它的3级风扇中，2级和3级采用了整体叶盘的结构；在7级高压压气机中，前3级采用了整体叶盘。

GE在整体叶盘应用上发展了一种加工整体叶盘的新工艺，即电化学加工（ECM）的加工方法。这项技术是GE在20世纪70年代末研制T700（民用型为CT7）涡轴发动机中采用。T700发动机的前5级轴流式压气机的转子全部采用整体叶盘，当时采用了五座标数控铣床来加工叶片，加工既费时，成本也高昂。1985年，该公司与LehePrecision Inc公司合作发展了ECM加工整体叶盘叶片的加工方法，用以加工T700的钢制整体叶盘，取得了良好的效果，遂加以改进，用于别的发动机上。此后，GE在发展YF120发动机时用此项技术加工钛合金的整体叶盘，还为GE23A与CFE738等发动机加工整体叶盘。F414的5个整体叶盘也采取这一技术进行加工整体叶盘。

采取电化学加工技术加工整体叶盘的优势：

与用五座标数控铣床加工相比。可以大量减少加工工时（可以减少85%，若是加工长度更长的风扇叶片省时更多）；

可以避免叶片中产生的残余加工应力；

叶片的粗加工即在坯料上开出的叶槽、半精加工和精加工均可用这种技术加工，加工后不必进行手工抛光。且加工出来的部件的叶型厚度公差为±0，01毫米，型面公差为±0，01毫米；

降低发动机的整体重量。采用整体叶盘后，风扇转子可以减重20，43千克，高压压气机转子可以减轻3，63千克，支承转子的结构也将减重；

提高发动机的整体性能。由于减小了气流在榫槽中的泄露，以及级间叶根处的容腔减小，使气流在容腔内的回流少而提高了整体的效率；

减少了发动机的整体零部件数量。相比较于F404，零部件数量大约减少了484件，不仅可以降低生产成本，还可以大幅度提升发动机的可靠性；

提升发动机的寿命。由于气流不会通过榫槽缝隙向前逸流，降低了前轮盘的温度，延长了部件的使用寿命。

GE还根据F404发动机外场使用中外物打伤叶片损伤的统计，有针对性的发展了一套修理方法。由于有了整体叶盘的修补方法，加上根据F404被外物打伤叶片的统计，GE对F414采用了整体叶盘后的全寿命期费用（LCC）进行了仔细分析计算。分析表明，采用整体叶盘后不会增加F414的LCC，即采用整体叶盘后为F414带来的效益明显高于付出的代价。为此，在F414发动机上采用了5个整体叶盘。

F414发动机的风扇的第2、第3级均采用了由Ti7合金制造的整体叶盘，且两个整体叶盘还焊接在一起，形成整体转子；高压压气机前3级也采用了整体叶盘，1级和2级由Ti7合金制造，且焊接在一起，3级则用Inco718钛基合金制造。将几个整体叶盘前后串成一体的设计，是F414比EJ200前进一大步的表现，它能进一步降低转子的重量，并能提高发动机的耐久性。

F414的整体叶盘研制中，应用了同期工程的系统工程管理程式，专门为它组织了几个综合生产与发展小组，全面考虑整体叶盘的设计、选择、生产、使用寿命、可靠性与修复工艺等，使得在设计完成时，就能全面达到所要求的寿命、质量、可靠性、维修性与成本等目标。

F414发动机在发展整体叶盘结构所做的工作及获得成果，代表了20世纪90年代的水平，但它仍未在风扇第1级处采用。但是，随后的发展中，GE为其旗下诸多发动机采用了整体叶盘结构。可能在以后的发展中为F414后续型号采取这个技术。

GE针对F414发动机的推力提升计划，并不是一步到位，而是分为两步走计划，每走一步都是根据当时所掌握的最新、最成熟技术进行改进升级，并不一味地追求先进技术。总体来说，F414发动机的推力较F404发动机提升10%～20%。

按照事先的計划，第一步将推力先提升10%。根据此计划GE为F414的核心机材料加以改进，提升了涡轮前温度，以及采用了先进的6级高压压气机。第二步将推力提升15%～18%。采取了改进的核心机、更大的风扇和新的低压涡轮，其外形尺寸仍然与F414发动机基本型相同。最终改型将使推力比414基本型提升30%，通过采用新的2级低压涡轮、改进核心机和更大的风扇来实现。

2004年，GE开始对提高核心机性能的发动机进行试验，6级高压压气机的前3级为整体叶盘结构，可使燃气流量增加5%，并使效率提高3%。压气机和新的高压涡轮设计在同一台F414发动机上进行试验。

F414发动机的主要型别

F414-GE-400：为F/A-18E/，F“超级大黄蜂”基本型研制的发动机。1 991年开始研制，1993年5月20日首次运转。GE在F41 4的工程和制造发展阶段共设计和制造了14台发动机，完成了10000小时的地面试验，投入飞行试验的发动机则有21台。1995年11月20日随F/A-18E完成首飞。截止到1997年4月，32台发展型发动机共运转了超过13000小时，包括安装在F/A-18E/F上进行的1000小时以上的飞行试验，获得了美国海军的有限生产许可证明，并进入了低速初始生产阶段。

F41483E：F414-GE-400的耐久性增长型。最大不加力推力6672daN，加力推力11743daN。采用全新的高压核心机。新压气机为6级，采用三维气动力设计的叶片，空气流量增加了5%，效率提升了3%。翻修间隔也由4000小时增加到6000小时。新的高压涡轮叶片同样采用三维气动设计，涡轮盘和叶片采用与F136相同的材料，效率可提高2%，涡轮前温度提高83℃，同时寿命从2000小时延伸到了6000小时。其他改进包括采用低排放燃烧室和改进的排气框架。2004年底，首台采用新核心机的F414发动机开始试验，中间推力和最大推力均提高了15%左右。但GE仍不满足。进入21世纪后，其利用在民用发动机上取得的新技术又对F414进行改进升级。例如，将风扇的叶片进行改进升级，改为两级前掠结构，于2000年进行首次试验。两年后，又将风扇叶片改为整体叶盘结构（采用摩擦焊技术制造）。新风扇的采用，使得发动机的中间推力和最大推力再次提升了20%。另外，还有可能采用由碳纤维复合材料制造的高压涡轮导向叶片，并在降噪和降低排放方面进行一系列的优化改进。2006年12月，GE宣布F414先进技术验证机XTE77/SE2成功完成台架试验，其中采用了整体叶盘风扇和新的高压涡轮。

F414M：F414-GE-400的单发型号。加力推力将为750daN，用于EADS公司MAKO轻型超声速教练/攻击机。同时，还签约瑞典的沃尔沃公司为该发动机的合作研发伙伴。2003年1月，GE与EADS公司就MAKO系列项目签署了合作协议。

技术数据（F414-GE-400）

加力推力（daN）：9786

中间推力（daN） 6564

推重比 8，91

空气流量（kg/s） 78.0

涵道比 0.27

总增压比 30

直径（m）889

长度（mm） 3912

干质量（kg） 1120

F414发动机的结构和系统

进气装置：带进气锥的环形进气道，共17个前倾的径向支板，前部固定、后部可调。

风扇：3级轴流式设计。第1级风扇叶片为可拆卸式，带中间凸肩。第一级静子叶片可调。第2、第3级转子为整体叶盘，采用惯性摩擦焊制造，材料为Ti17。水平对开风扇机匣采用黑色PMR-15复合材料制造。F414的风扇继承了F404风扇的高增压比、低展弦比、大稠度和高叶尖切线速度的特点，但空气流量增大了16%，因为进口直径有所增大，增压比提升了15%，是GE研制的3级风扇中最高的，且具有较好的抗鸟撞击和外物击伤的能力。3级静子叶片与工作叶片均按照三维气动设计。

压气机：采用7级轴流式设计。采用GE23A技术验证机的核心机技术。前3级转子为整体叶盘结构，带可调进口导流叶片。采用整体叶盘结构后，后两级风扇和前3级高压压气机的重量分别减轻20.43千克与3.63千克。第1、第2级静子叶片可调。前两级转子叶片材料为Ti7、第3级为Inc0718。后4级转子叶片通过燕尾形榫头与盘连接。

燃烧室：采用环形设计。带有热障涂层的多孔火焰筒，材料为HastelloyX。火焰筒上的孔采用激光打孔。有18个双锥燃油喷嘴和18个铸造的涡流器。

高压涡轮：1级轴流式。采用无螺栓挡板结构。转子叶片和导向器叶片均为单晶材料制造，叶身上有物理气相沉积的隔热涂层。涡轮前温度可提高111～160℃以应付短暂为了最大推力情况。

低压涡轮：采用1级轴流式设计。采用无螺栓挡板结构。空气冷却的转子叶片和导向器叶片均为单晶材料制造，并采用物理气相沉积的热障涂层。为驱动更大尺寸的风扇，采用先进的气动技术对低压涡轮进行了重新设计。

加力燃烧室：由YF120发动机上派生而来。采用先进的设计技术，提高了加力推力。火焰稳定器由中心环状“V”形稳定器与12根径向稳定器组成，每根径向稳定器均带有隔热罩。其内通有风扇后引来的空气进行冷却，以降低其中的温度梯度，提高耐久性。中心环状“V”形稳定器为非冷却结构，沿四周做成12段，以便工作时允许自由膨胀。采用换新环状“V”形稳定器可保证小加力比时获得稳定的燃烧。整套火焰稳定器可以在机体内换装（排除非冷却状态）。该加力燃烧室层安装在F404/RM12发动机上进行试验，到1993年底已经进行了550小时的试车，其中加力燃烧室工作了152小时，进行了9300次点火试验；高空试验也积累了100小时的试验。该加力燃烧室设计寿命为2000小时，5700次点火。

尾噴管：收敛一扩散型。可换装轴对称或二元矢量喷管。在GE所有的军用发动机中，F414的加力燃烧室直接由该公司最先进的YF120发动机演化而来，因此其效率最高，这是因为用于调节喷口鱼鳞片的冷却空气较少。然而这对喷口的寿命带来了诸多影响。因此，试验时间做出了整体的规划。经过计算与分析，在上述工作中，F404的主喷口可以满足F414的寿命要求，副喷口则需要加以改进。为此，将其调节片、封严片设计成可拆卸的双层结构，即在主承力结构底板上加装用耐温性能更好的金属材料制成的盖板。后来，经过诸多试验，GE为F414发动机的副喷口的封严、调节片均采用了整套陶基复合材料（CMC）制作（这是GE在生产型发动机上的首次应用）。经过F414发动机的验证，GE在后来为F404、F110发动机的改型中均采用了CMC喷口。

控制系统：采用FADEC系统。从YF120发动机发展而来的。该系统控制风扇和压气机变几何形状、可调排气喷管（VBN）作动器以及主燃烧室和加力燃烧室的燃油燃烧状态，还将发动机状态监控数据送至战斗机的计算机中。该系统的两条控制通道都位于安装在发动机上的由燃油冷却的同一控制台上。（续完）

编辑：石坚