F-35闪电II----一场空中战斗的革命

F-35 Lightning II An Air Warfare Revolution

F135在西棕榈滩的生产

亚当斯还透露,2014年4月,普.惠已经交付了第145台F135。这一总数包括第一台F135(实际上是第137台,5月份,它被送往诺瓦拉的卡梅里F-35总装检查工厂----普.惠公司在靠近西棕榈滩的佛罗里达大沼泽地建立了一条全新的装配线。这条新生产线位于康涅狄格州米德尔顿的大型制造厂,在占地9.7万英尺²(9011米²)的新厂房内,这条新生产线与普.惠公司的第一条F135总装线相得益彰。迪珀纳称,两条F135最终装配线都是“脉冲式”的。这意味着每台发动机在装配线上停留一段时间,进行一系列装配操作,然后再前往下一装配线。这与大多数商用涡扇发动机的现代装配线(包括普.惠公司的新PW1000G齿轮传动涡扇发动机)形成鲜明对比,后者的生产线即使非常慢,也会不断移动。技术员必须不断变换位置,以便在特定的装配操作过程中与每台发动机保持一致。

普惠公司在20世纪50年代首次进驻西棕榈滩,作为一个远程设施,它可以在那里开发和测试响亮的航空发动机。作为该设施最早的项目之一,普惠公司于1956年开始在液氢燃料发动机上进行试验,为拟议中的洛克希德CL-400“阳光计划”2.5马赫高速侦察机提供动力,该飞机的飞行高度为10万英尺(304800米),可是美国空军于1958年取消了阳光计划,认为其成本太高、危险性太大,但普.惠公司也在西棕榈滩开发并测试了著名的J85涡轮喷气式飞机,这台发动机为3马赫的洛克希德YF-12、D-21和SR-71侦察机提供动力。同时,普.惠公司为“阳光计划”所生产的液氢发动机工作并没有白费:它所获得的设计知识和技能使公司从1959年起在西棕榈滩制造了极为成功的RL-10低温火箭发动机----最初是通过普惠公司的空间推进分部,但最终成为了普.惠火箭发动机分部。

2008年4月10日,一台F135-PW-600发动机正在西棕榈滩设施的试验台上进行测试。

普.惠公司于2013年将其火箭发动机业务出售给通用集团,后者将其与Aerojet子公司合并,形成Aerojet火箭动力。普.惠公司继续致力于其西棕榈滩项目。该公司仍在现场运营着其最大的发动机测试中心,该中心的规模和距离使其非常适合测试F135----有史以来噪音最大音量的涡扇发动机之一----以及F-35B相关的罗尔斯.罗伊斯升力系统和Aerojet的火箭发动机。普.惠公司新的F135装配线位于空客A320系列PW1100G-JM齿轮传动涡扇发动机最终装配线旁边。同时,联合技术公司的子公司西科斯基在附近经营着一条S-70/H-60黑鹰军用运输直升机的装配线。西棕榈滩试验和制造厂周围是一大片受保护的沼泽地,亚热带湿地上每天都能看到鳄鱼在路边晒太阳,受保护的鸟类和动物于该地区游荡。

未来的F135发动机生产

2014年中,普.惠公司继续面临困难,不知道F135发动机何时才能达到预期的125至150台的年产量水平,然后在20世纪20年代的某个时候达到200台以上的最终年产量,迪佩纳说,从每年生产50台发动机到交付多达150台发动机的突然转变,对普.惠公司来说不成问题。

他说:“在试图建立普.惠对预期的突然增长的安排时,最重要的问题是你什么时候扣动扳机。”为了应对生产需求的快速增长,普.惠及其许多供应商将不得不投资于新的基础设施、额外的工具以及更多的长轴加工和铣削装置。最重要的是,他们还需要提前做好安排,以确保为F135的许多零部件制造的合金和复合材料囤积所需的更多原材料。迪佩纳认为,原材料问题意味着普.惠公司需要提前18至24个月通知增产,这将是目前F135装配率的三倍,以做好充分准备,并确保供应商也这样做。他证实,普惠已经有了必要的装配量,以适应产量的增加。

“贝内特(接替博利出任普.惠军用发动机公司总裁的克罗斯韦尔)目前正在与国防部洽谈小批量初始生产型第7和第8批次的生产率,”迪珀纳5月20日说,他补充道,这些小批量初始生产型第批次可能持续一年左右。他对F135产量何时提升的最佳猜测是在小批量初始生产型第8批次完成后。“很可能第9和第10批次是我们开始看到需求显著增长的地方。”当F135的生产率最终提高时,这将使迪佩纳松一口气。虽然两条F135总装生产线“今天以非常稳定的速度交付”,但产量的提升将使普.惠公司的F135生产员工高度投入且积极参与。这也将有助于确保该公司不会失去在制造世界上最强大和最复杂的发动机方面已经获得的宝贵经验、技能、知识。

2007年7月26日,一台F135-PW-600正在加力或增强推力状态下试车。

罗尔斯.罗伊斯的升力系统

F-35项目最显著的特点之一是,当垂直起降型F-35B悬停时,其推进系统在没有开加力的情况下产生的推力与发动机在开加力的情况下向前飞行时产生的推力几乎相同。悬停模式下,F-35B的发动机必须产生40650磅(180.8千牛)的垂直推力,而在常规飞行中,它可以产生27000磅(120.1千牛)的净推力和41000磅(182.4千牛)加力推力。以F135为动力的F-35B依靠两个系统来实现高水平的垂直推力。首先是它的全权数字发动机控制(FADEC:Full Authority Digital Engine Control)单元——由BAE系统公司制造并连接到发动机上,但在普.惠公司专有的全权数字发动机控制软件计算机上运行。悬停飞行中,全权数字发动机控制的计算机使发动机工作更努力,在不开加力的情况下,将净推力从28000磅增加到39400磅。

其次,F-35B依靠罗尔斯.罗伊斯的升力系统。它由几个主要部分组成,首先是升力风扇,一个水平安装的风扇单元,位于F-35驾驶舱后面。直径53英寸(1346毫米),深度50英寸(1270毫米)的升力风扇通过机身顶部直径为51英寸(1295毫米)的进气口吸入冷空气,并使其加速以产生垂直升力。升力风扇进气道被洛克希德.马丁公司制造的一扇大门(绰号“57雪佛兰引擎盖”)覆盖,铰链连接位于升力风扇进气道尾部的飞机结构上。它只在F-35B悬停、执行短距离起飞或水平和垂直飞行过渡时打开。升力风扇有两个反向旋转的风扇涡轮,一个位于另一个的正上方。罗尔斯.罗伊斯当时负责升降系统的总工程师加雷斯.琼斯(Gareth Jones)在2011年告诉《AIR International》杂志,每一个风扇都是一个整体叶盘,上部风扇包含24个空心钛叶片,下部风扇包含28个实心钛叶片。每个风扇由单独的锥形齿轮系统驱动(锥形齿轮允许水平轴的扭矩通过通过90°角传递到垂直轴上)。