F-16/101,衍生型战斗机发动机

衍生型战斗机发动机项目

  罗克韦尔的 B-1A“枪骑兵”远程战略轰炸机安装了 4 台 13,928 千克推力的 GE F101 涡扇发动机。1977 年吉米•卡特总统决定在生产出 4 架样机后终止 B-1A 项目。

B-1B 使用的 F101-GE-102 涡扇发动机结构图

  为了给 F101 寻找新的客户,GE 通过衍生型战斗机发动机(DFE)项目中把 F101 发展成战斗机发动机。DFE 是美国空军和海军联合进行的项目,旨在为 F-16 的 F100 和 F-14 的 TF30 寻求替代发动机。GE 的新发动机编号 F101X,使用了 F/A-18“大黄蜂”所用 F404 发动机的一些设计,包括按比例放大的风扇和尾喷管及加力燃烧室。

地面测试

  1979 年 12 月 30 日地面测试的头一天,第一台发动机就达到了满功率状态。在接下来的一个月 F101X 就达到了满功率持续运行 60 小时的成绩。到 1980 年秋 F101X 已经完成了 430 小时的加速任务试车,相当于在 F-16 上的 1,000 飞行小时。

F101X 发动机

  地面测试结束后,F101X 的最大推力下降不到 2%,加力油耗只高出 1%。随后发动机被拆解仔细维护,组装后进行模拟 F-14 1,000 小时的试车。

F-16/101 试飞

  首架 FSD F-16A(75-0745)被选中进行 F101X DFE 的改装,并于 1980 年 12 月 19 日进行了首飞。F101X DFE 的尾喷管轮廓较圆润,明显区别于 F100 的直线形尾喷管。在试飞中该机遇到了进气道的高频振荡以及燃料泄露问题,为此进行了细微改进。

F101X DFE 的尾喷管轮廓较圆润,明显区别于 F100 的直线形尾喷管

F-16/101 侧面图

  F-16/101 试飞进展顺利,到 1981 年 5 月 29 日就完成了所有测试目标,进行了 58 次试飞,飞行 75 小时——比计划的少 25 小时。12 名飞行员驾驶该机在一个试飞项目中进行了近距支援、对地攻击、空空作战的模拟。整个试飞期间只出了一次小事故,1981 年 1 月该机因燃料泄露进行了无动力滑翔降落。

  最终 F101 没被 F-16 采用,1981 年 7 月项目终止。但是 F101X 的改进型 F110 最后成功成为 F-16 的替换发动机,从 Block 30 开始被大量采用。

F-16/79,FX 外销型战斗机

FX 外销型战斗机项目

  1977 年 2 月美国吉米•卡特总统宣布新的武器销售政策,旨在遏制先进武器世界范围的扩撒。该政策规定美国军机制造商不允许向外国出售性能等同于美军自用型号的作战飞机。

  但凡事都会有例外,美国批准了北约 4 国和以色列的 F-16 采购,为了在波斯湾地区对抗苏联的扩张,还同意向伊朗出售 F-14 和 F-16。韩国刚开始提出购买 F-16 时,美国政府按照新政策拒绝了此要求,但为了弥补驻韩美军缩编后导致的军力下降,1981 年批准了军售案。不过约旦、台湾、委内瑞拉购买 F-16 的要求却被驳回。

  为了满足这些第二等的国家和地区需要,美国政府启动了 FX 外销型战斗机项目,该机需要满足以下条件:

  •性能、价格和作战能力要介于 F-5E 和 F-16A 之间。
•多用途设计,但要注意面向空空作战,限制攻击能力。
•载荷/航程性能要大大低于美国自用战斗机。
•易于部署和维护。

  最后还要求没有美国的帮助和认可,用户不能轻易升级该机。美国国防部并不会出资推进该项目,FX 外销型战斗机完全依靠美国军机制造商自行投资并承担商业风险。

F-16/79、F-16/101 与 F-16A

新的发动机和结构修改

  由于 FX 外销型战斗机项目的高风险,最后只有两个方案参与竞争:诺斯罗普的 F-5G/F-20,以及 GD 和 GE 合作研制“战隼”的低档出口型。1979 年 11 月 GD 宣布了 F-16 出口型研制计划,该机计划安装一台 GE 的 J79 涡喷发动机。

  尽管在 1979 年 J79 发动机在美国已经停产(共生产了 13,686 台),这种 GE 发动机是 F-104 和 F-4 的动力装置,广泛服役于各国空军,是低价格、易于维护的 FX 外销型战斗机的理想选择。

J79 规格

  •压缩机:17 级,6 级可变定子和可变进气口叶片。
•涡轮:3 级。
•燃烧室:环管燃烧室,10 个火焰筒。

  GE 修改了 J79 的设计,推出了适合 F-16 使用的 J79-GE-17X 单轴涡喷发动机。首先修改了发动机外形以适应 F-16 的发动机舱,还准备引入 Combat+ 加力(原定用来提升 F-4 的性能)功能。飞行员启动 Combat+ 后,发动机燃油流量立即增大,同时稍微收一下尾喷管,这样会使排气温度上升 56 度,从而产生额外的推力。

F100

J79

J79 Combat+

全加力

全加力

海平面全加力

2.0M/19668米全加力

推力(千克)

10,809

8,119

8,482

9,453

推力(相对百分比)

100%

75.1%

78.5%

87.5%

  但即使依靠 Combat+,J79 的性能也远远逊色于 F100,并且只能在满足操作条件时短时间开启:发动机全加力状态,压缩机入口温度不高于 -9 度。在低空高速情况下,因空气流量高,发动机内部压力过大,导致作用在壳体上的应力很高,此时是绝对不能使用 Combat+ 的。最终只有以色列的“幼狮”C.7 使用了 Combat+ 技术。

  加大推力的 J79-GE-17X 主要缺点就是军推耗油率远高于 F100,但这对 FX 外销型战斗机来说无关紧要,本来就要限制航程的。此外 J79 还要与 F-16 的机身机匣、驱动发电机和液压泵连接,为了解决这个问题,增加了一个传动机匣。