J79成就了“鬼怪”的辉煌

  到了80年代,J79已经不先进了,但性能依然不弱,而且可靠性好,技术成熟。在通用动力F-16推出时,美国试图以装用J79的廉价降级版向盟国推销,这就是F-16/79。F-16/79最终无疾而终,但以色列在盗版法国幻影III战斗机时,缺乏原配的“阿塔9”涡喷发动机,最后改用J79,性能比原装幻影III还要强劲些。“幼狮”在二手市场上至今依然受欢迎。

诺依曼因J79而获得了极高声誉

  诺依曼不仅技术过硬,团队合作和领导才能方面也很出色。1950年,通用电气把航空燃气涡轮机械分部搬迁到俄亥俄州埃文戴尔,诺依曼在航空核动力推进分部工作,负责设计世界上第一种核动力涡喷发动机。核动力喷气发动机用反应堆代替燃烧室,用核反应加热空气,推动涡轮和压气机。核动力涡喷在理论上可以在保持高速的同时,达到无限航程,避免康维尔B-58那样的尴尬。诺依曼的设计是成功的,在1954年成功启动,但由于重量、辐射保护和放射性污染的问题,从未升空使用。反应堆直接加热空气的换热效率最高,但受到核辐射沾染的空气排放到大气中,不仅敌人的天空受到污染,自己的天空也逃不掉,受害最大的其实还是空军基地,大概没多久就要变成永久性核污染无人区了。采用核电站一样的换热回路可以避免空气的放射性沾染问题,但不仅有换热效率问题,系统的体积、重量也成倍增加。诺依曼的核动力涡喷发动机没有超过实验室阶段,最后下马了。但诺依曼的技术才能和领导才能得到展示,1953年,诺依曼成为通用电气的航空燃气涡轮机械分部飞行推进实验室发动机预研组的负责人,负责确保通用电气处在世界发动机技术的前沿。1955年,诺依曼升任通用电气位于埃文戴尔的喷气发动机分部总裁。

GE建设了两个两座核动力发动机测试台

GE的HTRE-3核动力发动机方案

  1958年10月,诺依曼受命把林恩的小型航空发动机分部合并过来,那里主打教练机和轻型战斗机发动机,包括T-38教练机和F-5战斗机上使用的J85涡喷发动机。在这个过程中,1000多人被解雇,诺依曼还领教了6个星期的罢工,但最后还是挺过来了,J85的生产得到继续。有说法通用电气在美国喷气发动机打下半壁江山,诺依曼功不可没。

  1961年3月,诺依曼担任通用电气的航空推进部主管,管辖20000员工,负责通用电气的整个航空发动机、航空特设的研发、制造并涉及海上、工业装备。他不仅改组公司业务,动手实干的老脾气一来,还到加利福尼亚的爱德华空军基地亲自坐进战斗机驾机升空,尤其是1967-68年,诺依曼亲自到越南战争中的美国空军各基地,实地了解通用电气的发动机的使用情况和实际问题,回来后向美国国防部报告,并在通用电气内部采取措施,解决问题。

  这也是超音速客机的时代。战斗机突破二马赫之后,任命对超音速客机也充满了乐观。超音速客机不仅极大地缩短了旅行时间,增加了班次和运力。另外,速度超过音速后,阻力系数反而下降,这使人们对速度对经济型的负面影响有了新的想法。在波音707开创民航的喷气时代之后,航空列强都卯足了劲,试图在超音速革命中抢先。英法都无力单干,于是携手研发“协和”式;苏联为了证明社会主义优越性,不计代价研发图-144;美国作为资本主义世界的老大,自然当仁不让。这也是美国历史上唯一有政府出资的民航机项目。在波音、洛克希德和道格拉斯竞争之后,波音入选,命名为波音2707,意为二马赫的707,希望像波音707一样谱写民航新篇章。发动机方面,通用电气入选。诺依曼为此组建了超音速客机发动机项目组,以用于北美XB-70“北欧女武神”三倍音速轰炸机的YJ91涡喷发动机为基础,研发GE4涡喷,非加力推力22千牛,加力推力290千牛,这将是那个时代推力最大的发动机。英法的“协和”式和苏联的图-144最后研制成功,但在经济上是失败的。波音2707的设计一改再改,项目的开支和技术困难像脱缰野马,还好最后悬崖勒马,被美国国会命令下马,GE4项目也因此下马。

GE4最大加力测试

这种巨大的发动机被设计用来推进同样巨大的波音2707

  同样在60年代早期,涡扇发动机开始流行,涵道比8:1的高涵道比涡扇发动机比同等推力的涡喷可省油25%。这对军事应用来说意味着更大的航程,对于民航来说意味着更好的经济性。这也是美国空军研制C-X巨型运输机的时候。波音和洛克希德竞争,洛克希德方案入选,成为C-5A。普拉特·惠特尼和通用电气竞争相关的发动机,诺依曼领导下的通用电气方案入选,成为TF39。这最终发展成为CF6,用于推进麦道DC-10、MD-11、空客A300、A330、波音747、767,其中很多飞机可以在通用电气CF6和普拉特·惠特尼JT9D之间随意选用发动机,JT9D是普拉特·惠特尼从C-X的发动机落选方案研发而来高涵道比涡扇,与CF6同级。JT9D最初用于波音747,而波音747最初是波音在落选C-X方案基础上改进而来的,初衷是用作波音2707还没有大量投入使用前的过渡,而宽体机身和可以上翻的机头锥正好适合改作货运,驾驶舱也因此升高到上层,腾出机头货物装卸通道。结果终极客机波音2707流产了,过渡客机波音747反而成为一代经典,开创了宽体客机的时代,但这是题外话了。CF6不仅是成功的用于宽体客机的高涵道比涡扇,也是舰船用燃气轮机LM2500(以及更大功率的LM5000、LM6000)的核心机。

这是用于A330的CF6-80

  在军用方面,诺依曼还领导了B-1轰炸机使用的F101涡扇发动机的研发,其核心发动机后来发展成F110涡扇,用于推进F-16和F-15。F110体现了通用电气的技术传统:追求技术跃进,水平更高,潜力更大,但风险也更大,常常后来居上。相比之下,普拉特·惠特尼更加追求短平快,容易抢先占领新高地。在F-22战斗机的发动机上也是这样,有人把普拉特·惠特尼F119比作超级F100,这不尽公平,过于简单化了,但通用电气F120的变循环结构无疑比F119的技术层次要更高。正因为技术风险太大、成熟度不够,通用电气F120在F-22战斗机发动机上落选了,但在当前的变循环发动机AETD项目中领先一大步,可能主导下一代战斗机发动机,当然这是后话了。在F-15、F-16的年代,普拉特·惠特尼F100抢先占领高推重比战斗机涡扇发动机市场,但质量、性能改进和供货问题弄得美国空军很焦心。通用电气F110的出现促成了“发动机大战”。F-16从Block 30开始,可以在普拉特·惠特尼F100和通用电气F110之间选择,F-15E也一样。不过F-15A/B/C/D都用F100,为了简化后勤,所有美国空军F-15E依然使用普拉特·惠特尼F100,但外销的韩国F-15K、新加坡F-15SG和沙特阿拉伯F-15SA使用通用电气F110。“发动机大战”一打响,通用电气先声夺人,接连抢走主要批次F-16的发动机订单,逼着普拉特·惠特尼改进质量、提高性能、提高售后服务,再夺回市场,最后平分江山。F110还有非加力的F118,用于B-2轰炸机。