问题

为什么 F100 引擎性能更好,服役时间也早,F14 却另研制新引擎?

回答
想知道 F14 和 F100 之间的故事,得从它们各自的诞生背景和设计目标说起。这可不是简单地比谁的马力大,里面门道多着呢。

咱们先说 F100。这可是普惠公司在那个年代的“骄傲”,号称“涡轮喷气之王”,应用在 F106、F105 还有早期的 F4 鬼怪 II 上。这引擎的厉害之处在于,它采用了当时最先进的“高涵道比”设计理念,虽然 F100 本身不算严格意义上的高涵道比涡扇,但相比同时代的涡喷,它的涡扇特点已经很明显了。这意味着它在消耗同样燃料的情况下,能推得更远、更省油。而且,它的推力非常可观,对于当时需要高速拦截和国土防空的战斗机来说,简直是量身定做。

再看 F14 雄猫。这玩意儿可是美国海军的宝贝,专门为了对抗苏联海军越来越强大的空中威胁而生的。当时苏联的远程轰炸机,特别是装备了反舰导弹的型号,对航母编队构成了严重威胁。海军要的是一款能够进行远程拦截、具备强大制空能力,并且能伴随航母编队执行任务的舰载机。

关键就在于“舰载机”这三个字。舰载机可不是在陆地上跑的汽车,它需要承受巨大的起降冲击,而且需要在复杂的舰上环境下操作。这带来的设计压力,可比陆基飞机大多了。

那么,问题来了,为什么 F14 没有直接用 F100 呢?有几个重要原因:

第一,性能要求不同。 F14 要的不仅仅是强大的推力,它还需要在海平面附近提供极好的低速操控性,这对于舰队防空至关重要。同时,它还要有不错的亚音速巡航能力,能长时间在外围巡逻,而 F100 的设计更偏向于高速拦截,低速性能可能不如预期。更重要的是,F14 需要优秀的“高攻角”性能,能够在低速和高迎角下保持稳定,这对于舰载机在复杂气象条件下以及格斗中尤为关键。F100 虽然强大,但其设计初衷并不完全适配 F14 的这些苛刻要求。

第二,推进系统集成问题。 飞机和引擎从来不是分开的。引擎的设计需要和飞机的气动设计、结构设计、电子系统等完美匹配。F14 的设计团队,也就是格鲁门,在设计雄猫时,对推进系统的要求非常具体和严格。他们需要一个能够承受舰载机频繁的加减速、大迎角机动,并且能为可变后掠翼提供足够动力的引擎。F100 作为一款相对成熟但早期型号,可能在某些方面无法完全满足 F14 在舰载化设计上的特殊需求,例如在极端环境下的可靠性、重量分布以及集成到舰载机复杂的结构中。

第三,“新”引擎的诞生。 F14 的开发过程中,其实对推进系统的要求是相当超前的。它需要一款能够提供“推重比”极高,同时又能在不同飞行状态下保持稳定输出的引擎。考虑到 F14 的特殊任务(远程防空、拦截、舰载操作),通用电气公司专门为它研制了 TF30 涡扇引擎。这款引擎在设计时,就充分考虑了舰载机的需求,例如其推力控制的响应速度,以及在承受高过载下的稳定性。虽然 TF30 在服役初期确实出现了一些问题,但它在设计上是为了匹配 F14 的独特需求而诞生的,这一点不可忽视。

更进一步说,当时美国的航空工业竞争也很激烈。海军和空军在选择引擎供应商上,都有自己的考虑。海军倾向于与通用电气在舰载机发动机方面有过合作基础,而 TF30 的研发也正好契合了 F14 项目的需求。

总结一下,F100 确实是一款性能优异、服役时间早的优秀发动机,但它的设计重心和技术侧重点与 F14 的特殊需求并不完全吻合。F14 作为一款革命性的舰载战斗机,对推进系统的要求极为苛刻和复杂,需要一款能够深度集成、量身定制的动力系统。因此,通用电气为 F14 量身打造的 TF30(尽管早期存在挑战)成为了更合适的选择,而不是直接套用 F100。这是一种“术业有专攻”的选择,为了实现 F14 最优化的整体性能而进行的深度定制化研发。

网友意见

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F100并没有“性能更好”。

初版F100只能承受1800个战术空军循环(TAC),而2000小时飞行一般需要10000个循环以上。工作400个循环性能就会下降1%。这是由于早期F100只顾着在JT9D的基础上盲目增加高温高压指标,过度追求推重比,没有更新载荷测试和寿命测试技术导致的,考虑到可靠性也是性能的一部分,这属于“性能不佳”的范畴。

F110属于后来居上,不但可靠性更好,总压比、涡轮前温、空气流量都更大更高,当然涵道比也更高。但F110早期压比过高(F100压比25,AL31F压比24.5,F110压比30.7)导致其发动机在超过声速之后,压气机技术功过快增加,等熵压缩线右移,压气机效率不佳,导致发动机总的循环功减少,因此其超音速推力曲线表现反倒不如F100。换句话说,总压比高,有效压比低。

这个问题还出现在与GE9核心机同系,采用GE15核心机的F404/414身上。反例是只有5级压气机的R15F300发动机,那是米格25的动力,超音速时几乎就是冲压发动机。

不要被一个上下差距0点几的涵道比忽悠得找不到北,按你们的说法F404涵道比才0.34超音速性能应该好得很,但实际表现却远不如涵道比0.49的RD33。归根结底还是RD33压比仅有21,超音速时更多借助进气道升压,而F414压比高达30,超音速时压气机耗功仍然很大,这反倒是拖累。

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啊?

——

雄猫使用的TF-30发动机虽然不咋地,但是人家相当成熟啊,这货核心机可以追溯到上世纪五十年代。

至于F-100,雄猫换的并不是F-100,而是其同源母型JTF-22发展来的海军型F-401,而且测试的时间非常不巧,正是F-100故障曲线没有降下来的1973年。

至于F-110,雄猫换的也不是F-110,而是F-101X。对,就是B-1轰炸机用的那款F-101的改进型。

嗯,时间是1975年。

当然,海军并没有这么容易就范。海军说,没钱。

但是,我GE会死心?

到1981年,F-101X——哦,那时候应该叫F-101DFE——终于装进了雄猫的体内。

当然,海军还是没那么容易就范。海军说,太贵。

但是,我GE会死心?

到1984年,F-101X——哦,那时候应该叫F110-GE-400——终于装进了雄猫的体内。

——

妈蛋,写半天没保存,我的心啊……啥时候有空再写。

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