F100大战F110，谁是最佳第四代战斗机涡扇

万磁王

F100进化论
　　当普惠F100发动机于1972年随麦克唐纳·道格拉斯F-15A“鹰”式战斗机开始服役时，曾有人大胆地预测F100将成为西方最成功、最安全的第四代战斗机涡扇发动机，但很快就被现实打脸。
　　经过重重改进后的F100-PW-200终于堪用，该发动机正常干推力5634千克，最大军推6618千克，最大加力推力10782千克，大修间隔时间仅大约900个总累积循环（TAC）。

F-15E的换发作业

万磁王

　　不管怎样，F100在模块化设计和可维护性方面仍彻底改变了战斗机涡扇的设计。F100是一种轴流式涡扇发动机，涵道比0.7，发动机为双转子结构，一根传动轴轴承载由两级涡轮驱动（两级高压涡轮和两级低压涡轮）的三级风扇，另一根轴承载由另两级涡轮驱动的10级压气机。
　　F100在设计上高度模块化，任何主要模块都被设计为可在基地而不是维修站进行拆卸和更换，其风扇、核心机、低压涡轮、尾喷管和附件机匣都可以分别拆卸和更换，而无需拆卸发动机的其余部分。
　　在忍受了F100的可靠性和耐久性问题近十年后，美国空军在1983年推出“替代战斗机发动机”计划，为F-15和F-16战斗机引入通用电气的F110作为替代发动机，这刺激了普惠研制出F100-PW-220改进型。
　　这款经过升级的发动机通过改进压气机的空气动力学特性、冷却效率以及更有效地将压气机引出的冷却空气输送到发动机热区，从而大大提高了可靠性、耐用性和稳定性，从根本上解决了发动机失速问题。上述改进使F100-PW-220两次大修间隔提高到4300个总累积循环（TAC），相当于大约7年的运行时间。发动机最大干推力和最大加力推力与-200保持一致。

F100-PW-220

万磁王

　　F100-PW-220还引入了另一项旨在提高发动机的安全性和可靠性的重大升级，尽管该发动机保留了传统的液压机械控制系统作为备份，但引入了全新设计的数字电子发动机控制以及发动机诊断单元，能记录整个发动机性能数据，便于维护和故障排除。这是一项重大创新，能让战斗机飞行员毫无顾虑地控制油门运动，并降低发动机维护工作量。
　　普惠在生产-220新发动机的同时也推出的-220E升级套件，任何以前制造的F100-PW-100和F100-PW-200都能被升级到-220E标准，可与新制造的-220直接互换使用。
　　为了与通用电气F110竞争，普惠在1989年又推出了推力更大的F100-PW-229，最大干推力增加到8074千克，最大加力推力增加到13227千克，推力级别已经追赶上F110-GE-129。该发动机引入了一系列包括高压压气机新涂层在内的耐久性改进，并具有更高的风扇气流流量和压力，推力比早期的F100高了22%。1992年交付的F-16开始换装-229发动机，但由于-229的改动较大，-200和-220E发动机无法通过再制造成-229。

F100-PW-229

万磁王

　　从80年代中期开始，由于通用电气F110的大推力，在F-16的出口市场占据了主要份额。F100-PW-229问世后，普惠得以重返出口市场。1991年韩国选择F100-PW-229来装备其按许可证生产的F-16，以保持与早些时候从美国进口的F-16C/D的共通性。

F100-PW-229的识别特征是尾喷管采用了碳纤维整流片

F100-PW-229的核心机

万磁王

　　普惠还提出了面向出口的F100-PW-200+发动机，潜在客户是那些装备-200和-220E发动机F-16，但被限制购买-229的外国空军。-200+结合了-220的风扇、喷管和-229的数字式发动机控制系统，最大加力推力12247千克。
　　2009年普惠推出了F100-PW-229EEP（发动机增强套件），通过应用普惠第五代战斗机涡扇F119和F135的最新技术来进一步提高F100的性能。-229EEP的改进包括来自第五代发动机的全权数字发动机控制、发动机健康状况监测和传感器技术，以及燃烧室和高压压气机新型隔热涂层和先进材料，其主要目的是将发动机大修间隔延长至6000个总累积循环（大约为十年），延长了40％，使每台F100-PW-229EEP能降低了30％的生命周期成本。-229EEP成为经过美国空军认证的第一台具有6000个TAC的战斗机发动机。

F100的进化之路

万磁王

F110崛起
　　吃过F100的苦头之后，美国空军深感为F-16寻求一种备选发动机的必要性。一方面是为普惠树立一个竞争对手来降低成本，另一方面是在普惠发动机出状况时，也有第二种选择。为寻求F-16和海军F-14“雄猫”的备选发动机，1984年国防部授予通用电气一份价值8000万美元合同，制造3台用于试飞的F101衍生型战斗机发动机（DFE）。F101  DFE的设计基于B-1轰炸机使用的F101，但融合了F/A-18使用的F404发动机的一些特性。
　　该项目的目的是：
　　•鉴定F101 DFE与F-16和F-14飞机/发动机在实际飞行中的匹配能力、性能和作战适用性。
　　•通过加速任务试验确定发动机的耐久性。
　　•根据验证的能力，提出生产型发动机的型号规范。
　　如果计划成功，那么将提供足够的数据，以使进入全面工程研制阶段的风险减到最小。
　　经过1980年和1981年两年的广泛试验，该发动机达到或部分超过了预期的目标。在F-16飞机上的试飞结果证明，F101 DFE无需作重大改进就可以装在这种飞机上使用。在F-14飞机上的试飞结果表明，飞机的留空时间和作战半径都比装原来TF30发动机的增加25%。在试飞中，发动机无需调整，并且油门杆的使用不受限制。在1982年12月的一次试验中，验证发动机完成了5004个总累积循环（TAC），其热端部件寿命为当时新采购的F100发动机的三倍。

安装F101 DFE的F-16/101验证机

安装F101 DFE的F-14B验证机

万磁王

　　F101  DFE发动机的核心机源自B-1B的F101-GE-102、KC-135的CFM56-2和B-2A的F118-GE-101发动机，在发展成熟度和推力方面都非常合适，可以打破普惠公司自从70年代其获得的美国战斗机发动机垄断地位。

F101 DFE

万磁王

　　基于上述结果，通用电气得到了一项“替代战斗机发动机”计划（AFE）的全面研制合同，价值9300万美元，为期两年，从此揭开了发动机大战（Great  Engine  War）的序幕。发动机正式编号为F110，与普惠F100的改进型竞争新生产的F-15和F-16战斗机的动力装置。这项全面研制计划的目的是研制一种不仅可以降低维护成本的发动机，并且与普惠生产的F100-PW-100和F100-PW-200发动机相比也能为F-15和F-16提供了更大推力，项目的研制重点是实现系统最佳化，确定供F-15、F-16和F-14用的F110发动机的最终构型，并继续进行高空模拟试验、加速任务试验和各种环境试验。
　　美国海军决定采用DFE来取代“雄猫”的TF30涡扇发动机，但是美国空军更进一步，于1984年2月按照双承包商采购策略，决定对F-15和F-16战斗机发动机的采购在F100和F110之间按一定比例分配。在1985年采购的160台中，75%为F110，25%为F100。
　　与F101-GE-100发动机相比，F110有以下几方面的改变：风扇由2级改为3级，压比提高到3.2，直径减小到970毫米，涵道比减到0.87；为适应低压转子转速提高，重新设计了低压涡轮；为满足战斗机机动飞行要求，设计过载提高到10；对控制系统作了改进，增加了备份装置；为适应F-14、F-16和特别是F-15飞机的机体，对外部尺寸、管线和防冰系统作了必要的修改；最后也是很容易被忽略的一点，就是为了减轻重量而不牺牲耐久性，对核心机以外的几乎所有部件和系统都采取了减重措施。

F100-GE-100

万磁王

　　F110都使用在F-16机队上，F-15（F-15E出口型除外）只安装F100。1985财年Block 30  F-16C/D开始安装F110发动机，从此之后美国空军购买的F-16中有75%安装通用电气发动机，剩余的安装普惠发动机。但是同个联队并不会装备安装有不同发动机的F-16，因为会增加备件和物流的成本。

率先装备F110的F-16 Block 30战斗机

万磁王

F110的完善与发展
　　F110具有三级风扇、九级高压压气机、一个环形燃烧室、一级高压涡轮和两级低压涡轮。F-16  Block30/40安装的F110-GE-100最大加力推力为12700千克，通用电气还为美国海军的F-14B/D提供了相同推力级别的F110-GE-400。普惠早期F100-PW-100发动机的大修间隔时间仅为900个TAC，美国空军认为-200也不够可靠，而通用电气F110-GE-100则能达到4000个TAC的大修间隔。

安装F110-GE-400的F-14D