超级战斗机——F-22“猛禽”（三、他们杀死了F-22）

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超级战斗机——F-22“猛禽”（一、初试锋芒）
超级战斗机——F-22“猛禽”（二、系统与升级）
超级战斗机——F-22“猛禽”（三、他们杀死了F-22）

原作者：Air International


　　F-22“猛禽”战斗机使用的普惠F119低涵道比涡扇发动机于1981年开始研制，当时美国空军发布了先进战术战斗机（ATF）的信息需求书，寻求能取代麦道F-15的下一代空优战斗机。
　　普惠F119发动机项目总经理迈克尔·昂达斯说当时在五角大楼内部，“在80年代初出现了对苏联发展出能对抗F-15、F-16先进战机的许多担忧。”
　　到1983年5月，国防承包商们已经向五角大楼提供了足够多的隐身、超音速巡航和超机动性设计方案，五角大楼也为这种新一代战斗机颁布了联合先进战斗机发动机（JAFE）方案需求书。当年9月，普惠和通用电气分别获得了研制合同，开发JAFE原型机。

竞争试飞
　　1986年10月，美国空军从不同承包商提交的五种设计中选择了洛克希德·马丁公司的YF-22和诺斯罗普·格鲁门公司的YF-23进入验证机竞争试飞阶段。普惠和通用电气也各自获得了制造6台发动机原型机的合同，其中4台要安装在一架YF-22和一架YF-23上进行竞争试飞，剩下两台则安装在F-15上进行测试。1990年8月下旬，YF-23抢先首飞，YF-22在一个月后首飞。

YF-22与YF-23

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　　GE的YF120采用了革命性的新设计，首次采用变循环风扇技术，不过这增加了发动机的复杂性。虽然YF120发动机在YF-22和YF-23上都表现良好，但在1991年4月23日，美国空军宣布YF-22/YF119组合胜出。据报道，YF-23在试飞中比YF-22更快，隐身性能更好，而YF-22更敏捷。

YF120设计先进但结构复杂，图中可看到发动机在亚音速模式和超音速模式中的不同工作状态

F119在结构上要简单很多

F119发动机解剖图

　　对于普惠西棕榈滩工厂的F119研发团队来说，这无疑是天大的好消息，员工们聚集在佛罗里达大沼泽地旁的帐篷下为普惠总裁宣布的消息而欢呼。
　　“这次获胜对公司意义重大，我们知道这是一次制造出非常独特发动机的极佳时机……而这种发动机在未来20年里都将保持先进”，昂达斯回忆道。F119的地面试验始于1992年12月，F-22于1997年9月首飞，在2007年12月实现了全面作战能力。

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更少的零件
　　普惠看似简单的F119设计具有一大优点，那就是尽管F119的推力比以往任何美国战斗机发动机都强大，零件数却比F-15和F-16使用的第4代F100发动机少了40%。F119首次在战斗机发动机上采用了整体叶片转子（IBRS）技术，用  该技术制造了所有的三级风扇和6级压缩机中的一部分。
　　昂达斯说：“在上世纪80年代末90年代初，计算流体力学（CFD）的应用实现了跨越式增长。”由于计算机处理能力呈指数级增长，“设计工具进步巨大，采用IBRS对发动机气动和效率都有很大好处。”
　　与F100和F110采用的两级高压涡轮（HPT）和两级低压涡轮（LPT）相比，F119仅用一级HPT和一级LPT，涡轮零件数减少了一半。
　　但昂达斯说：“这种简化所涉及的每个零件都需要用更先进的技术进行设计制造，我们也是这样做的。”虽然F119发动机在设计上应用了普惠以前的一些军用发动机研究成果，“但F119实际上是从零开始设计的，实现了高于F100的涡轮温度”。
　　F119在设计中应用了许多先进材料、冷却和空气动力学技术，其最大推力目前仍是机密（官方只说是155.7kN级别），但各种消息表明F119发动机的最大推力  应该在164.6kN-173.5kN范围内。

F119-PW-100发动机

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F119使用的技术
　　F119的技术进步从发动机前端就能开始看到，普惠决定在这里采用宽弦空心钛合金风扇叶片，取消了叶冠（在较老的发动机中，相邻叶片的叶冠抵紧后形成一个金属环，使叶片在风扇外圆周以一定间隔排列，起到加强风扇的作用）。宽弦叶片提高了F119的效率，此外普惠在每个压缩级也使用了宽弦高压缩  比叶片技术，使压缩机叶片更宽，空气流动更立体，也使叶片更耐用。
　　F119另一方面的效率提升来自的双转子对转设计，这种设计能在气动上调节从风扇（由低压涡轮驱动）进入发动机压缩机气流，提高压缩机内的气流效率，也改善了从高压涡轮进入反向旋转  的低压涡轮中的气流效率。
　　普惠公司用自己的专利材料“合金C”制造了F119的压缩级定子，这是一种耐热阻燃钛合金，官方说成分是Ti-35V-15Cr-0.05C，这种材料使发动机能以更高温度运行。普惠公司还用合金C制造了加力燃烧室和尾喷管零件，以增加耐用性。
　　普惠公司在环形燃烧室内衬上采用了“浮壁”式火焰筒技术。虽然该公司拒绝对该技术发表意见，但有报告说燃烧室内衬由单块耐热板组成，每块板都用抗氧化的高钴含量材料制造，并  由从压缩机引入空气进行冷却。普惠用单晶高温合金材料制造了F119的高压涡轮叶片，叶片内部有冷却空气通路，表面还喷涂了先进隔热涂层。

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超巡、隐身和敏捷性
　　美国空军对F-22/F119组合的一个关键要求就是能超音速巡航，也就是说在不开加力的情况下进行超音速飞行。当然，F119的尾喷管前还是有加力燃烧室，  这样即使在超巡中F-22也能获得迅猛的加速能力。
　　普惠公司没有透露F-22/F119组合的性能详情，昂达斯只是说整个系统设计，包括“占了很大比重的发动机推力”在内，使F-22“能非常可靠地进行超音速巡航，这是对机身和发动机进行了特意设计选择  后的结果。”美国空军官方的F-22简介证实了F-22“能以大于1.5马赫”的速度进行超音速巡航。2012年4月，洛克希德·马丁公司旗下的网站f22-raptor.com说“当前估计”F-22的超音速巡航速度可达“1.72马赫”。
　　F-22也被要求具备隐身和敏捷性能，F119发动机用二元矢量喷管实现了这一点。在全权限数字发动机控制系统的控制下，这种收敛-扩散喷管可以向上或向下偏转达20度。尾喷管不仅提高了F-22的敏捷性，还降低了飞机喷气系统的雷达和红外特征。F119是无烟发动机，使F-22不易被目视察觉。

F119发动机的二元矢量喷管

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减少维护需求
　　F119还被要求维护量比以前的发动机更少，且更易维护。昂达斯说普惠的首席工程师为此花了很多时间和美国空军机械师合作，一起研究实现F119可维护性要求的最佳设计。
　　昂达斯说最终设计确定了“统统外置”原则，就是把所有的外场可更换单元（LRU）“都布置在发动机壳体上的触手可及的位置”。发动机采用了“紧固件捕获”技术，任何紧固件在松脱前都会被捕获，不会进入发动机导致异物吸入事故（FOD），甚至螺栓保险丝也是这样。F119的所有线束都有颜色编码，而且是“快卸”设计，任何LRU都能在20分钟内完成更换。

F119的低压涡轮模块

F119的压缩机转子

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　　对F119进行现场维护只需用到六个“常用”手工工具，“发动机能被非常干净地分解成各个模块”，替换任何一个模块都很容易。F119维护得力，昂达斯说：“没有飞机因发动机问题而损失”，发动机在可靠性和耐用性上“获得了最好的成绩”。
　　当F-22于去年9月在叙利亚首次参战时，“该系统的表现相当不错，”昂达斯说。飞行员报告即使在持续时间超过12小时的攻击协调任务中也无须担心发动机。F-22飞行员说F119在战斗中表现得“可靠而值得信赖”，这句话在普惠工程师耳中就如同天籁。
　　普惠公司在2000年年底开始交付F119，到2012年12月停产时已经生产了507台。F119的基地级大修间隔为4325个累计循环，昂达斯说这意味着每台F119平均每隔10-15年做一次基地级大修。2011年，俄克拉荷马州廷克空军基地的F119大修中心对第一台发动机进行基地级大修，普惠在2013年3月宣布F119的首次全面大修已经完成。

F119在设计上非常注重可维护性

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他们杀死了F-22
　　用过去时态描述洛克希德·马丁公司的F-22“猛禽”战斗机无疑是错误的，这种超级战斗机如今已经投入实战，而且还将继续服役几十年。
　　但从另一方面看，F-22可以算已经被扼杀了，它生于1986年10月31日，死于2009年7月21日。
　　前一个日期是美国五角大楼选定YF-22和YF-23成为先进战术战斗机（ATF）项目候选机型的时间，后一个日期是美国参议院在总统奥巴马和国防部长罗伯特·盖茨的授意下以58：40票通过停止继续采购F-22的决议的时间。
　　如今，F-22的作战对象已经从拥有核武器的苏联军队变为伊斯兰国（IS）这样的恐怖组织，F-22在克服了批评和财政障碍后化茧成蝶，变成了一种极佳的空中作战平台，这一路上充斥着超支、进度落后和技术故障。
　　其实早在苏联解体时，就有批评者呼吁砍掉ATF项目了。其中大部分抨击声是在美国空军宣布洛克希德（后来的洛克希德·马丁公司）YF-22战胜诺斯罗普-麦道YF-23之后出现的。
　　约翰·迈克尔·洛中将（后晋升为上将）自20世纪80年代末起就是美国空军中负责ATF事务的官员，他在这个位置上干了很久，直到1991年3月被任命为战术空军司令部司令。在他的执掌下，战术空军司令部被重组为空中军作战司令部，在此期间洛队未来战斗机需求进行了研究。
　　洛考虑了“投资回报”问题，他认为如果美国继续投入数十亿美元来研究具有飞跃性的新技术，那么就必须制造出足够数量的新型战斗机才能保证经济性。
　　洛告诉《Air  International》：“任何企业在花费数十亿美元研发一个产品后都期待能在一个较长的生产周期中获得丰厚回报，而不是仅只制造了几百件产品后就终止项目。我一直在忍受因数量削减而导致单价上涨的恶性循环，B-2‘幽灵’轰炸机的产量如此可怜却花了我们这么多钱，该机的生产周期就彻底违反了投资回报原则。”
　　2005年12月15日，“猛禽”达到初始作战能力。2007年，笔者访问了弗吉尼亚州空军国民警卫队里士满机场，当时第192战斗机联队的杰伊·皮尔索尔上校正准备放弃他的基地和F-16“战隼”前往弗吉尼亚州兰利空军基地，参加F-22部队。
　　“我们不会被编入现役部队，”皮尔索尔告诉笔者，“我们不会佩戴他们的臂章。”皮尔索尔将以“伙伴关系”进入现役第1战斗机联队，而现役飞行员和国警队飞行员之间也不会有什么不同。马克·巴雷特上校（后来晋升为少将）麾下的一些现役F-22将去掉FF尾码（FF表示“第一战斗”），改成VA尾码（表示弗吉尼亚州）。但是，皮尔索尔当时得到的这些承诺都是基于F-22能制造出381架，所以其中多数承诺从未兑现，而且也只有一架F-22改成了VA尾码。
　　皮尔索尔和他手下的国警队飞行员都被耍了。
　　在华盛顿持续纠结F-22的生产数量时，这种第五代战斗机开始出现在了停机坪上。2007年12月12日，空战司令部司令约翰·科利上将正式宣布现役第1战斗机联队和弗吉尼亚州空军国民警卫队第192战斗机联队的F-22战斗机形成全面作战能力，这是第一架“猛禽”抵达这个弗吉尼亚州基地的三年之后。

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兰利的问题
　　在接受本刊采访时，科利回忆起当时第1战斗机联队指挥官巴雷特上校承受着巨大压力，他要用“这么少的飞机和这么多的要求”锤炼出一支作战部队。
　　一个作战联队通常拥有3-4个飞行中队，巴雷特获得了两支现役中队和一支国民警卫队中队，都在等着装备F-22，还需要投入大量资源。詹姆斯·海勒中校指挥的第27战斗机中队“战鹰”在2005年接收了第一架作战型F-22（序列号03-4042），第94中队“宣战”在2006年3月3日接收了首架F-22（序列号04-4062）。
　　兰利基地原计划保留第三支F-22现役中队——当时装备F-15C的第71“铁人”中队，但由于弗吉尼亚州国警队的反对于2010年解散。原计划三支现役中队各装备24架“猛禽”，削减为两支中队后各获得了18架初级在编飞机（PAA）。
　　“我们知道将获得更少的飞机和中队，却有更多的嘴巴要喂。”科利对《Air  International》说。至于新的F-22，“我们让它们忙得脚不着地。我们有一个名为“阿拉斯加就绪”的项目，就是帮下一个‘猛禽’基地训练飞行员和维护人员，这个基地当然是埃尔门多夫。”
　　不久，兰利基地的第1联队又扛起了协助组建新墨西哥州霍洛曼空军基地F-22联队的重任。这是一个昂贵的错误，霍洛曼在2006年接收了首批“猛禽”，然后在2014年4月8日的一场大洗牌中，霍洛曼的F-22资产被用于加强佛罗里达州廷德尔空军基地的“猛禽”部队  了。

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防长盖茨
　　2006年12月18日，罗伯特·盖茨就任国防部长。
　　美国空军在海湾战争“沙漠风暴”行动（1991年）后已经持续萎缩了15年。在盖茨上任前，空军领导层希望自己不断萎缩的老旧战机资产能够获得注资。他们最需要什么？当然是“猛禽”和新型轰炸机。
　　出席盖茨宣誓就职仪式的有空军部长迈克尔·韦恩和空军参谋长迈克·莫斯利，韦恩告诉《Air  International》他俩具有“真正的伙伴关系”。盖茨就职第一天就对空军和这两位感到不爽。

空军部长迈克尔·韦恩（右）和空军参谋长迈克·莫斯利（左），两位F-22的铁杆支持者