航發三巨頭之普惠公司,F-22、F-35發動機唯一指定供應商

我們相信飛行動力已經並且將繼續改變世界,它將是人類進步的引擎,也是人類騰飛的工具!

F-15“鷹”、F-16“隼”、C-17“環球霸王”、F-22“猛禽”、F-35“閃電”,這幾款可以說是世界上目前最為先進的軍用飛機了,它們之間有一個共同的特點,那就是其配備的發動機均出自一家公司——普拉特·惠特尼集團公司。

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F-15“鷹”

F100渦輪風扇發動機,第一款推重比達到8的軍用發動機,最新型F100-PW-229EEP最大推力達到13.2噸,設計壽命6000小時,裝備於F-15和F-16戰鬥機;

F119渦輪風扇發動機,首款五代戰鬥機發動機,量產型推重比為10.8,最大推力15.8噸,設計壽命8650小時,裝備F-22戰鬥機;

F135渦輪扇發動機,在F119的基礎上改進而來,推重比亦達到10以上,最大推力12.2噸,懸停推力18.4噸,設計壽命8000小時,裝備F-35戰鬥機;

F117渦輪風扇發動機,單臺推力18.9噸,1988年服役,裝備C-17運輸機;

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C-17“環球霸王”

普拉特&惠特尼

普拉特&惠特尼集團公司,簡稱普惠,英文簡寫P&W,世界三大航空發動機製造巨頭之一(另外兩個分別是美國通用電氣和英國羅爾斯·羅伊斯簡稱羅羅公司)。

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普惠公司

這個公司的強大並非在於市值,而是其先進的航發技術和市場佔有率,雖然聯合技術公司(UTC)在世界五百強中僅排名第50位左右,但是其子公司普拉特·惠特尼集團公司在航空發動機領域的地位卻是無人可以撼動的,即使是通用電氣也無法與其抗衡。

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先進的技術研發

二戰時期,剛剛成立十多年的普惠就以“黃蜂”系列發動機為盟軍半數以上的飛機提供動力,到了現在,全世界25%的商用客機都是採用普惠製造的發動機,而且F119是首款五代機F-22唯一指定的發動機,F135也成為F-35戰鬥機的指定發動機,為這項銷售數量最多的現代戰鬥機提供動力,意味著普惠公司將在未來生產超過6000臺的同款發動機,其商業價值可想而知。

普惠的發展

1925年,飛機發動機設計師兼航空工程師弗雷德裡克·倫茨勒在美國的康涅狄格州哈特福德創建了普拉特&惠特尼飛機公司,主營業務為設計和製造飛機發動機,在此之前,倫茨勒曾是美國賴特航空的總裁,主持Hispano-Suiza發動機的設計、生產工作,但是由於公司不支持他的新型發動機研製項目而憤然離職,而後組建了屬於自己的普惠飛機公司。

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普惠的標誌

  • 一鳴驚人

公司僅僅成立六個月後,首臺自主設計、研發的發動機便問世了,而且還是“一鳴驚人”的那種。

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在這款發動機出現之前,飛機上採用的活塞發動機幾乎都是用液體冷卻的方式,這種發動機的缺點是冷卻系統複雜且沉重,一旦冷卻、散熱系統損壞,發動機將會直接“罷工”,而倫茨勒的發動機突破性的採用氣冷的方式來冷卻發動機,他將汽缸環繞分佈在曲軸周圍,採用星型設計,安裝9個汽缸,以增加發動機轉速,就這樣,一臺重量294公斤,功率425馬力的發動機被製造出來,並配以“黃蜂”的名字問世。

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1926年該發動機通過海軍測試,在速度、性能、穩定性和可靠性方面完全符合要求,軍方立即訂購200臺,到了1930年,普惠公司憑藉這款發動機已經佔據了航空發動機市場60%的份額了,隨後,它又推出了馬力更加強勁的“大黃蜂”和“雙黃蜂”發動機,這是針對大型運輸機、轟炸機而研製的一款發動機,同樣獲得巨大成功。

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大黃蜂

憑藉著“黃蜂”系列,普惠公司在二戰前後一共製造了超過36萬臺的航空發動機,這個數字相當於整個二戰期間有一半的盟軍飛機都裝備了普惠的發動機,其中的“雙黃蜂”更是創下了單款生產17.3萬臺的記錄,至今無人能破,普惠也是賺的“溝滿壕平”。

  • 世界最強也需要“仿製”

也許是過於專注活塞發動機了,普惠並未及時關注當時最新技術的發展趨勢,在戰後,噴氣式發動機異軍突起,通用公司首先搶佔了渦輪噴氣發動機的先機,這讓普惠措手不及。

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F9F戰鬥機

活塞發動機在戰後沒幾年就已經到了淘汰的邊緣,此時的普惠也不得不放棄這個項目,將精力轉向噴氣式發動機項目上,為趕進度,普惠在1947年與英國羅爾斯·羅伊斯公司簽署仿製協議,依據尼恩發動機仿製出普惠的第一臺噴氣發動機——J42,而後又在此基礎上推出了J48離心式渦噴發動機,並被裝備在F9F飛機上。

  • 翻身之作J57

以技術見長的普惠怎麼會甘心一直仿製他人的產品呢?

在經過兩款噴氣發動機的仿製生產後,對於新式發動機基礎研究和相關準備工作已基本完成,普惠已具備獨立研發噴氣發動機的能力和技術了,同時結合自己的創新設計,一種通過增大壓縮比來提升推力和節油的噴氣發動機方案出爐。

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B-52轟炸機上的J57

1952年,J57雙轉子渦輪噴氣發動機的問世,打破了航發界的寧靜,沉迷很久的普惠在此煥發生機,這是一款推力超過4.5噸的發動機,而且耗油率明顯降低,隨著它的誕生,美國的B-52戰略轟炸機也“橫空出世”。

J57的成功再一次讓普惠“大賺”一番,各種飛機的發動機訂單雪片一般飛來,在軍用和民用航空領域徹底打開銷路。

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黑鳥上的J58發動機

有了錢,當然要研究一些“黑科技”作為自己的技術儲備,50年代末,黑鳥偵察機計劃推出,為了保證3馬赫的巡航速度,普惠公司承接下了發動機研製任務,1976年J58完成,在J58的驅動下,黑鳥創下了飛機飛行速度的世界紀錄(3529公里/時)。

1972年,普惠第一臺軍用版F100發動機被裝配到F-15上,同時也為F-16提供動力,這是一款在全世界範圍內率先投入使用的推重比達到8的軍用發動機。

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F-16戰鬥機

  • 秒殺通用兩次

80年代中期,美國開始搞五代機,相較於裝備在YF-23上的發動機,通用電氣非常超前的使用了F120變循環發動機,而YF-22使用的普惠F119設計顯的保守了很多(這個保守也是咱們追不上的),它完全以軍方提出的要求來設計,諸如不加力超音速巡航、短距離起降、隱身、高推重比、矢量噴嘴等設計等,同時也採用了一些相對成熟的新技術。

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F119發動機測試

不過也正是因為普惠的這份“保守”,讓當時軍方在發動機的穩定性和可維護性方面甚為滿意,雖然這項計劃在80年代啟動,主要的針對目標是蘇聯,但是在定型時已是1997年,蘇聯早已“土崩瓦解”,昔日的強敵不復存在,超前的設計自然會被“放一放”,軍方的思想是想要一款穩定的戰機,而不是“機庫女皇”,所以F119笑到了最後。

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F-35戰鬥機

F-35的發動機競爭和F-22幾乎如出一轍,為了擊敗普惠,通用和羅爾斯·羅伊斯聯合起來研製的F136最後還是因為技術過於超前,製造和使用難度太大,美軍不願意承擔這份風險而放棄,在花費了超過30億美元,耗時16年之後,被普惠的F135發動機擊敗,通用電氣再一次被秒殺(心疼通用一秒鐘)。

  • 發動機之戰

當然了,通用電氣也不是“省油的燈”,曾經兩家就爆發過“發動機大戰”,因為普惠的F100初期產品性能並不是太可靠,這讓美國軍方很是惱火,一方面勒令普惠解決問題,另一方面與通用聯合搞了一個F110,裝備海軍F-14“雄貓”戰鬥機。

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F-14戰鬥機

最後的結果是軍方勝出,兩家公司大戰,最大的贏家還是軍方,雖然在F-14戰鬥機上普惠失敗了,可F100的可靠性問題也被解決了。

民用發動機亦可笑傲江湖

普惠不止軍用發動機領域發展的如火如荼,在民用領域同樣有著不俗的戰績,1982年開發PW 4000系列渦扇發動機,這是一款專為寬體飛機設計的專用發動機,被空客、波音公司選中,安裝在空客A300、A310、波音747和767等飛機上使用,隨後的數十年裡,這款發動機不斷改進升級,成為各大航空飛行器的主要動力。

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民用航發

90年代,應波音公司請求,專門為波音777開發的大推力PW4090、PW4098問世。

航天發動機

1995年,普惠公司開始為航天飛機提供發動機,RD-180火箭發動機就是其中一款。


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