F－35的发动机叶片

F－35的发动机叶片

刚刚看了《美F-35战机故障原因已查明 军方取消停飞令》，里面号称：

“F－35项目办公室发言人凯拉·霍恩在一份声明中说，相关检修人员确认，这架战斗机引擎叶片出现裂痕的原因是在高温环境下长时间使用，对其他F－35战机的检查没有发现引擎裂痕。因此，国防部决定取消停飞令。”

一般来说，关于武器的新闻都不可以完全相信，因为军事不可能透明，象F-35这样美国最牛的武器就更不用说了。

F－35的飞行一定有详细记录，一般飞机都有飞行记录，比如说飞行时间，以及各种不同飞行状态的飞行时间，具体一点不同速度段的飞行时间，比如超音速的飞行时间等等，稍微好一点的车连换油都提醒你，保养维修也显示提醒。

当然了，也许F-35的计算机不记录这些，因为F-35是有专业维修保养团队的，但是他们也必须有记录，而且F-35从2006年底首飞已经有6年了，所以，“引擎叶片出现裂痕的原因是在高温环境下长时间使用”这样的理由显然是只能忽悠傻伯一老百姓的，因为引擎叶片的保养和更换必须是定期的，尤其是对F-35这样的单发飞机来说。

我在我转的《（ZT）F-35：发动机叶片 bummer（图）》里提到一些常识，我原封不动给大家抄一遍：

“喷气机发动机叶片是在高温和高压的环境下工作的部件，因此不是一般的工程材料知识可以想当然滴，而且还有高速，还是旋转的高速，因此喷气机发动机叶片不仅经受压力还要经受拉力，特别是还有震动，而且还都是周期性的。

其实这些都还不是问题，问题是为了尽量提高发动机的功能，还要尽可能的减小喷气机发动机叶片的重量，因此叶片就做的尽可能的薄，有的部位甚至是空心的，减轻重量也便于降温。

但是，机械毕竟是死的，因此一般机械设计的最佳运作条件或状态不是它的最大指标的状态，因为这时所有零部件都要承受最高的考验，也不是它的比较低的指标的状态，比如说汽车发动机，速度低就有燃烧不够干净的问题，比较中速是比较理想最佳运作条件的状态，其实人体也差不多，慢走有时更累人。

所以，大家可以想象，如果你推一下极限，设计指标还是可以提高滴，但是可靠性和寿命就会降低，也许F-35的发动机没推极限，但是也可能是F-35的性能要求F-35的发动机经常作长时间和高强度的运行，F-35的“发动机叶片 bummer”的外号就出来。”

显然，长时间和高强度的运行会影响发动机零部件的寿命，那么，这次F-35的“在高温环境下长时间使用”具体的究竟是什么意思呢？

我在网上找到这个（link：http://defense.aol.com/2013/03/01/f-35-cleared-for-flight-turbine-crack-cause-identified/）：

“"Upon completion and compliance with the immediate action Time Compliant Technical Directive (TCTD) issued this week to borescope inspect the LPT stage 3 turbine blades, F-35 LRIP aircraft are returned to flight status. Additionally, a 25 Effective Flight Hour (EFH) reporting cycle of creep damage will now be implemented to monitor and limit turbine creep exposure."”

原文是引用原话，我引用原文，所以有双重的引号。

对于喷气发动机，我也是彻底的外行，这里，我以为大家需要注意的是“stage 3 turbine blades”，也就是说是发动机比较后部的叶片，我猜这里的“stage 3”就是所谓的“afterburner”，反正就是“加速”或“加力”时用的，F-35的发动机是Pratt & Whitney造的，据我所知GE的发动机就没分什么“stage”不“stage”的。

“afterburner”，顾名思义就是“烧了以后的炉子”，其实就是最后推一下发动机的极限，当然了，可靠性和寿命就会同时随着降低，简单的说就是在喷气发动机的尾部，在燃油已经烧过产生的高温高压气体将要从发动机喷出的地方再加一点燃油，目的就是增加推力，原理也是明摆着的，“烧了以后的炉子”嘛，所以氧不足也是自然，不过据说不敢加氧，也许危险，也许太难，反正一般只是军用。

继续说长时间和高强度的运行会影响发动机零部件的寿命，那么，这次F-35的“在高温环境下长时间使用”具体的究竟是什么意思呢？

同一篇文章里引用Pratt & Whitney的话说：

“"We believe that a key factor for the blade crack stemmed from the unique operating environment in flight test. The engine had operated more than four times longer in the high-temperature environment of the flight envelope than the typical F-35 duty cycle. The exposure in this high temperature part of the envelope led to a separation of the grain boundary on this single blade."”

我就不说“We believe that”其实是个比较弱的说法，我以为跟说“我猜”也差不多。

同样的，再说一遍，对于喷气发动机，我也是彻底的外行，这里，我以为大家需要注意的是“more than four times longer”，这架发动机叶片出现裂痕的F-35的高温条件的飞行时间是超常4倍多，也就是说是正常的5倍多！

这不是开玩笑吧，Pratt & Whitney的发动机有没有使用手册？

要不然就是Pratt & Whitney的发动机实在是太牛太牛了，实际寿命是设计寿命的5倍多！

关于“afterburner”，我找到这个（link：http://www.defense-aerospace.com/articles-view/feature/5/143079/afterburning-engine-can%E2%80%99t-stand-heat.html）应该是比较独立的文章，因为文章提到F-35项目的办公室和Pratt & Whitney都没回答他们的问题。

文章前面是叙述新闻，后面才是内容，我烤在这里，大家请看，对应古狗的翻译比较有趣：

But this is not the first instance in which the F-35 has run into problems when using its afterburner.
但是，这是不是第一个实例中，F-35遇到问题时，使用其加力。

In his annual report released Jan. 15 Michael Gilmore, the Pentagon’s undersecretary for Operational Test and Evaluation, mentioned two instances of afterburner-induced incidents discovered in 2012:
1月15日发布的美国国防部副部长迈克尔·吉尔摩，作战测试和评估在其年度报告中，提到加力引起的事故在2012年发现的两个实例：

1. F-35A Flight Sciences Assessment (Page 29):
“The test team could not execute this portion (30 percent) of planned 2012 baseline test points [because of] aircraft operating limitations, which prevented the extended use of afterburner needed to complete high‑altitude/high‑airspeed test points,” and
1。 F-35A飞行科学评估（第29页）：
“测试团队可以不执行这部分（30％）的计划2012年基准测试点[因为]飞机的使用限制，防止长时间使用加力需要的，以完成high-altitude/high-airspeed的测试点，”和

2. F-35C Flight Sciences (Page 33):
“In August, the test team installed new coatings on CF-1 horizontal tails, designed to prevent scorching and delaminating during prolonged use of afterburner pursuing high airspeed test points. However, portions of the coatings dis-bonded during flight, suspending further testing of the high airspeed portion of the envelope.”
2。 F-35C飞行科学公司​​（第33页）：
“8月，测试团队安装了新的涂层CF-1的水平尾翼，旨在防止在长时间使用加力追求高空速测试点的烈日和分层。然而，显示部分的涂料粘合在飞行过程中，悬浮的包络线的高的空速部进一步的测试。“

The F-35 section of Gilmore’s report can be accessed here on the DOT&E website.
F-35的部分Gilmore的报告可以访问这里的DOT＆E网站上。

We already knew, thanks to Gilmore’s report, that the F-35 cannot currently fly “within 25 miles of known lightning conditions” and that “below 20,000 feet altitude, descent rate is restricted to 6,000 feet/minute (….) Neither restriction is acceptable for combat or combat training.” (see page 41)
我们已经知道，感谢Gilmore的报告称，F-35战机不能目前飞“内的被称为闪电条件”25英里和“低于20000的脚高度，下降率被限制到6,000名的脚/分钟（......）也不限制是可以接受的战斗或作战训练。“（见第41页）

Now, thanks to this latest grounding, we discover that the F-35 is also limited in the time it can operate on afterburner, at the risk of having its turbine blades explode. This can hardly be considered acceptable for combat, either.
现在，由于这一最新的接地，我们发现，F-35也是有限的时间可以操作加力，其涡轮叶片爆炸的危险。这也很难被认为是可以接受的战斗。

Neither Pratt & Whitney nor the JPO appear overly troubled by this limitation, and neither considers it necessary to redesign the engine or the turbine blades to avoid a recurrence. The only known precautionary measure, again reported by Reuters, is that the JPO will “now require reports to monitor and limit similar damage after every 25 flight hours,” instead of 50-hour inspections as previously.
无论是普惠，也不是JPO出现过于此限制的困扰，也不认为有必要重新设计发动机的涡轮叶片，以避免再次发生。唯一已知的预防措施，再由路透社报道，JPO将“现在需要类似的损害”，而不是如以前的50小时检查后，每25个飞行小时的报告，监控和限制。

So, 11 years into its development program, the aircraft can’t fly near thunderstorms, it can’t dive too steeply, and it can’t sustain afterburner operation.
因此，11年来其发展计划，飞机不能飞近雷暴，它不能潜水很陡，它不能维持加力操作。

As the turbine blade cracked after 409 flight hours (and 700 total operating hours), one possible fix is to change engines every 400 hours. After all, this was standard operating procedure in the Soviet air force, as Germany’ Luftwaffe found when it inherited the MiG-29 operated by the previous East Germany.
由于涡轮叶片破解后409飞行小时（和700个总运行小时），一个可能的解决办法是改变发动机每400小时。毕竟，这是标准作业程序中的苏联空军，德国空军的发现时，它继承了米格-29的操作由以前的东德。

However, given the F-35’s already high operating costs, this is probably not a route that Lockheed or the Pentagon would advocate. Yet, in some respects, the F135’s operational lifespan in afterburner mode takes us back to the 1980s.
然而，由于F-35的运营成本已经很高了，这很可能不是一个路线，，洛克希德或五角大楼将主张。然而，在某些方面，F135的操作寿命在加力模式下把我们带回到20世纪80年代。