F-35B 的垂直升力系统

ludongd

F-35B 的垂直升力系统概念上很简单，但是魔鬼存在于细节之中，F-35B 的实际研发过程是困难重重。




F-35B 的垂直升力系统用一根传动轴将主发动机部分功率传递到座舱后的升力风扇，升力风扇与可向下转向 95 度，转到垂直状态的主发动机尾喷管协力，像抬轿子一样，把飞机抬起来。升力风扇的举升力为 89 千牛，主发动机的垂直推力为 80 千牛，像两只小手臂般从发动机向两侧伸出的姿态控制喷管各产生 8.7 千牛推力，总垂直升力为 186 千牛。由于 F-35B 的空重已经达到 14500 千克，垂直降落时能携带的燃油储备和未用完弹药的重量就受到很大限制。由于 F-35B 的航电冷却系统依赖燃油系统作为热汇，燃油储备太低时冷却功率就不够，因此环境温度高时垂直降落状态航电可能无法可靠工作。F-35B 的垂直升力设计与 X-32 或 “鹞” 的相比，能以同等驱动功率加速更大空气流量，能在发动机不开加力情况下产生与加力推力相当的垂直推力，而且发动机对地面/甲板产生的热压力相对较小，发动机也不易吸入影响功率的高温排气流。


主发动机可转向尾喷管必须在 2.5 秒内旋转 95 度， 同时要承受高达 80 千牛的推力以及巨大的热量和振动，对机械性能的要求是非常高的，因此使用的是造价高昂的钛合金结构。


姿态控制喷管如果工作时间太长会造成其旋转做动器的过热，因此 F-35B 不能维持太长时间的垂直盘旋状态。



垂直升力系统传动轴以每分钟 8000 转的转速传递 29000 马力的轴功率，是开天辟地以来功率密度最大的机械传动部件，垂直升力系统的关键组成部分。解决传动轴的振动问题费了研发团队不少的脑细胞。


最大的工程挑战还是来自在战斗机狭小的空间内输出与中国 052 系列驱逐舰主轴功率相当的巨大驱动力的升力风扇系统。升力风扇的直径是 1.27 米，对 F-35 系列肥胖的外形有不小的“贡献”。离合器的体积和重量受到战斗机使用的限制，有非常严格的上限，然而却必须在 9-12 秒内将风扇从静止加速到 29000 轴马力，需要承受的机械负荷可以用恐怖来形容，在工作过程中产生的热量也非常巨大，依靠流量大约每秒 2 升的油冷系统加以控制。问题是即使在平飞状态，无负载的离合器仍然在产生热量，因为传动轴是与主发动机低压风扇连接的，平飞时继续高速转动。为了控制平飞状态离合器产生的废热，技术人员为 F-35B 安装了一套被动气冷系统，附加高温传感器，如果离合器温度过高飞机必须爬升到 3000 米以上高度，利用较低的环境温度为离合器降温。显然 F-35B 是不适合长时间低空飞行的。升力风扇系统的设计工作寿命为 200 小时，要与发动机 4000 小时的寿命相协调，F-35B 处于垂直飞行状态的时间必须限制在总滞空时间的 5%。

superraptor

[s:17] 好帖，学习了

菜鸟

好贴 学习了

菜鸟

看来 F35的毛病不少啊