GE向NASA交付首臺新型F414發動機，將用於靜音超音速

2020-08-28 兩機動力控制

導讀：據美國NASA網站8月20日消息，美國GE公司交付給NASA作為新一代靜音超音速X-技術飛機（QueSST）（型號X-59）動力的F414-GE-100發動機在加利福尼亞州愛德華茲的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心拆箱。該發動機是GE公司交付的2種類型的發動機之一，約4米長，將為X-59的飛行任務提供動力，以收集有關公眾如何感知更安靜的超音速飛行聲音的信息。

F414-GE-100發動機長約4米，直徑0.9米，裝有22,000磅加力燃燒室，可增強噴氣推力，目前位於美國加利福尼亞州愛德華茲空軍基地的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心。

在將其運往美國棕櫚谷與NASA的X-59靜音超音速技術飛機進行最終總裝之前，NASA將對該產品進行進一步檢查，而X-59飛機目前仍在洛克希德-馬丁公司的臭鼬工廠生產。

X-59飛機的推進系統負責人雷蒙德-卡斯特納（Raymond Castner）表示：「GE公司成功交付發動機是我們建造X-59的又一個激動人心的巨大裡程碑。」

實際上，GE公司共交付兩臺發動機。一個用作主要動力，另一個在需要時用作備用發動機。

卡斯特納表示：「這增加了人們的期待，因為我們期待看到大火焰在飛機首次起飛時從飛機後部發出。」

該發動機是在GE航空公司在位於麻薩諸塞州林恩的Riverworks工廠組裝並進行初步測試的，該發動機將為X-59的飛行任務提供動力，以收集有關公眾如何對飛機旨在產生的更安靜的音爆做出反應的信息。

收集到的數據將與美國政府和國際監管機構共享，以幫助制定新的噪聲規則，以讓各國政府重新允許超音速飛機在天空飛行，從而為商務航空旅行創造一個全新的市場。

卡斯特納進一步解釋道：「要注意的是，X-59飛機以及F414-GE-100發動機都不是未來商用超音速客機的原型，它們只是為了證明超音速客機可以產生安靜的聲響並衡量社區的反應。」

F414-GE-100發動機位於GE Aviation的Riverworks工廠的裝配區。

X-59飛機的初步設計早在幾年前就已經完成，最初的計劃是使用GE公司的F404型發動機，該發動機也是美國NASA F/A-18研究型飛機的動力。

卡斯特納解釋說：「我們備有F404型發動機備件和零件，並認為可以使用我們已經擁有的發動機以節省成本，但是並沒有成功。」

問題就出在發動機上，GE公司的F404型發動機，無法產生足夠的推力來實現X-59飛機的超音速飛行性能目標。因為按照之前的設計，F/A-18飛機由兩臺發動機驅動，但X-59飛機卻僅可容納一臺發動機。

與GE公司合作後，NASA找到了解決方案，將F404發動機的下一代改進產品F414發動機調整為既能滿足X-59的推力需求又能滿足實際尺寸的配置。

GE公司林恩工廠的工程師安東尼-哈茲萊特（Anthony Hazlett）負責領導X-59飛機動力小組，提出了用於實驗超音速飛機的獨特發動機設計。

哈茲萊特表示：「我們為瑞典的薩博JAS 39E鷹獅（Gripen）戰鬥機開發了F414的單發版本，我們進行一些修改，確定它可以在X-59飛機上工作，因此我們推出了新的發動機型號F414-GE-100。它與之前的型號非常相似，但是發動機的外部設計和運行方式得到了升級。」

其中包括編寫新的控制系統軟體以使發動機和X-59飛機能夠相互通信，以及在新的地方添加管道以使燃料可以從飛機流向發動機這樣相對簡單的事情。

X-59飛機的發動機與鷹獅（Gripen）戰鬥機發動機的另一個區別是安裝方式，儘管不算什麼大問題，但這並不意味著該過程非常容易。

哈茲萊特說：「在採取眾所周知的技術將新發動機安裝到新飛機上方面，本身也有大量的工作要做。因此，我們將有一個來自GE的團隊來幫助洛克希德-馬丁公司完成該程序。」

此前的F404和F414發動機的型號還均包括軌道硬體，以協助安裝。可以將發動機放在推車上並放在飛機後部以使其向右滾動，或者將發動機放在飛機下方，並使用升降機將發動機升起指定位置，兩種情況下都使用軌道硬體作為引導。

但是為了節省重量和空間，X-59飛機的F414型號沒有軌道硬體，因此發動機（將被放置在飛機下方並被提起）將依靠人的眼球和手手動將其引導到位。

用機械方法將其固定到位後，將連接電氣，燃料和其他各種線路，並對整個發動機/飛機組合系統進行測試，並實現發動機在飛機上的首次點火。

卡斯特納表示：「整個過程將花費幾個月的時間，因為在飛機上進行裝配過程中，我們還會安排各種測試。」

NASA的X-59靜音超音速技術演示飛機將飛越美國各社區，以展示超音速的安靜特性。X-59飛機的設計目標是在進行超音速飛行時，地面上的人們聽到的聲音非常少，而不像之前協和號那類超音速客機讓人無法忍受。

儘管該發動機是基於鷹獅戰機發動機（即F414-GE-39E）設計的，但GE公司為NASA的X-59飛機進行了修改，以確保其使用。

哈茲萊特進一步解釋道：「這是一種基於全新金屬材料的發動機，NASA團隊正在從經銷商那裡獲得新發動機。」

作為該發動機製造過程的一部分，其已經在麻薩諸塞州的試驗臺上成功運行了8個多小時，以證明它能夠支持X-59飛機的飛行方式。

對於典型的戰鬥機來說，飛行員會多次將發動機運行在節流狀態，而使用高推力（開加力）的時間通常都非常短，這是一種眾所周知的運行方式，對發動機的整體耐久性和零件設計壽命有重要影響。

哈茲萊特表示：「而對於X-59飛機，我們研究了它的飛行方式，這與戰鬥機不同，它需要在高空持續執行高推力飛行，而這需要通過加力燃燒器來實現。」

F414-GE-100發動機在GE公司的林恩測試工廠進行了試驗，表明了它可以應對加力燃燒器的長時間使用，並證明所有其他設計升級（例如新設計的控制軟體）都能按預期目標工作。

哈茲萊特說：「對於我們的設計團隊來說，證明我們的假設和邊界條件仍然是一個非常大的挑戰，我們已經以各種方式應對了這一挑戰。」

此外，疫情也帶來了額外的挑戰，這使得在原定計劃外還有大量工作要做，幸運的是許多工作都得到了美國軍方的支持，這使得GE公司可以將更多的經理集中在NASA的工作任務上，從而實現這一目標。

為超音速客機提供動力也是近30年來的第一次，哈茲萊特表示：「X-59飛機在執行任務方面簡直酷炫得無與倫比，想要為這個計劃提供幫助和工作的人們並不缺乏。作為這個團隊的重要參與者，GE公司感到無比自豪。」

從NASA的角度來看，卡斯特納對於GE公司的合作也非常滿意，他表示：「與GE合作使該發動機可用真是太棒了，他們一直是這方面的寶貴合作夥伴，我們很幸運能將他們加入團隊。」

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