F119发动机推重比真相：9还是7？五代发动机技术深度解析
F119发动机推重比真相：9还是7？五代发动机技术深度解析
近日，有用户在维基百科上将F119发动机的推重比从7修改为9，引发了广泛关注。本文将详细探讨五代发动机的推重比问题，分析为什么F119和F135发动机的实际推重比远低于预期。
普惠公司为五代机研制的两款发动机——F119-PW-100（图1）和F135-PW-1/400（图2）的海平面、0速、全加力推重比分别为7和6.7，而垂直起降F-35B的发动机F135-PW-600在平飞时的推重比为5.7。
这些数据是否意味着美国在航空发动机领域的技术实力不如预期？答案是否定的。美国至今仍然是航空发动机领域的领导者，这些数据只能说明航空发动机工程师在设计过程中需要做出很多妥协，同时也表明航空发动机的研发确实面临诸多挑战。
F119发动机的重量数据来源于美国空军官方发布的发动机运输指南（图3，编号：T0 00-85-20），F135的两个子型号的重量数据则来源于同一份文件（图4），该文件于2018年进行了增补。数据显示，F119发动机干重约5000磅（2268千克，含二元矢量喷管），F135干重6422磅（2913千克），F135带升力风扇版7260磅（3293千克）。
有人质疑这些数据的准确性，但通过检查四代机发动机的重量数据可以验证其可靠性。图5展示了我们熟悉的F110-GE-129发动机的数据，其美标干重约1.8吨，文件显示的3980磅（1805kg）完全符合这一数据，因此可以确认F119和F135的重量数据是准确的。
什么是“干重”？简单来说，就是保留发动机的一切系统，包括喷管、附件匣等，但抽掉滑油、机油、燃油、冷却剂等，非常形象地体现了“干”的概念。
为什么这些发动机的推重比没有达到预期？实际上，美国厂家的官方公开资料中从未提及推重比或重量这一项（图6-图9）。正规来源的宣传中从来都不强调推重比很高，这种刻板印象很可能源于五代发动机开发早期对其性能的过高估计以及当时的竞标宣传需要。
证据表明，在五代发动机开发过程中，这种现象比比皆是。例如，F119在兰德公司航发可获得性报告中使用的可能是YF119的公开数据（图10），而F135和136在地面试车时（V=0，H=0）分别跑出过5万磅和5.1万磅的超高推力（图11）。这些数据是在去掉向外引气和轴功率输出的情况下获得的，但在实际应用中是不可能做到这一点的。
量产版F119和F135推重比低的根本原因包括：
- 第四代发动机涡轮前温度大幅提高，而热端部件的材料承温能力没有同步提升，为了达到耐久性和寿命要求，构件设计得更加强壮，冷却用气量需要增加，需要采用隔热涂层等，这些都会使重量增加。
- 发动机安全性设计要求提高，如为满足包容性要求，风扇/压气机机匣重量需要增加。
- 为实现隐身要求，需要从压缩部件引气冷却高温构件，导致推力下降，同时采用隐身涂层会使发动机重量增加，造成推重比降低。
- 飞机提供的燃油温度提高，要求发动机燃油附件能够承受更高的温度、具有更强的冷却能力，这会使附件重量增加。
虽然F119和F135的推重比低于预期，但它们通过增加结构重量换来了包线上各处推力的上涨，以及优秀的飞行品质和更好的鲁棒性。这是工程设计中的必要取舍，但这并不影响它们作为世界上最优秀战斗机发动机的地位。
以XA10X系列为代表的下一代自适应变循环发动机，由于结构本身更加复杂、推力要求更大，再加上复杂的调节机构，必然不可能有高推比。未来，随着技术的发展，我们可能会看到更多类似的情况。