在经过13000多小时的性能测试之后，2010年年初普?惠公司向美国空军交付了第一台F135-PW-100第四代涡扇发动机用于装备F-35常规起降型(CTOL，后面都使用该简称)作战飞机。而根据美国《空中打击》网站近日报道，普?惠公司日前交付了首台短距起飞/垂直降落(STOVL，后面都使用该简称)生产型F135发动机，标志着该型发动机正式由研制阶段进入生产阶段。
普?惠公司对这一里程碑事件高度评价，认为F135发动机的成就是历史性的，确保了公司在最先进的军用航空发动机技术方面处于领先地位。目前普?惠公司已经交付了全部11台F135飞行试验发动机，其中也包括首台STOVL型F135发动机。2010年也因此成为F135发动机项目极具纪念性意义的一年，标志着整个项目研制工作即将完成。F135是继F119-PW-100发动机装备隐身战斗机F-22之后，世界上第二个推重比大于10的战斗机动力系统，也是人类航空史上推力最大的军用加力涡扇发动机。
在联合打击战斗机项目验证机研制之时，世界上唯一可以满足战斗机性能要求的发动机就是普?惠公司研制的F119-PW-100发动机，F119-PW-100也是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。由于两家竞争公司对飞机的要求不同，从而要求普?惠公司研制2种略有不同的F-119改进型以满足每个竞争者各自的需要。波音型F-119发动机的代号是JSF/119-SE614，洛克希德?马丁型的代号是JSF/F119-SE611。
先进的设计与技术
F135发动机是F119发动机的衍生型。F119发动机由3级风扇,6级高压压气机、带气动喷嘴、浮壁式火焰筒的环形燃烧室、单级高压涡轮、高压涡轮转向相反的单级低压涡轮、加力燃烧室与二维矢量喷管等组成。整台发动机分为:风扇、核心机、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管和附件传动机匣等6个单元体，另外还有附件、FADEC及发动机监测系统。其加力推力155.7千牛，中间推力105.0千牛，总压比35，涵道比0.3，涡轮前温1850-1950K，最大直径1.13米，长度4.826米、重量1460千克。
F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力，增加了发动机的空气流量和涵道比，提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力，垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。
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燃烧室在F119发动机三维高紊流度、高旋流结构的浮动壁燃烧室的基础上,采用了高燃油空气比燃烧室技术,在提供小的分布因子和所要求的径向剖面的同时,满足了效率目标。高、低压涡轮采用对转结构,“超冷”高压涡轮转子叶片和导流叶片采用计算流体力学(CFD)方法设计,利用高温材料(可能为CMSX-4铸造合金)铸造,已在改进的F119发动机上得到验证,在提高耐久性的同时,能够明显提高工作温度(约为110℃)。低压涡轮增加1级,变为2级,以适应增大的风扇带来的驱动负荷。
F135发动机推比10.5、加力推力18吨级别、军推13吨级别、质量1700千克，其18吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。不过值得一提的是，F135相对于F119虽然推力大幅度提高，但是实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力。F135虽然推力超群，但是其高速性能却是下降的。
合理的垂直起降设计
STOVL型F135-PW-600为了满足垂直起降要求，设计了升力风扇 发动机喷管下偏 调姿喷管的垂直起降动力方案。升力风扇由涵道、风扇、D形喷管、联轴器、作动装置和伺服系统组成，由主发动机F135的2级低压涡轮驱动；升力风扇直径为1.27m，可以向前偏转13°，向后偏转30°，在STOVL工作状态下使战斗机上方的冷气流以230kg/s的流量垂直向下喷出，产生90千牛的升力；3轴承偏转喷管垂直向下偏转（最多可偏转95度，可左右各偏转10度），产生71.1千牛的升力；该喷管可使发动机的排气从水平偏转到垂直甚至向前，可以使推力从水平方向偏转到垂直向后。
此外，每侧翼根处的滚转控制喷管利用发动机压气机的引气，也可提供16.7kN的推力；在控制杆端的喷管差动地打开和关闭，实现滚转控制；通过偏转喷管偏航实现偏航控制；通过升力风扇和发动机推力分离器实现俯仰控制。包括主发动机在内的整个推进系统的长度为9.37m，悬停总推力为175.3千牛，短距起飞推力为169.5千牛。
欧洲和俄罗斯的新锐发动机推重比均不到10
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继F119-PW-100发动机之后，美国研制成功的F135系列大推力涡扇发动机证明了美国依然是世界航空领域整体实力绝对第一的动力强国。目前世界公认的推比10一级的涡扇发动机有：欧洲合研罗罗公司的EJ200中推涡扇发动机、法国M88系列中推涡扇发动机、前苏联AL-41F大推力涡扇发动机和美国的F119（包括F135系列）和F120系列发动机（包括F136系列）。
虽然这些发动机型号都号称推比达到了10一级，但是目前推比达到10的发动机系列只有美国的F119和F120系列，而只有F119和F135系列完成研制正式投入使用。欧洲的EJ200和M88系列发动机推比只能达到9左右，而俄罗斯号称推比过10、加力推力17吨的AL-41F发动机仅仅完成30%就随着前苏联的解体而中断，至今俄罗斯仅仅研制成功了推比8一级的117S发动机。
F119系列发动机(F135属于F119发动机衍生型号)能够完胜世界上其他国家的航空发动机，主要源于其先进的总体设计、高循环参数和尖端的材料工艺水平。目前推比10一级发动机中，F119-PW-100是唯一一个采用3611（三级风扇 六级压气机 单级高压涡轮 单级低压涡轮）总体设计的涡扇发动机，而EJ200和M88都比F119-PW-100增加了一级压气机，而且即便在叶片级数多于F119的情况下，压比和喘振裕度也未见接近F119的气动设计水平。而F119采用的第三代单晶叶片和双性能涡轮盘又赋予了F119发动机极高的循环参数水平，达到了1900K以上甚至超过了2000K。极高的循环参数赋予F119烈焰汹涌的驱动力和高燃烧效率，这样就使得F119发动机在性能提升的前提下，单位耗油率却保持了较低的水平，为F-22战斗机能够超音速巡航做出了不可磨灭的贡献。
美国雄厚的航空工业基础
而为总体设计方案和高循环参数做基础的是美国极为雄厚的航空材料和工艺水平。采用线性摩擦焊接技术的钛合金宽弦空心叶片、六级钛合金整体叶盘压气机、双层浮壁高温升短环型燃烧室、采用第三代单晶叶片和两种热处理技术的高低压涡轮、采用两种不同材料锻造而成的双性能粉末冶金涡轮盘以及第四代双余度全权限数字电子控制系统无一没有采用目前航空动力领域最先进的材料和工艺技术。
集大成的F119发动机为F135发动机提供了一个坚实的改进基础，F119为了保证高速性能从而采用了较小的涵道比，而F135为了追求大推力增加了涵道比、放大了流量，充分释放了核心机的驱动潜能。其军推已经达到13吨的级别，这已经是YF119加力推力的水平（由于F-22战斗机增重，曾经导致F119发动机推力从13吨级别增加到15吨），而18吨的加力推力足以让同类大推力涡扇发动机汗颜。F-35战斗机空重虽然达到了重型机标准的13吨，但汹涌澎湃的推力使得整机推比依然相当优秀，避免其成为“笨拙的胖子”，也使F-35成为世界航空史上少见的单发重型机。
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美国航空动力系统研制之所以能够一直保持世界第一的位置，主要是得益于军方和政府对于航空发动机预研计划持之以恒的投资和合理的远景规划。从上世纪五十年代开始的核心机预研计划，至今已经发展出7代核心机，而F119的核心机仅仅是当中的第四代。美国航空动力工业的技术潜力可见一斑。
中国在三十年前也逐渐开始学习美国的预研科研体制，开始了自己的核心机预研计划，但由于起步晚，经验和工业基础不足，至今未能拿出一款大规模实用的核心机型号。目前中国五代机歼20已经首飞，计划配装五代机的WS15发动机在研制进度上已落后于飞机本身，核心机预研落后的造成的“心脏病”仍在困扰着中国空军。
（根据相关材料搜集整理而成)
