F－35的發動機葉片

F－35的發動機葉片

剛剛看了《美F-35戰機故障原因已查明 軍方取消停飛令》，裏麵號稱：

“F－35項目辦公室發言人凱拉·霍恩在一份聲明中說，相關檢修人員確認，這架戰鬥機引擎葉片出現裂痕的原因是在高溫環境下長時間使用，對其他F－35戰機的檢查沒有發現引擎裂痕。因此，國防部決定取消停飛令。”

一般來說，關於武器的新聞都不可以完全相信，因為軍事不可能透明，象F-35這樣美國最牛的武器就更不用說了。

F－35的飛行一定有詳細記錄，一般飛機都有飛行記錄，比如說飛行時間，以及各種不同飛行狀態的飛行時間，具體一點不同速度段的飛行時間，比如超音速的飛行時間等等，稍微好一點的車連換油都提醒你，保養維修也顯示提醒。

當然了，也許F-35的計算機不記錄這些，因為F-35是有專業維修保養團隊的，但是他們也必須有記錄，而且F-35從2006年底首飛已經有6年了，所以，“引擎葉片出現裂痕的原因是在高溫環境下長時間使用”這樣的理由顯然是隻能忽悠傻伯一老百姓的，因為引擎葉片的保養和更換必須是定期的，尤其是對F-35這樣的單發飛機來說。

我在我轉的《（ZT）F-35：發動機葉片 bummer（圖）》裏提到一些常識，我原封不動給大家抄一遍：

“噴氣機發動機葉片是在高溫和高壓的環境下工作的部件，因此不是一般的工程材料知識可以想當然滴，而且還有高速，還是旋轉的高速，因此噴氣機發動機葉片不僅經受壓力還要經受拉力，特別是還有震動，而且還都是周期性的。

其實這些都還不是問題，問題是為了盡量提高發動機的功能，還要盡可能的減小噴氣機發動機葉片的重量，因此葉片就做的盡可能的薄，有的部位甚至是空心的，減輕重量也便於降溫。

但是，機械畢竟是死的，因此一般機械設計的最佳運作條件或狀態不是它的最大指標的狀態，因為這時所有零部件都要承受最高的考驗，也不是它的比較低的指標的狀態，比如說汽車發動機，速度低就有燃燒不夠幹淨的問題，比較中速是比較理想最佳運作條件的狀態，其實人體也差不多，慢走有時更累人。

所以，大家可以想象，如果你推一下極限，設計指標還是可以提高滴，但是可靠性和壽命就會降低，也許F-35的發動機沒推極限，但是也可能是F-35的性能要求F-35的發動機經常作長時間和高強度的運行，F-35的“發動機葉片 bummer”的外號就出來。”

顯然，長時間和高強度的運行會影響發動機零部件的壽命，那麽，這次F-35的“在高溫環境下長時間使用”具體的究竟是什麽意思呢？

我在網上找到這個（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."”

原文是引用原話，我引用原文，所以有雙重的引號。

對於噴氣發動機，我也是徹底的外行，這裏，我以為大家需要注意的是“stage 3 turbine blades”，也就是說是發動機比較後部的葉片，我猜這裏的“stage 3”就是所謂的“afterburner”，反正就是“加速”或“加力”時用的，F-35的發動機是Pratt & Whitney造的，據我所知GE的發動機就沒分什麽“stage”不“stage”的。

“afterburner”，顧名思義就是“燒了以後的爐子”，其實就是最後推一下發動機的極限，當然了，可靠性和壽命就會同時隨著降低，簡單的說就是在噴氣發動機的尾部，在燃油已經燒過產生的高溫高壓氣體將要從發動機噴出的地方再加一點燃油，目的就是增加推力，原理也是明擺著的，“燒了以後的爐子”嘛，所以氧不足也是自然，不過據說不敢加氧，也許危險，也許太難，反正一般隻是軍用。

繼續說長時間和高強度的運行會影響發動機零部件的壽命，那麽，這次F-35的“在高溫環境下長時間使用”具體的究竟是什麽意思呢？

同一篇文章裏引用Pratt & Whitney的話說：

“"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."”

我就不說“We believe that”其實是個比較弱的說法，我以為跟說“我猜”也差不多。

同樣的，再說一遍，對於噴氣發動機，我也是徹底的外行，這裏，我以為大家需要注意的是“more than four times longer”，這架發動機葉片出現裂痕的F-35的高溫條件的飛行時間是超常4倍多，也就是說是正常的5倍多！

這不是開玩笑吧，Pratt & Whitney的發動機有沒有使用手冊？

要不然就是Pratt & Whitney的發動機實在是太牛太牛了，實際壽命是設計壽命的5倍多！

關於“afterburner”，我找到這個（link：http://www.defense-aerospace.com/articles-view/feature/5/143079/afterburning-engine-can%E2%80%99t-stand-heat.html）應該是比較獨立的文章，因為文章提到F-35項目的辦公室和Pratt & Whitney都沒回答他們的問題。

文章前麵是敘述新聞，後麵才是內容，我烤在這裏，大家請看，對應古狗的翻譯比較有趣：

But this is not the first instance in which the F-35 has run into problems when using its afterburner.
但是，這是不是第一個實例中，F-35遇到問題時，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日發布的美國國防部副部長邁克爾·吉爾摩，作戰測試和評估在其年度報告中，提到加力引起的事故在2012年發現的兩個實例：

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飛行科學評估（第29頁）：
“測試團隊可以不執行這部分（30％）的計劃2012年基準測試點[因為]飛機的使用限製，防止長時間使用加力需要的，以完成high-altitude/high-airspeed的測試點，”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飛行科學公司​​（第33頁）：
“8月，測試團隊安裝了新的塗層CF-1的水平尾翼，旨在防止在長時間使用加力追求高空速測試點的烈日和分層。然而，顯示部分的塗料粘合在飛行過程中，懸浮的包絡線的高的空速部進一步的測試。“

The F-35 section of Gilmore’s report can be accessed here on the DOT&E website.
F-35的部分Gilmore的報告可以訪問這裏的DOT＆E網站上。

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)
我們已經知道，感謝Gilmore的報告稱，F-35戰機不能目前飛“內的被稱為閃電條件”25英裏和“低於20000的腳高度，下降率被限製到6,000名的腳/分鍾（......）也不限製是可以接受的戰鬥或作戰訓練。“（見第41頁）

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.
現在，由於這一最新的接地，我們發現，F-35也是有限的時間可以操作加力，其渦輪葉片爆炸的危險。這也很難被認為是可以接受的戰鬥。

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.
無論是普惠，也不是JPO出現過於此限製的困擾，也不認為有必要重新設計發動機的渦輪葉片，以避免再次發生。唯一已知的預防措施，再由路透社報道，JPO將“現在需要類似的損害”，而不是如以前的50小時檢查後，每25個飛行小時的報告，監控和限製。

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年來其發展計劃，飛機不能飛近雷暴，它不能潛水很陡，它不能維持加力操作。

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.
由於渦輪葉片破解後409飛行小時（和700個總運行小時），一個可能的解決辦法是改變發動機每400小時。畢竟，這是標準作業程序中的蘇聯空軍，德國空軍的發現時，它繼承了米格-29的操作由以前的東德。

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，由於F-35的運營成本已經很高了，這很可能不是一個路線，，洛克希德或五角大樓將主張。然而，在某些方麵，F135的操作壽命在加力模式下把我們帶回到20世紀80年代。