F一百渦輪扇發動機

F 一百渦輪扇發動機是美國空軍現役使用上濟的渦輪扇發動機，嘛是普萊特佮惠特尼公司（簡稱普惠）上重要的軍用發動機之一。目前主要是使用機種包括雙 ia̋n-jín 的 F 鋪十五（包括講 F 鋪十五 E）與單 ia̋n-jín 的 F 鋪十六這兩種戰鬥機。

歷史

明日之星的誕生

F 一百發動機的發展歷史會當回溯到一九六五年普惠公司進行的超音速軍用有後燃器發動機 JTF 二十二的研究計畫。一九六八年美國空軍開始進行後一代戰鬥機研發計畫 F-X 時，分別要求奇異公司、普惠公司佮通用汽車轄下艾利森部門分別提出各自的設計案，兩个人獲勝者共會為美國空軍和美國海軍各生產一具原型發動機作為評估的對象，這兩間公司有十八個月的時間來進行技術方面的研發。奇異佮普惠佇第一階段勝出，若一九七空年三月普惠成做最後的勝利者，美國空軍有的正式編號做 F 一百，海軍版則是 F 四百空一。空軍版的推力較低，猶毋過大修間隔較長，海軍版著眼於航母操作的需求，緊急上大推力的需求較大，嘛有別於空軍版的設計。兩个版本干焦燒烙（也就是核心段）是有仝款的，其他的部份，包括風扇直徑，後燃器，噴喙佮其他主要系統攏無法度相換。

毋過海軍咧開三億的美金了後，佇一九七一年年中正式通知美國空軍𪜶共放棄以 F 四百空一為 F 鋪十四戰鬥機換發動機的計畫，這項改變致使總採購數量降佮發動機買成本的起來，加上美國軍方佮普惠公司對測試的時間表佮進度之間的認捌差異，種下後來問題重重的開端，強欲予美國空軍佮普惠對簿公堂，嘛促使差不多喪失軍用發動機市場的奇異公司有機會重新徛予牢跤步並且推出 F 一百十渦輪扇發動機。

一九七空年代當咧美國空軍佇越戰空中作戰經驗受著強大衝擊的年代，佮蘇聯的新型戰鬥機毋但佇數量超過美國，嘛會搝入去美國現役戰鬥機（主要是 F 扳四）會當牢一个差距。當 F 一百佇一九七空年三月展開全面設計工作，並且佇一九七二年七月頭擺試飛，普惠公司並無預料到這具發動機佇咧材料佮先進科技運用，需要閣較濟的時間完成測試佮產品到熟化，若海軍無同意採購的宣布，予伊主導的飛行機佮發動機設計的工課 F 鋪十五計畫室受著足大的壓力，為著予新飛行機通好準時服役，計畫室部門主持決定咧試進前同意 F 一百進入量產，啊若予普惠較停仔完成所有的測試的項目。

一九七四年十一月 F 一百發動機正式進入美國空軍做兵，其研製之初無充分估計到航空發動機工作狀態轉換問題。裝備部隊以後，佇戰鬥訓練的過程當中，飛行員定定需要發動機佇上大工作狀態佮上低轉速之間定定轉換，結果 F 一百-PW 糊一百出現矣大量問題，一度發生新的發動機產量佇咧預期，新出廠的 F 鋪十五佮 F 鋪十六停佇塗跤，無發動機安裝的困境。嘛有人講伊的性能予空軍飛行員讚甲有賰，最佳的表現來自 F 鋪十五佇運動的能力，加速率等方面佮當時服役中的美國最主要戰鬥機 F 抹四有天壤之別，除了提升美國空軍對爭取制空權閣較有信心以外，嘛促成閣較濟新戰術的研究佮使用。

問題的開端

飛行員嘿 F 一百發出讚美佮驚嘆的部份，嘛較勇用各種方式操作新發動機演練各種戰技，這个時陣問題開始浮出台面，而且嚴重的程度強欲予規个美國空軍空有機體而且咧等待發動機的困境。

測試拖沙佮意外

問題的發生點會當回溯到設計和試驗時期。普惠公司佇咧 F 一百合約時程上有兩个坎站（Milestone）需要達成，一个是欲佇一九七二年二月前完成初期飛行出力測試，通過這个測試發動機才會當真正來飛行機頂頭進行飛行測試。第二个是愛佇一九七三年二月完成最後合格驗證，通過這个驗證表示發動機符合設計預估並且會當進入做兵的階段。F 一百發動機順利通過第一个路站碑的需求，但是佇第二項驗證過程當中，原本要求愛一百五十點鐘模擬無仝懸度佮速度的運轉測試無法度如期完成。閣較害的是一九七三年二月 F 鋪十五已經開始進行試飛七個月了後，地面測試的發動機發生渦輪葉仔片分離，損害風段的意外。

F 被十五計畫室佇咧強大的時程壓力下，同意予普惠延到一九七三年五月完成預定的一百五十點鐘運轉測試，同時延後懸懸度佮高馬赫數的測試項目，當當時大多數的人認為遮的項目所在 F 鋪十五飛行的狀態較是極端的區域，袂致使有太大的影響，只是這項決定後來強欲予 F 鋪十五生產佇美國國會面臨被終止的狀況。好不容易普惠佇一九七三年五月完成縮減版的驗證，十月完成所有的測試項目。二月發生的意外經過調查了後發現是葉仔生產過程的瑕疵，和測試環境的粒仔被發動機吸入去造成。

測試的過程當中出現的其他問題猶閣包括第一級渦輪葉仔出現震動，風定著（袂振袂動的葉仔）總體產生彎曲現象，抹著金發生著火燒，第四級渦輪損害以及後燃器有無正常的聲音等等。總合來講，F 一百發動機的性能佮技術需求攏相當懸，真濟當初無想著的技術抑是設想著的技術，材料佮操作上的問題日後予這粒發動機備受質疑。

飛行員的操作

F 一百的性會當配合 F 鋪十五的設計，就予飛行員會當有大量賰的能量強化飛行機運動的能力。做飛行員佇無停變化的戰鬥狀態之下，油門嘛誠捷咧低佮後燃器推力之間來回徙，對戰鬥機來講，按呢的操作方式真普遍，毋過佇 F 一百佮 F 鋪十五的配上，加上 F 一百的高性會當佮快速反應，這款反起來更加出現的頻率比起來懸以往的經驗，施加佇發動機的工作壓力嘛比設計時陣的預估，致使著 F 一百會當靠度佮維修壓力產生負面的評價。

主要的問題

F 一百早期發生最主要的問題有三項，分別是：

• 壓縮段葉仔片失速。
• 渦輪段損斷
• 零件壽命佇咧預期。

遮的問題的發生除了發動機本身的因素以外，嘛有頭前述飛行員以超出預期傷過濟的方式操作所致，後壁這个因素過去了解無濟，自 F 一百了後成做新的發動機設計時攏愛考慮的因素。

壓縮段葉仔片失速

壓縮段位發動機的頭前，負責共通過進氣氣流壓縮，提懸壓力佮燃燒效率。氣流通過壓縮段的葉仔類似流經過翼仔，嘛會佇某乜態下出現混亂而使失速。翼失速的時無法度繼續維持飛行機穩定的飛行佮控制，壓縮葉仔失速的時會影響壓縮段佮發動機運作的順聰性，毋過一般的失速是短暫性的現象，影響有限，停滯性失速則是繼續發生，除非飛行員會發動機關店並且重新啟動，若無無法度消除的狀況。

F 一百超過百分之七十的停滯性失速發生佇咧使用後燃器的時刻，嘛會當講是飛行員上需要補充推力的機器，為著降低發生的機率，美國空軍要求飛行員避免進入產生停滯性失速的飛行狀態，減少用後燃器的次數等等。雖然停起來失速佇咧重新啟動發動機了後就會消失，只不過這个程序只有單具 F 一百的 F 鋪十六來講相當的危險，予古早 F 鋪十六因為發動機出意外的比例偏懸。

此外，美國空軍要求地勤人員調降發動機的輸出以進一步減少危險發生的次數。這項規定干焦限定平常時仔，做戰爭發生的時陣，抑是需要恢復原本的發動機該有的性能。按呢喔一來，F 允十五的地勤人員必須愛用人工的方式來調整每一具發動機，連新出廠的也無例外，造成另外的工作量佮成本支出，令美國空軍是誠不滿普惠的產品佮服務態度。普惠公司認為當初收著的設計規範佮要求當中並無包含這个部份，而且這種現象嘛佮飛行員的操作習慣有關係，無願意免費提供解決的方案。雙方的對敵延伸到美國國會，嘛是美國空軍後來佮海軍取得協議，利用原先 ió-bih 為 F 鋪十四替換發動機的經費，提出戰鬥機候補發動機（Alternate Fighter Engine）競標案。

渦輪葉仔片斷去

渦輪葉仔需要承受非常懸的溫度佮轉速，當葉仔片發生斷去的時陣，佇每分鐘三萬轉的高速之下，對發動機佮機體的殺傷力真大。這个問題的來由佮頂頭壓縮段停滯性失速有密切的關聯。壓縮段失速的時會斷斷渦輪段冷卻氣流的供應，承受高溫氣流的渦輪葉仔面隨發生溫度分佈無齊勻猶閣有承受超過設計的溫度，加上渦輪段的高轉速施加的應力，部份葉片結構走出來快速脆化佮必縫。等到葉片結構無法度繼續維持的時陣就會斷去，以高速飛出去造成發動機或者是機身其他部份的傷害。

渦輪葉仔屬於發動機的熱段，需要定期檢查佮換有問題的部份，葉仔斷去分離並毋是 F 一百个才有的問題，真濟的發動機攏出現過。為著防止斷去的葉仔衝出發動機殼，F 一百咧發動機下跤特別設計一層共疊來限制萬一斷裂的葉仔片袂飛出發動機殼，猶毋過，地勤人員著愛共發動機對飛行機頂懸落落來才會當檢查渦輪葉仔片，無形中增加地勤人員的工作量佮壓力。此外，壽命縮短的渦輪葉仔代表檢查佮換的間隔愛縮短，發動機無法度使用的時間佮次數增加，零件儲存佮買的成本上升，就算美國空軍佮普惠公司歷經濟擺談判商議，嘛無法度形成共識予普惠公司願意分攤成本佮責任。

零件壽命佇咧預期

零件壽命佇咧預期發生的原因包括設計佮操作等方面的因素。噴射發動機咧設計上有一个重要的參數需要考慮，這號做熱機循環（Thermal Cycle）。 對發動機的使用，一个熱機循環代表發動機對啟動了後到上大的推力了後，執行完任務閣轉來到上細推力降落來的一禮拜，計算一个禮拜需要參考的因為真濟：任務型態，油門變化佮飛行次數等等，發動機咧設計的階段就愛預估熱機循環的數量佮使用時數之間的關係，算出適當的維修佮檢查的週期。

以 F 一百誕生進前的經驗來講，操作兩千點鐘下累積的熱機循環次數大約是一千七百六十五遍，可是 F 一百實際上累積次數有到一百空三百六十擺，其中頻繁的自低到全後燃器推力變化有真大的關聯。嘛會使講，F 一百咧設計的時陣並毋是根據遮爾懸的熱機循環週期所做的，所帶來的負面效應嘛是頭前未見的，諸如真濟熱段零件老化速率超過預期或者是出現前述的渦輪葉仔片斷去現象，予普惠佮 F 一百飽受批評。雖然一个美國空軍的工程師宣稱伊佇 F 一百設計階段已經注意著這个問題無受著應該有的重視，毋過普惠據此的反應是美國空軍方面操作 F 一百，並非𪜶的產品有問題。毋過問題猶原存在，而且美國空軍佇一九七九年必須接受無發動機的 F 鋪十五，連彼个時陣問題重重的 TF 三十發動機，美國海空軍三大新機種：F 鋪十四、F 鋪十五和 F 鋪十六都面臨著暫時停止飛行或者是講無發動機通用的問題。

解決方案

就算美國空軍佮普惠公司之間的關係是誠絚繃繃咧，軍方猶是繼續提供經費予普惠修改設計或者是次系統。普惠提出的改良方案包括以數位電子發動機控制系統取代原先的設計，加裝偵測器監視發動機的情況，若停起來失速咧欲發生的時陣，電子控制系統會將油門縮小到軍用推力，並且切斷了後燃器的燃料，避免問題的產生。佇咧 F 鋪十六上加裝一个分流板，共邊仔通氣流佮高壓段分離，若無去發生失速的時陣，邊通氣流袂衝入高壓佮燒段致使發動機失去控制。

美國空軍同時嘛修改零件採購的方式佮維修的準則，佇兩方配合之下，F 一百漸漸成熟穩定，可靠度漸漸綴會著性能的表現，成做相當出色的發動機，原仔予 F 鋪十五成做美國空軍有史以來上安全的機種，佇咧一千九百八十八會計年度每十萬飛行細漢的時有三分二七擺的嚴重意外降低到一千九百九十五會計年度一石碑三擺。

生產遍型

F 一百-PW 建一百

F 一百-PW 學一百是 F 一百發動機系列當中的頭一款，起先先用於著 F 鋪十五 A 戰鬥機頂頭，完整的一百五十點鐘測試工課佇一九七三年十月完成。到一九八Ｏ年的時陣，以出廠的千二百具發動機共累積四十二萬點鐘的操作時數，平均大修間隔達到千二百五十點鐘。一九八五年時三千五百具發動機共累積兩百萬操作時數，而且熱段檢修的間隔提升做一千八百个任務週期。捒力為十四 , 六百七十磅（六十四孵九 kN）， 上大捒力二十三 , 八百三十磅（一百空六鼻空 kN）。

F 一百-PW 被二百

F 一百-PW 抹兩百首先來使用 F 鋪十六戰鬥機頂頭，佮 F 一百-PW 學一百的精差主要佇咧加裝備用燃料控制器，改善控制系統冷卻往過延伸壓縮段的進氣道長度。一九九九年三月美國空軍一隻 F 鋪十六意外落勾了後的調查發現有十七隻 F 鋪十六發動機出現髮絲狀的裂痕，美國空軍所有 F 鋪十六就按呢停飛。

F 一百-PW 被二百二十

F 一百-PW 被二百二十是普惠公司重新設計部份次系統，企圖改善進前出現問題的狀況。改良的部份包含採用數位電子發動機控制系統，新的材料佮特殊鍍膜等等。美國空軍是對普惠處理 F 一百性能問題態度上不滿，這需要壓低成本猶閣有第二个發動機來源等等原因考慮下，發出戰鬥機候補發動機（Alternate Fighter Engine）競標案，普惠以-兩百佮奇異公司 F 一百十發動機競爭了後，隨人取得部份的生產合約。其中 F 鋪十五猶閣咧使用 F 一百，干焦外銷南韓的 F 鋪十五 K 第一斗咧用 F 一百十一。F 鋪十六 C 第三十改型以後則會當佇訂購時選購兩者其中之一。第一具發動機於一九八五年十月做兵，這个時陣 F 一百會當靠度穩定，數位電子發動機控制系統大幅改善進前的問題。

F 一百-PW 被二百二十 E

普惠提供改良套件，將-兩百提升做-兩百二十个標準，這寡發動機叫做-兩百二十 E。

F 一百-PW 被二百二十 P

普惠以改良套件將部份-二百二十九發動機的次系統改裝到早期發動機當中，這寡次系統有包括數位全權電子控制佮新的後燃器燃料管理系統。

F 一百-PW 被二百二十九

F 一百-PW 抹兩百二十九採用新的技術和材料，企圖徹底解決過去 F 一百的問題以外，進一步提升發動機的性能佮可靠度。改變的項目包含新設計的風扇佮壓縮段，增加質流量，提懸渦輪前溫度佮縮短燃燒段長度。被二百二十九的總長佮早期型號接近，會使簡單的換已經使用其他 F 一百發動機的機體上。F 鋪十五於一九九一年正式使用-兩百二十九，F 鋪十六於一九九三年跟進。捒力為十七 , 零磅（七十五孵六 kN）， 上大推力二十九 , 一百六十磅（一百二十九石六 kN）

F 一百-PW 被二百二十九 A

F 一百-PW 被二百二十九 A 是這个普惠將 F 抹二十二使用的 F 一百十九發動機的技術融入現有的 F 一百-PW 被二百二十九當中，最主要的改變是重新設計的風段。為著維持原先的形體 sài-sù，被二百二十九 A 將後燃器的長度縮短。

F 一百-PW 被二百二十九 EEP

普惠以-兩百二十九推出的性能增強包，藉以大幅度的強化提升 ia̋n-jín 的使用會當靠度佮後勤補保維修的表現。因為按呢改良予大修間隔對七年提懸到一零年，故障檢修間隔時間嘛自四千三百點鐘提高到六千點鐘，予發動機佇規个壽命週期中節省百分之三十的成本。EEP 的提升予推捒對二零九千磅有小可增加到二零九千一百磅的，該 EEP 猶閣包括即時監控系統，佮升級後的數位電子發動機控制 ( DEEC ) 系統。普惠佇該型的提升中間，代表著-二百二十九的最終改良版。

結構

葵扇段

風風段位佇發動機進氣口後壁，攏總有三級，轉子材料為著增合金。邊仔比為講零仙三六。

壓縮段

高壓壓氣機段總共有十級，其中前三級的定子有改變攻角的能力。壓縮比二十八孵五，大部份的葉仔片材質做固合金。

燃燒段

燃燒段為環狀燃燒室設計，配備兩套燃料注射系統佮兩套點火系統。F 一百為著降低烏煙產生的機率，設計上將燃燒的過程維持佇咧燃燒段的頭前，同時提懸著燒的溫度。

渦輪段

渦輪段有四級，高壓佮低壓各兩級，透過雙驅動軸帶動頭前的風扇佮壓縮段。渦輪前溫度大約攝氏一千三百九十九度

後燃器

後燃器攏總有五套環狀點火裝置，會當一个莫控制，提供無仝款的後燃器推力輸出。

參見

相仝 ia̋n-jín

• WS 鋪十
• F 一百十一
• AL 鋪三十一

外部連結

一 . F 一百-PW 被二百二十 / F 一百-PW 被二百二十 E 二 . Global . Security . org F 一百-PW-兩百分之一百三 . F 一百 Engine by Code One Magazine