猛禽之心————F119小涵道比涡扇发动机结构简析

首先点名下个人认为你乎专业程度与幽默讲学水平最牛X的航发巨佬@郑击波，大佬科普时通俗易懂的语言属实是帮助我快速了解了发动机的一些基本知识，并且他也帮我解决了很多问题，这篇文章里可能也有很多观点受他影响，在此表示感谢。

从2011年1月11日，歼20在黄天霸首飞开始，国内外对歼20与F22的全方位比较就从来没有停歇过。随着气动优化，航电水平，协同交战能力等等的侧重与高下之分逐渐随着各种确凿来源的可靠消息水落石出之际，有一点问题却从未随着时间而改变，那就是两者发动机之间的差距。而即使在歼20从99M1(中俄联合版AL31F)换装WS10C后，这一点依然无法逆转。

私以为F119是产品30和涡扇15完全曝光之前，世界上最最成功的战机发动机，没有之一(F135因为核心机完全来自F119，且本身十分特化所以暂不考虑或者和119一样)。那么，为什么F119能在几十年间一直维持自己的霸主地位呢？不扯历史，不无脑吹黑，我们就以PW公开的F119结构剖面开始，了解这台发动机的强大之处。(以下分析均是对于F22现役发动机F119PW100的分析，XF119等早期型号暂不考虑，但是稍后会贴出关于研制历程及型号的一些东西)

图源：F119发动机总体性能特点分析与评估———沈阳发动机设计研究所

照片来源：《玄武双尊》——杨政卫

那么，我们就以下面这张“已获准公开发布”的结构图，看看这台发动机强大实力的源头到底在哪里。

首先，F119为五代发经典的3级风扇，6级高压压气机，1级高压涡轮，一级低压涡轮的设计(但是这个经典好像就是119始创。。)，通过更少的级数就达到了和四代发的9到10级高压类似甚至更强的总压比。整个高压转子没有任何额外的篦齿盘做支点，干干净净。同时，其首次采用了对转涡轮(CT)的技术，减小了发动机对机体产生的应力，同时起到减重，增加效率的效果。有趣的是，涡扇10也用了对转涡轮，如果之后有机会的话也会把我们的太行简单写一下。

很明显的导向叶片。这并不代表F119的对转涡轮就没玩明白，因为导向器除了整流，本身就有作为支点的作用，其可以增加风扇框架的刚度。而一体成型风扇技术也毫无悬念的采用(NPO的AL41F1-117S则仍为后期焊接)

我们先看一看F119的低压段

然后我们再看看F100PW229的结构

可以看到其传统的一级叶片对应一个鼓环，由于转速的差别，对低压转子刚度的要求不高，所以前轴颈并没有类似F119的锥壳设计。同时一二级盘之间的连接结构也和F119大相径庭。不过有意思的是PW229的导向器和风扇叶片外形与结构和F119似乎有许多技术继承。

其实，F119同四代发的区别，从低压段就已经开始了。

F119的中介轴承与高压转子轴承设计，前者在两转子间额外增加一个支点，是航空发动机常用的先进设计，AL31F也有类似结构。

可以看到F119的涵道比非常小，而下图则为PW229的分流处，其涵道比也较小，只有0.36。不过对比上下我们可以发现两者在这一结构仍然有不同。F119的导向器直接与内外涵道分界处相切，而PW229则没有固定在一起。个人认为将如此两个结构相连，也是出于增加刚度的考虑。

评论区的航发专业大佬@曲线最短还提到了静子不单单是增加刚度，还有传递载荷的作用

之后，就来到了发动机最主要的部件之一————高压压气机

F119的压气机设计绝对是现有发动机里最让人赏心悦目的，而在此之后也有相当一部分发动机对其进行了或多或少的借鉴。我们先看看PW229的压气机：

这十级，，现在知道为什么开头我说F119漂亮了吧

我们再看看AL31F的压气机(毛粉可以跳过因为不可避免的想黑一下，，)

三姨夫是四级低压九级高压，后四个鼓环由祖传长螺栓紧固。最后那个篦齿盘你仔细看会发现并不是叶盘，就是为了结构补强设计的，(对于F110与EJ200在此处补强的原因则各不相同，前者是宽鼓筒所以前后各打一个支点，后者因为没有进口导向器，后面要予以补强)

很粗吧。。你会发现三姨夫是十分标准的窄鼓筒，结果直径达到了惊人的1280MM(风扇直径905MM)，我记得有一款苏联截击机将涡喷换装三姨夫之后因为占据了保形油箱的位置导致航程并没有提升，，可能侧卫都使用上置附件机匣，也和这个有关吧

RD33的设计以及粗的一比的压气机+篦齿盘补强和三姨夫也如出一辙，实际上RD33的迎风面积也较大。

看完这些之后，我们再回来看看今天的主角：

现在知道这台发动机真正厉害的地方了吧

首先F119采用了常用的缩头设计，将一级盘缩小内径以安置压气机前滚珠轴承，缩短了高压转子长度，增加其强度，当然这一点很多发动机都有用。从一级盘引出一段与前轴颈锥壳用螺栓相连(可以回头看一眼前几位在这个结构的处理方式。)，十分合理的承力线使其无需过多补强一级盘就可以满足刚度需求，而顺滑的窄鼓筒则使其无需任何封严盘来支承。六级高压，六级盘，一气呵成。同时得益于小直径，鼓筒轴与燃烧室有很大的空腔，这给F119后期烧涡前增推带来了巨大的空间。而以上设计，也使F119的最大外径仅为1130MM，为F22结合二元喷管进行机尾减小底阻修型做出了贡献。

(YYSY，每次翻发动机相册的时候都会盯着119的高压段看好长时间，承力线真的漂亮)

然后，燃烧室~

对于燃烧室，PW自然采用了自己已经轻车熟路的双层浮壁环形燃烧室，火焰筒通过类似层层堆叠但不压紧的瓦块薄板外壁，使燃烧室外层的冷空气能从缝隙流过进行散热。而F119改进了燃烧室形状，缩小了尺寸，进一步拉开与鼓筒轴的距离

而这方面的反面教材嘛，，(

图为AL31F的单管燃烧室，一圈28个。倒不能说是反面教材，但是这个燃烧室，它，，是不是有点太健硕了。。。

本来设计很优秀的窄鼓筒，结果被这个肥宅燃烧室一怼，隔腔没处放了，鼓筒轴和燃烧室又贴的非常近了。。我记得NPO说过117S“改进了燃烧室”，但愿能把这个问题改掉。(当然隔壁鬼子的发动机更可笑，为了让地直接把鼓筒轴挖个坑)不过三姨夫一个四代发出现这点称不上问题的小问题说实话也无伤大雅，毕竟涡前这不控制的很好，1665K(其实涡前无条件的越高越好也是个错误的认知)，估计是在压气机的级间距下了功夫(所以高压段的大直径是不是为了补强压气机防止静转子碰磨呢？不得而知)。

然后就是涡轮，胜利在望了

PW229的高低共四级涡轮没什么可说的，不放图了

对于轴承，因为没(我)什(真)么(的)新(不)意(懂)，就不多说了，但是下一个则是我认为F119一个非常巧妙的设计

可能有人认为：“这不就是个封严盘嘛。”实际上，其具有压紧一级盘作用的设计的封严盘，F110的长这样

两个东西完全不一样。但是很明显，F119的这个鼓环也具有紧固一级盘的作用。而不仅如此，其向前引出了一个锥壳，夹在了用螺栓相连的鼓筒轴与一级盘中间，不仅增大了鼓筒轴的刚度与高压压气机刚度，还在径向额外提供了一个支撑面，再次增加了高压转子的径向强度。不知道之前有没有战机发动机用这个设计，感觉很巧妙，用比一个横在鼓筒轴内外的篦齿盘小的多的重量代价进行了多方面的补强。

实际上是因为。。。

没错，，，连加力燃烧室的喷注器都省了的“PublicRelease”结构图，外涵道出口干脆不给你画。。。(问了体制内的大佬了，可以确定)实际上，它的外涵道，很可能是这个亚子：

而真正的前有放气环后有VABI的，是F120，长这样

所以说，其实F119是没有“涵道比0.2～0.3”这一说的，，人家根本没有变涵道好伐，，

最后，加力燃烧室：

我加力燃烧室呢？？？？？？

你看看人家PW229？

好的，由于F119没有燃烧室，所以其最大推力仅为105KN，辣鸡实锤(大雾)

不过值得注意的是，F119和F135是阿美莉卡唯一把加力燃烧室捂的如此严实的发动机，所以，有没有可能，这货的加力燃烧室有什么特殊的设计呢？

最后，说一下为什么之前说1360KG有争议。

这是AL31F的喷口。

这是F100的喷口，后面那个外挡板还可以拆下来。

这是F110的喷口。

这，是F119的喷口。

光一个喷口结构就有200到400KG的重量，你告诉我不算喷口发动机不到1吨？想啥呢？

所以很可能，由于119的这个喷口结构过于特殊，完全可以算作F22机身的一部分，善良的普惠直接就给刨去了，然后1360KG。而加上喷管后地面推重比在10左右，增推后则稳超，这样才显得比较合理。

虽然我很不喜欢你乎那位说这句话的人，但是这句话依然很适用于F119。即使开始156KN的台架推力放在今天已经不再称王称霸，但是能连续干净利落的实行增推两次增推计划，并且随着F22的3.2B增量会升级为全新的F119PW200，归根结底还是因为其扎实的设计水平和滴水不漏的优秀设计。光靠材料，光靠烧寿命是不能成就一款好发动机的。

比如，现在已经是令人哭笑不得的IHIXF9-1

郑老师的回答，再加一个，老设计的核心机外壁厚的跟个*一样

我丢郑老师赞同我文章了！欧吼吼吼吼吼吼吼吼吼吼！！！