作為全球最早服役的第三代重型戰(zhàn)機(jī)之一,F(xiàn)-15在美國(guó)空軍服役的時(shí)間已經(jīng)超過47年,即將達(dá)到半個(gè)世紀(jì)的“高齡機(jī)”。美國(guó)空軍最近的一份預(yù)算報(bào)告中提出,要削減54%的F-15E“攻擊鷹”機(jī)隊(duì),現(xiàn)役218架F-15E到2028財(cái)年將退役其中的119架,并稱這是為了美軍機(jī)隊(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性和維護(hù)性的調(diào)整。
此次被削減的119架F-15E全部是搭載普惠F100-PW-220E渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)版本,該型發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)的最大推力為10.4噸,甚至要比俄制AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)的12.9噸還要低。并且早期F100型發(fā)動(dòng)機(jī)也存在嚴(yán)重的設(shè)計(jì)缺陷,主要包括壓縮段葉片失速、渦輪段損毀、零件壽命遠(yuǎn)低于預(yù)期等問題。壓縮段葉片失速會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣道氣流無法順暢進(jìn)入燃燒室,嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)作,這時(shí)候飛行員必須關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)并重新啟動(dòng),才能消除故障。這點(diǎn)對(duì)于雙發(fā)的F-15還好說,畢竟關(guān)閉一臺(tái)還有另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)工作。但對(duì)于只有單發(fā)的F-16戰(zhàn)機(jī)而言,無疑是危險(xiǎn)且致命的問題。早期F-16使用的F100-PW-200發(fā)動(dòng)機(jī),就多次出現(xiàn)類似故障,甚至意外墜毀,導(dǎo)致機(jī)隊(duì)大面積停飛。
除此以外早期F100型發(fā)動(dòng)機(jī)還出現(xiàn)過渦輪葉片斷裂,碎片擊穿發(fā)動(dòng)機(jī)殼的事故。雖然許多軍用發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)出現(xiàn)類似情況,但普惠公司的解決方案是在發(fā)動(dòng)機(jī)下方設(shè)計(jì)一層特殊的外襯,來限制碎片擊穿外殼。但地勤人員還是需要將發(fā)動(dòng)機(jī)整體拆除,才能進(jìn)一步檢查,無形中增加了F-15的維護(hù)成本。并且早期F100型的零部件壽命遠(yuǎn)低于預(yù)期,再加上當(dāng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字化控制技術(shù)不夠完善。導(dǎo)致美國(guó)空軍和普惠公司的關(guān)系相當(dāng)緊張,甚至影響到了當(dāng)時(shí)F-14、F-15、F-16三款主力機(jī)型的后續(xù)研制。
作為F-15全面強(qiáng)化的多用途打擊型號(hào)的F-15E“攻擊鷹”,當(dāng)時(shí)也面臨類似的窘境,要么將就普惠公司提出的“打補(bǔ)丁”改良方案,要么推遲F-15E數(shù)年的服役時(shí)間,等到F100改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)問世。最終美國(guó)空軍選擇了妥協(xié),還是繼續(xù)提供經(jīng)費(fèi)給普惠修改設(shè)計(jì)。
后面推出的F100-PW-220改良了發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng),在停滯性失速快要發(fā)生的時(shí)候,電子控制系統(tǒng)會(huì)將油門縮小到推力,并切斷后燃器的燃料,避免問題的產(chǎn)生。此外更換了新材料和特殊鍍膜,使得渦輪葉片和其它零部件的可靠性和使用壽命逐步提高。1985年7月首批F-15E開始建造,此時(shí)F100型發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性已經(jīng)提高,之后又推出了F100-PW-220E、F100-PW-220P等型號(hào)來解決老發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)缺陷。1988年開始服役的F-15E使用的便是F100-PW-220E型發(fā)動(dòng)機(jī)。直到90年代以后,普惠公司才推出了采用全新技術(shù)和材料的F100-PW-229型發(fā)動(dòng)機(jī),試圖徹底解決F100型發(fā)動(dòng)機(jī)遺留的問題。包括重新設(shè)計(jì)了風(fēng)扇葉片和壓縮段,增加了質(zhì)流量,提高渦輪前溫度與縮短燃燒段長(zhǎng)度。單臺(tái)最大推力也從10.4噸提高到13噸左右,整體的壽命和可靠性均有大幅提高。
不難看出渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為“工業(yè)明珠”,即便是技術(shù)先進(jìn)的美國(guó),在發(fā)展過程中也面臨著解決可靠性的問題。一款發(fā)動(dòng)機(jī)從設(shè)計(jì)、研發(fā)、裝備、改進(jìn)最終可靠達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),往往需要30-40年的時(shí)間。我國(guó)的WS-10太行發(fā)動(dòng)機(jī)在服役之初也出現(xiàn)過F100發(fā)動(dòng)機(jī)類似的問題,最終也是通過長(zhǎng)期的改進(jìn)、裝機(jī)、再改進(jìn)最終達(dá)到穩(wěn)定可靠的狀態(tài)。目前也成為了殲-10C、殲-11B、殲-16、殲-20等國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)可靠的動(dòng)力。