美国军用航空发动机发展历程

高性能军用发动机――美利坚大国地位的动力基石

C-5“银河”运输机、“阿利・伯克”级驱逐舰、UH-1“休伊”直升机和M1“艾布拉姆斯”主战坦克和之间到底有什么关系？如果一定要找，那么请记住，它们之间最为重要的关系便是，都有一颗“飞翔的心”。“阿利・伯克”使用的通用电气LM2500船用燃气轮机，先祖便是“银河”的TF39高涵道比涡扇发动机；而驱动“艾布拉姆斯”的霍尼韦尔AGT1500燃气轮机，其原型则是“休伊”的涡轴发动机T-53。这样的例子在航空强国不胜枚举。如果调查一下美国军用航空喷气技术在民航、车辆以及船舶制造等诸多领域的扩散效应，不难得出这样的结论――先进喷气发动机技术是构成美国航空技术优势乃至其大国地位的一块重要的基石。这块基石是怎样修筑起来的？美国的航空喷气推进技术是怎样走到的今天？期间又有哪些值得总结和注意的经验？希望本文能够找到一些线索。

美利坚的喷气曙光

喷气推进技术第一缕曙光初露的时候，美国并没有给予太多的重视，但也并非没有任何行动，通用电气、普惠、洛克希德和诺斯罗普公司等公司都进行过相关研究，但面对二战的紧张军需生产现状，美国政府甚至强制要求各军工企业放缓喷气推进研究，全力生产现有军备。即便如此，美国军方仍然有人在密切关注航空喷气发动机，这就是美国陆军航空队司令亨利・阿诺德上将。1941年初，阿诺德和部分通用电气公司负责人获悉英国正在从事喷气推进研究，而且已经开发出了惠特尔发动机，于是通过美国政府斡旋，最终从英国获得了惠特尔的技术成果，并交由通用电气涡轮增压器分部制造，以协助美国尽快开发喷气式战斗机。与此同时，贝尔飞机公司接到政府订单，要求与通用电气制造的惠特尔发动机（GE 1-A）相匹配的喷气式飞机，即后来的XP-59。在喷气发动机研发中，包括通用电气、普惠、威斯汀豪斯、洛克希德、诺斯罗普等许多美国公司都获得过政府的经费支持。但后来的事实证明，被寄予厚望的XP-59在测试中和英国“流星”一样，性能平平，其中的原因并不复杂――当时的惠特尔发动机离心压气机存在不少问

题。

1942年10月首飞的XP-59使用两台GE 1-A，单台推力1250磅，后来的改进型使用了推力1600磅的GE 1-16，但其推力仍然无法让喷气式飞机全面超越当时顶尖的活塞式飞机。凭借和英国的盟友关系，美国很快又拿到了英国德・哈维兰公司推力2700磅的“妖精”（Goblin）轴流式涡喷发动机，依靠这种动力系统，洛克希德公司开发出XP-80“流星”。试飞中XP-80最大平飞时速突破了800千米，算是为喷气动力争回了些面子。美国原本指定由艾利斯-查尔莫斯公司许可制造“妖精”，并定名为J36，但由于仿制工作存在诸多问题而一再拖延，军方遂转而寻求替代品。通用电气抓住机会着手改进，在原有GE 1-A基础上发展出I-14、I-16（J31）和I-18，推力分别达到1400磅、1600磅和1800磅，到后来的I-40（J33），推力已经提升到4000磅。为了使用J33，XP-80的机体进行了重新设计，改进后的原型机直到1944年夏方才首飞。装备J33的P-80（后改称F-80）是非常成功的第一代喷气战斗机，但该机服役太晚，没能赶上二战的尾巴。

许多学者认为，二战结束前，德国的喷气推进技术研究至少领先美国5年。这一结论不是空穴来风，而是根据战后许多美军技术人员参观纳粹德国喷气推进研究机构后的体会得出的。正是因为喷气推进技术的领先优势，德国才成为二战中唯一真正较为成功地装备和使用喷气式战斗机的国家。早期喷气发动机问题多多，德国虽然占据先机，战争中也只有两种喷气发动机研发项目取得了成功――推力2000磅的容克尤莫004和推力1800磅的宝马BMW 003。依靠这些先进动力，德国先后研制成功Me 262、Ar 234以及He 162等先进作战飞机。看到德国超前的喷气推进技术研究和相关资料时，美军许多将领感到震惊。这种震动，直接促动了美军高层。他们认识到，先进航空装备的基础是航空动力系统，从那时起美国比以往更加坚决地支持发展先进军用喷气发动机，并以此为基础抢占航空装备的技术制高点。

美国人的认识不算晚，因为即使在1945/1946年间，仍然是喷气发动机的发展初期。

竞争——公司的力量

处于自由竞争环境下的公司，有时候比政府还有闯劲。虽然美国人认识到发展喷气动力的重要意义，但在大战业已结束的背景下，没有什么竞争能比商战来得更加激烈和刺激，由此带来的技术激励，也是前所未有的，而处于商战前线的，便是美国的公司。

战争结束的最初几年，英国罗罗在喷气动力研究领域占据绝对的统治地位，美国通用电气、威斯汀豪斯（又译作西屋）、普惠、通用汽车的艾利逊分部以及柯蒂斯-莱特等公司屈居第二阵营。和英国相比，美国喷气发动机研发企业面临的环境与英国完全不同。战争期间英国政府要求工业企业之间展开密切合作，在开发喷气发动机方面分享研究成果。与之相对，美国政府鼓励公司之间自由竞争，不提倡成果共享。这种方式促进了多种技术途径的发展。通用电气最初从惠特尔技术起步，并对其不断改进，最终开发出了完全国产化的喷气发动机J33和J35。

通用电气的喷气发动机开发很大程度上得到了军方支持，其喷气发动机广泛用于美军第一代喷气式战斗机和轰炸机。威斯汀豪斯有着悠久的蒸汽轮机开发经验，战争期间该公司的喷气发动机研发工作主要支持者是海军，海军第一代战斗机大多采用威斯汀豪斯的产品。艾利逊最初主要生产通用电气设计的喷气发动机，产品提供给美国空军，作为对通用电气产能不足的补充。而后来崛起成为美国航空喷气发动机头号巨头的普惠，在战争时期几乎没有什么独立研发喷气发动机的经验，战后普惠决定许可制造罗罗的尼恩（Nene）发动机――惠特尔W.2B的后继改进型。但没过多久，普惠就发现，自己的产品根本无法摆脱战后最初所有喷气发动机的重大缺陷：高油耗、低推力、噪音大、加速缓慢。在许可生产罗罗产品的同时，普惠也继承了这些产品的既有缺陷。对比同行业其他竞争对手，普惠认为大大落后，要保持和提高竞争力，必须实现技术上的重大跨越，继续许可生产罗罗发动机是一条没有前途的死路。从1946年开始，普惠做出重大战略决策，投入巨资建设新的研发机构和相应测试设施，正是这一决策奠定了普惠成功的基石。