一、F-35面临的动力问题

美国空军目前装备了近400架F-35战斗机，但是却因为F135发动机交付延迟以及故障频发导致大面积停飞。根据美国空军的出版物消息， 2021 年在役的F-35战斗机中有15%由于更换发动机的交付延迟而停飞。此外，据报道只有不到4%的F135发动机按期交付。F-35联合计划办公室表示发动机维护成本很高。按美国空军计划，2023服役的F-35 Block 4的发动机将进行修改，以提供比当前F135更大的动力和更好的热管理能力，以支持Block 4在攻击能力、信息能力、电子对抗能力等方面的全方位升级。种种因素叠加使得美国国防部开始考虑升级或替换F-35战斗机的动力系统。

2021年底，美国国会要求美国军方准备两项研究，研究如何在本十年后期将新发动机安装到当前和未来的F-35隐形战斗机上。在自适应发动机过渡计划(AETP)下，全新的动力装置正在开发中，由GE公司和普惠公司开发的多个原型已经在测试中。国会希望AETP发动机或其他替代方案能够显著提升F-35的所有三种型号的性能，并提高工作效率。

2022年2月，拜登总统签署了总额为7400亿美元的2022年国防授权法案(NDAA)，军费开支比去年的预算增加了5%，它是美国历史上最大的 NDAA。该法案中要求空军部长与负责采办和保障的国防部副部长协调，提交有关将AETP推进系统或其他先进推进系统集成到F-35A飞机的报告，且该换装计划要求最迟于2027年开始。同时还要求海军部长也与国防部副部长制定一个类似但单独的计划，为F-35B(STOVL)和F-35C舰载机增加一个“先进的推进系统”——这可能是最终的AETP设计或现有普惠公司F135的增强版，同样最迟在2027年开始。

值得注意的是NDAA中概述的重要性，它限制国防部长签订F-35飞机性能提升或发动机后勤保障的合同，直到首先证明这样的合同将降低成本或提高可用性。这当然是因为目前AETP换装计划面临的最大挑战——成本问题。

任何新动力装置集成到所有三种F-35变体中所涉及的成本都相当可观。尤其是空军，作为目前美国拥有最多数量F-35的作战部门，空军是否有能力为其现有和未来的所有F-35提供全新的AETP发动机，这无疑是个问题。外界对维持现有F-35A所涉及的费用以及使其达到最新的Block 4标准(包括增强的雷达和电子战能力，以及携带新武器的能力)产生了不同的担忧。过去，F-35联合项目办公室的项目执行官埃里克·菲克中将曾表示，空军将不得不承担将AETP发动机集成到F-35A中的开发和生产成本。

目前，AETP的两个选项的原型，GE公司XA100和普惠XA101，正在测试中。预计这两种动力装置将通过将燃料消耗减少约四分之一来实现喷气式飞机的航程增加约30%，留空时间增加约40%。目前，F-35A的未加油航程为1350英里，使用新发动机后，航程将增加到1800英里左右。安装新发动机后，加速度也将得到改善。

AETP计划中“自适应”部分指的是根据飞机不同任务需求，通过改变多个可调几何机构位置、并采用自适应控制技术，通过引入可以在发动机核心和旁路气流之间进行动态调节的第三股气流，自动改变风扇、核心机流量和压比，使发动机在包线内不同速度和高度点获得最优的性能，在战斗条件下提供更大的推力，在巡航条件下提高燃油效率。

增大F-35A的航程对美国空军来说是长期梦寐以求的，因为根据美军战略，其重点着眼于下一次重大冲突可能发生的地区，而F-35A的有限航程会成为一个主要问题。在空军计划其下一代战斗机时，增加航程已经被指定为一个“必须”的功能。

更长航程的F-35A不仅更适合在亚太地区作战，而且还能减少对空中加油机的依赖。是否有足够的空中加油机一直是空战规划的一个关键因素。然而，随着对手搜索、防御和进攻手段的增加，这些加油机的生存能力已经成为美军的担忧，现在美军对通过低可探测性或其他手段实现更大生存能力的加油机十分感兴趣。

正在进行空中加油的F-35

除了提高全方位的能力，新的动力装置将解决F-35A的涡轮转子叶片上的热保护涂层过度磨损的问题。2021年早些时候，出现了46架F-35A飞机由于这个问题而没有正常的发动机。随着发动机维修中心面临维修工作的积压，前线的F-35机队受到了冲击，而空军的机队遭受了最严重的可用性短缺。

最近，空军参谋长小查尔斯·Q·布朗将军也指出，由于大量使用和定期部署，F135发动机“在某些方面的故障更快一点”。虽然正在研究维护方面的变化，但布朗还建议，解决这个问题的一个办法可能仅仅是减少使用F-35，从长远来看，这不是一个理想的解决方案。

虽然新发动机的时间表很大胆，但GE公司和普惠公司在接受采访时表示，2027年的目标日期是可以实现的。制定最新 NDAA 的国会议员似乎非常支持自适应发动机计划，该法案提议将其在2022财年的资金比最初要求的资金增加三倍。

2022年美国国防授权法案中AETP所需预算的前后变化

同时，虽然国会议员正在推动为F-35A增加AETP发动机，但NDAA草案为F-35B和F-35C的不同方向留下了可能性。对F-35B和F-35C的研究将包括“分析F-35每个变体的推力、燃油效率和热容量的增加对战斗力和维持成本的影响，包括每个先进推进系统对加速、速度、航程和整体任务有效性的改进。” 但是这些研究中并没有明确指出会使用AETP项目的发动机。

F-35C的航母作战环境的要求，以及最重要的是，STOVL型F-35B的旋转喷管和集成升力风扇意味着集成新发动机的挑战更大。事实上，在过去，GE电气和普惠公司都说他们的AETP设计与F-35B不兼容。考虑到这一点，NDAA可能期望B型机使用增强型F135发动机，而F-35C获得相同或新的AETP动力装置的版本。

海军报告还将评估先进的推进系统如何减少空中加油需求，以及“减少采购和维持”带来的任何“总体成本效益”。

一旦准备好这两份报告，国会将制定一个时间表，“注释相关里程碑和年度财政资源要求，以实施这一战略。” 当前 F135的平均价格为 2000万美元，预计新发动机的价格将远高于此。

如果国会认为重新设计计划值得推行，目前尚不清楚下一步将是什么。在F-35战斗机计划的早期，有两种发动机，F135和GE/罗罗公司的替代品F136，但后者因成本原因被放弃。

可能是空军从这一事件中吸取了教训，并将决定XA100和XA101 都投入生产，之后他们可以竞争赢得合同，也许是为F-35或其他平台提供动力。

当然，对于F-35来说，AETP仍可能被证明是“一个太过于先进的发动机”。届时，普惠将有能力推销其改进增强型的 F135 发动机，该发动机也有望提高推力和效率，同时普惠公司表示，这将比 AETP 技术便宜得多。

由于美国国防部和外国客户都下了大量的生产订单，F-35战斗机的动力装置跟上技术发展的步伐是有意义的。但是，空军，更不用说其他国家的运营商是否能够为将这种划时代的新发动机技术集成到已经昂贵的 F-35 中买单，目前值得怀疑。

2022年5月17日美国空军部长弗兰克·肯德尔曾表示，虽然空军会继续资助AETP技术开发，但F-35战斗机的发动机改装或升级需要在更高层的国防部层面做出最终的总体决定，他预计在制定中的2024年国防预算中该问题会最终敲定。

普惠公司提议对其F135发动机进行改进，以提高推力和效率，并且比为F-35战斗机提供通过AETP计划开发的新动力装置成本要低得多。普惠公司负责F135发动机项目的副总裁拉特卡表示，因为AETP技术与海军陆战队的F-35B不兼容，这就需要两种不同的AETP项目的F-35替代发动机，在F-35的50年生命周期中，换装发动机的努力可能会增加400亿美元。

普惠公司于2021年3月向日本专利局(JPO)提交了两份关于对 F135 发动机进行现代化改造的建议。该公司表示，这些计划将把推力和航程分别提高 10% 以上，并使 F-35B 的垂直升力提高5%，热管理提高50%。热损伤一直是这些发动机的一个问题，较少的热量也可能提高隐身性能。

普惠公司表示，这一计划对工业的影响很小，因为增强型发动机包(EEP)可以“作为改造投入生产，这些依赖于我们目前所使用的完全相同的基础设施和相同的维修流程。”

虽然拉特卡无法讨论有助于提高性能的Block 4的改进，但据了解，F-35需要携带更重的有效载荷和武器，强大的传感器和电子设备也需要额外的冷却。拉特卡补充说，F135目前的性能“没有任何缺陷”。“如果有的话，发动机已经在原始规格上表现出色，这完全是关于常规的计划内的升级。”

而据GE公司称，AETP发动机的一个优势是其第三气流，其官员称第三气流可用于帮助冷却F-35的电子设备。

在后期维护方面，普惠公司正在投资数百万美元，试图降低其发动机的维护成本，这是F-35高运营成本的主要原因。如果没有这些改进，各军种使用的F-35将需要在更高温度条件下地运行发动机以发挥Block4型的能力，这意味着发动机需要更频繁地进行维护，从而增加了维护成本。

拉特卡没有评论普惠公司的XA101对F-35的适用性，只是说该发动机“一直打算成为第六代战斗机的第六代”动力装置。F-35是第五代战斗机。“全新的技术会带来很大的风险，这需要进行大量的验证，”拉特卡说。“我们是说，AETP不适合F-35。”

2022年6月，美国国防部授予普惠公司一份价值近44亿美元的合同，合同要求普惠公司为F-35战斗机提供至少250台发动机。这份合同将涵盖第15批次和第16批次F135发动机的生产，这些发动机用于所有三种型号的F-35战斗机。五角大楼表示，根据该合同生产的178台发动机将用于美国F-35，剩余的发动机将提供给拥有F-35的盟国部队。

从F-35面临的困境来看，解决其动力系统的问题是必然的，但不同意见方对升级和换装两种路线争执不下。推进换装AETP发动机的主要是美国空军代表，但换装劣势过于明显，并不适用美国海军和海军陆战队装备的F-35B和F-35C，强行换装面临的技术难度和成本都巨大。此外，F-35战斗机在全世界多个国家有装备，若强行换装也会影响其全世界的出口量和保有量。尽管AETP项目依旧在稳步推进，但更多还是着眼于下一代战斗机的使用，而2022年6月份普惠公司新获得的发动机升级合同则暗示了美方最终可能会选择以F135升级作为F-35的发动机能力提升途径，而非是换装新型发动机。