“斯贝-鬼怪”分析

　　“斯贝”发动机是英国罗尔斯·罗伊斯发动机公司针对中，近程旅客机的需要，吸取“Conway”发动机的使用经验，在 50 年代末期开始设计的一种低旁通比涡轮风扇发动机。六十年代中期起大量投入使用。“斯贝”发动机分喷水的民用型和加力的军用型。

　　1964 年民用型“斯贝”装于“三叉戟”、BAC-111 等民用客机。军用型“斯贝”装于 F-4K、F-4M、法国的幻影 IV 和西德的 F-104G 等军用战斗机。截至 1984 年底，民用“斯贝”生产 2,762 台，军用“斯贝”生产 1,241 台。1978 年 至 1983 年军用“斯贝”和民用“斯贝”生产台数如下表。

1978 年~1983 年“斯贝”发动机生产台数

　　在发动机的长度、直径和重量上，军用“斯贝”比民用“斯贝”大，但两者基本结构相似，只是军用“斯贝”在热部件的主要材料上大有改进.使地面静止加力比达 70%，高空高速加力比达 30%，军用“斯贝”比民用“斯贝”推重比增加15%。下表是民用“斯贝”和军用“斯贝”的比较。

民用“斯贝”和军用“斯贝”的比较

　　早在 1962 年 2 月麦道公司考虑 F-4 系列飞机发展时，就筹划采用推力更高、巡航更好的军用“斯贝”发动机，并排了方案，取名“斯贝-鬼怪”飞机。这种飞机在 F-4 飞机基础上加粗机身中段，进气道重新设计，机翼作局部更改。为适合于英国航空母舰比美国短的特点，前起落架支柱加长，以吸引英国军方，争夺军火市场。

　　后来，美国空军希望 F-4 飞机机内装 M-61 六管炮和搜索瞄准雷达 APQ-72，这样飞机重量增大，因此，美国空军也想用“斯贝”发动机作为动力。但 F-4 飞机的发动机 J79 的生产厂商美国通用公司极为反对，并加速推出 J79 的改进产品。

　　1964 至 1966 年麦道公司推出 F-4 飞机的三种改型设想：带“斯贝”的 F-4，美国海军所需的 F-4J，美国空军所需的 F-4E。麦道公司在 1963~64 年间向还美国海军提出了多个以 F-4L 为代号的“鬼怪”先进改型计划。但是都没有获得海军的青睐。其中最著名的是内部代号 98F0A 的计划，该计划准备为“鬼怪”配备罗罗公司 RB.168-25R Spey 涡扇发动机，六枚“麻雀”III 导弹或者两枚“不死鸟”远程导弹。大推力的“斯贝”发动机使得“鬼怪”可以在小型的航母上应用，而这些航母以前只能使用 F-8 十字军战斗机。但是在“斯贝”带来的好处和费用增加以及发动机通用性之间进行取舍后，海军决定放弃该计划。

　　适合英国所需的“斯贝”F-4 飞机受到英国朝野的重视，后来由于装“斯贝”的 F-4 飞机遇到技术上难点和飞机成本增加，导致英国订购总数从 290 架减到 122 架，削减 60%。

　　1966 年 6 月英国海军的第一架装军用“斯贝”的 F-4K 飞机在美国爱德华兹空军基地和美国海军试验中心进行试飞。可是试飞中加力系统出现麻烦，从火焰稳定器出来的火焰出现分离，火焰结构急剧变化，加力燃烧室颤振。为此，英国海军拒不接机，拖到 1968 年 3 月。1967 年 2 月英国空军使用的 F-4M 飞机在美国首飞。

“斯贝”MK202 加力燃烧室和尾喷管单元

　　带军用“斯贝”的 F-4 飞机除采用 F-4J 飞机的成果外，发动机进气口加宽 152 毫米，增加进气门，采用 AN/AWG-10 火控系统，机头雷达罩可折叠，平尾下反角减小为 15 度，主起落架加强，前起落架加长 0.5 米。F-4M 飞机采用低压轮胎和更好的刹车装置，机身下带 6.7 米长的雷达和红外线综合的电子侦察吊舱。无论是 F-4K 还是 F-4M，由于飞机重量加重，机身变粗，使全机阻力增加，最大速度变小，升限降低，但转场航程和起飞性能有所改善。

　　由于 F-4 飞机发展改进的需要，J79 发动机的改进改型几乎与飞机的改进改型前后相应。装于 F-4 飞机的 J79 发动机，从原型机装的 J79-GE-2A 发展到 J79-GE-17 前后共六个改进型，起飞推力由 70,608 牛增加到 80,415 牛，提高 13%。这些改进型的重量和尺寸几乎没有多大变化。

　　J79 发动机由 17 级压气机，10 个燃烧室和 3 级涡轮组成，加力推力可以调节，起动时可用火药燃气和地面气流，在 17 级压气机处可引气到飞机附面层吹气系统、座舱增压系统和设备冷却系统。J79 发动机在加力和军用推力工作状态时，飞行高度要低于 11 公里，使用时间不超过 30 分钟，高于 11 公里，不超过 2 小时；负过载允许时间 30 秒，零过载不大于 10 秒；在高度大于 3 公里，飞机表速小于 280 公里/小时时使用加力可能熄火，其它高度，表速稍大于 280 公里/小时时，由于开炮、大迎角机动可能引起发动机停车。

J79 发动机结构图

　　军用“斯贝”发动机的压气机由高压 12 级，低压 5 级共 17 级，10 个燃烧室，4 级涡轮，围绕发动机的环形通道的外函道和加力排气收集器等五大部分组成。“斯贝”发动连续工作最大高度不低于 21 公里。发动机处于水平位置，可向任一侧倾斜 20 度，如斜45度，限时 30 秒。发动机下倾 0~45 度位置，同时可向任一侧有不大于 10 度的倾斜。发动机处于水平线以下 90 度位置。限时 15 秒。发动机上仰 0~90 度位置，同时可向任一侧有不大于 10 度的倾斜。负过载和零过载飞行限时 15 秒，如开加力限时 7.5 秒。在“斯贝”发动机使用过程中曾发生起动，地面慢车，喷口控制系统，加力，T1、T3、T6 控制系统，燃滑油漏油系统，低压转子组件，发动机振动，空气流量控制系统，发动机性能，燃油系统和滑油系统等方面 12 项故障。

　　“斯贝”发动飞与 J79 发动机主要参数对比见下表。“斯贝”发动机比 J79-17 相比短 2%，直径大 10%，空气流量增加 22%，重量增加 7%，加力推力大 15%，军用推力大 6%，加力耗油率提高 3%，军用状态耗油率低 12%，高度 11 公里 M 数 0.9 的空中耗油率低 18%。“斯贝”发动机加力推力与 J79-GE-8 比大 29%，与 J79-GE-10 比大 21%。

“斯贝”与 J79 发动机的比较

　　由此可见，军用“斯贝”发动机与早期 J79 发动机相比，在起飞加力，巡航耗油率上有明显的优势，但随着 J79 发动机的逐渐改进，其比势也在下降。“斯贝”发动机由于空气流量大，进气道截面积大和发动机直径大引起飞机机身截面积加大，从而引起飞机阻力增加。

　　应该说，民用“斯贝”发动机经受了“三叉戟”、BAC-111 等客机的考验。军用“斯贝”在幻影 IV、F-104G 和 F-4 飞机上使用过，但无论从其生产数量或从使用后实际效果看，远不如民用“斯贝”有名气。值得注意的是，军用“斯贝”发动机的使用都不是从飞机原型开始作为选择动力装置的对象，而是在已有飞机上由于改进需要而被采用，并没有得到发展，从而军用“斯贝”发动机实际使用量不大。

　　其实，道理很简单，在一个比较有名的民用发动机基础上改为军用发动机，远不如专为军用飞机所设计的发动机更适合于军用飞机的特点。民用发动机着眼点是耗油低的经济效益，而军用飞机更为重要的是作战指标，要求发动机体积要小、重量要轻。这种先天的不足是难于改变的。

　　尽管 F-4J 和 F-4B 装的 J79 发动机加力推力比“斯贝”还低 10,000 多牛、但 F-4J 和 F-4B 全面看性能还是优于 F-4K和 F-4M。

本章节参考书目及资料来源：

《F-4 系列飞机及其装“斯贝”发动机的 F-4 飞机》，作者：浦传彬

McDonnell Douglas Aircraft Since 1920: Volume II, Rene J. Francillon, Naval Institute Press, 1990.
McDonnell F-4 Phantom: Spirit in the Skies. Airtime Publishing, 1992.
The American Fighter, Enzo Angelucci and Peter Bowers, Orion, 1987.