一、F-35面臨的動力問題

美國空軍目前裝備了近400架F-35戰斗機，但是卻因為F135發動機交付延遲以及故障頻發導致大面積停飛。根據美國空軍的出版物消息， 2021 年在役的F-35戰斗機中有15%由于更換發動機的交付延遲而停飛。此外，據報道只有不到4%的F135發動機按期交付。F-35聯合計劃辦公室表示發動機維護成本很高。按美國空軍計劃，2023服役的F-35 Block 4的發動機將進行修改，以提供比當前F135更大的動力和更好的熱管理能力，以支持Block 4在攻擊能力、信息能力、電子對抗能力等方面的全方位升級。種種因素疊加使得美國國防部開始考慮升級或替換F-35戰斗機的動力系統。

2021年底，美國國會要求美國軍方準備兩項研究，研究如何在本十年后期將新發動機安裝到當前和未來的F-35隱形戰斗機上。在自適應發動機過渡計劃(AETP)下，全新的動力裝置正在開發中，由GE公司和普惠公司開發的多個原型已經在測試中。國會希望AETP發動機或其他替代方案能夠顯著提升F-35的所有三種型號的性能，并提高工作效率。

2022年2月，拜登總統簽署了總額為7400億美元的2022年國防授權法案(NDAA)，軍費開支比去年的預算增加了5%，它是美國歷史上最大的 NDAA。該法案中要求空軍部長與負責采辦和保障的國防部副部長協調，提交有關將AETP推進系統或其他先進推進系統集成到F-35A飛機的報告，且該換裝計劃要求最遲于2027年開始。同時還要求海軍部長也與國防部副部長制定一個類似但單獨的計劃，為F-35B(STOVL)和F-35C艦載機增加一個“先進的推進系統”——這可能是最終的AETP設計或現有普惠公司F135的增強版，同樣最遲在2027年開始。

值得注意的是NDAA中概述的重要性，它限制國防部長簽訂F-35飛機性能提升或發動機后勤保障的合同，直到首先證明這樣的合同將降低成本或提高可用性。這當然是因為目前AETP換裝計劃面臨的最大挑戰——成本問題。

任何新動力裝置集成到所有三種F-35變體中所涉及的成本都相當可觀。尤其是空軍，作為目前美國擁有最多數量F-35的作戰部門，空軍是否有能力為其現有和未來的所有F-35提供全新的AETP發動機，這無疑是個問題。外界對維持現有F-35A所涉及的費用以及使其達到最新的Block 4標準(包括增強的雷達和電子戰能力，以及攜帶新武器的能力)產生了不同的擔憂。過去，F-35聯合項目辦公室的項目執行官埃里克·菲克中將曾表示，空軍將不得不承擔將AETP發動機集成到F-35A中的開發和生產成本。

目前，AETP的兩個選項的原型，GE公司XA100和普惠XA101，正在測試中。預計這兩種動力裝置將通過將燃料消耗減少約四分之一來實現噴氣式飛機的航程增加約30%，留空時間增加約40%。目前，F-35A的未加油航程為1350英里，使用新發動機后，航程將增加到1800英里左右。安裝新發動機后，加速度也將得到改善。

AETP計劃中“自適應”部分指的是根據飛機不同任務需求，通過改變多個可調幾何機構位置、并采用自適應控制技術，通過引入可以在發動機核心和旁路氣流之間進行動態調節的第三股氣流，自動改變風扇、核心機流量和壓比，使發動機在包線內不同速度和高度點獲得最優的性能，在戰斗條件下提供更大的推力，在巡航條件下提高燃油效率。

增大F-35A的航程對美國空軍來說是長期夢寐以求的，因為根據美軍戰略，其重點著眼于下一次重大沖突可能發生的地區，而F-35A的有限航程會成為一個主要問題。在空軍計劃其下一代戰斗機時，增加航程已經被指定為一個“必須”的功能。

更長航程的F-35A不僅更適合在亞太地區作戰，而且還能減少對空中加油機的依賴。是否有足夠的空中加油機一直是空戰規劃的一個關鍵因素。然而，隨著對手搜索、防御和進攻手段的增加，這些加油機的生存能力已經成為美軍的擔憂，現在美軍對通過低可探測性或其他手段實現更大生存能力的加油機十分感興趣。

正在進行空中加油的F-35

除了提高全方位的能力，新的動力裝置將解決F-35A的渦輪轉子葉片上的熱保護涂層過度磨損的問題。2021年早些時候，出現了46架F-35A飛機由于這個問題而沒有正常的發動機。隨著發動機維修中心面臨維修工作的積壓，前線的F-35機隊受到了沖擊，而空軍的機隊遭受了最嚴重的可用性短缺。

最近，空軍參謀長小查爾斯·Q·布朗將軍也指出，由于大量使用和定期部署，F135發動機“在某些方面的故障更快一點”。雖然正在研究維護方面的變化，但布朗還建議，解決這個問題的一個辦法可能僅僅是減少使用F-35，從長遠來看，這不是一個理想的解決方案。

雖然新發動機的時間表很大膽，但GE公司和普惠公司在接受采訪時表示，2027年的目標日期是可以實現的。制定最新 NDAA 的國會議員似乎非常支持自適應發動機計劃，該法案提議將其在2022財年的資金比最初要求的資金增加三倍。

2022年美國國防授權法案中AETP所需預算的前后變化

同時，雖然國會議員正在推動為F-35A增加AETP發動機，但NDAA草案為F-35B和F-35C的不同方向留下了可能性。對F-35B和F-35C的研究將包括“分析F-35每個變體的推力、燃油效率和熱容量的增加對戰斗力和維持成本的影響，包括每個先進推進系統對加速、速度、航程和整體任務有效性的改進。” 但是這些研究中并沒有明確指出會使用AETP項目的發動機。

F-35C的航母作戰環境的要求，以及最重要的是，STOVL型F-35B的旋轉噴管和集成升力風扇意味著集成新發動機的挑戰更大。事實上，在過去，GE電氣和普惠公司都說他們的AETP設計與F-35B不兼容。考慮到這一點，NDAA可能期望B型機使用增強型F135發動機，而F-35C獲得相同或新的AETP動力裝置的版本。

海軍報告還將評估先進的推進系統如何減少空中加油需求，以及“減少采購和維持”帶來的任何“總體成本效益”。

一旦準備好這兩份報告，國會將制定一個時間表，“注釋相關里程碑和年度財政資源要求，以實施這一戰略。” 當前 F135的平均價格為 2000萬美元，預計新發動機的價格將遠高于此。

如果國會認為重新設計計劃值得推行，目前尚不清楚下一步將是什么。在F-35戰斗機計劃的早期，有兩種發動機，F135和GE/羅羅公司的替代品F136，但后者因成本原因被放棄。

可能是空軍從這一事件中吸取了教訓，并將決定XA100和XA101 都投入生產，之后他們可以競爭贏得合同，也許是為F-35或其他平臺提供動力。

當然，對于F-35來說，AETP仍可能被證明是“一個太過于先進的發動機”。屆時，普惠將有能力推銷其改進增強型的 F135 發動機，該發動機也有望提高推力和效率，同時普惠公司表示，這將比 AETP 技術便宜得多。

由于美國國防部和外國客戶都下了大量的生產訂單，F-35戰斗機的動力裝置跟上技術發展的步伐是有意義的。但是，空軍，更不用說其他國家的運營商是否能夠為將這種劃時代的新發動機技術集成到已經昂貴的 F-35 中買單，目前值得懷疑。

2022年5月17日美國空軍部長弗蘭克·肯德爾曾表示，雖然空軍會繼續資助AETP技術開發，但F-35戰斗機的發動機改裝或升級需要在更高層的國防部層面做出最終的總體決定，他預計在制定中的2024年國防預算中該問題會最終敲定。

普惠公司提議對其F135發動機進行改進，以提高推力和效率，并且比為F-35戰斗機提供通過AETP計劃開發的新動力裝置成本要低得多。普惠公司負責F135發動機項目的副總裁拉特卡表示，因為AETP技術與海軍陸戰隊的F-35B不兼容，這就需要兩種不同的AETP項目的F-35替代發動機，在F-35的50年生命周期中，換裝發動機的努力可能會增加400億美元。

普惠公司于2021年3月向日本專利局(JPO)提交了兩份關于對 F135 發動機進行現代化改造的建議。該公司表示，這些計劃將把推力和航程分別提高 10% 以上，并使 F-35B 的垂直升力提高5%，熱管理提高50%。熱損傷一直是這些發動機的一個問題，較少的熱量也可能提高隱身性能。

普惠公司表示，這一計劃對工業的影響很小，因為增強型發動機包(EEP)可以“作為改造投入生產，這些依賴于我們目前所使用的完全相同的基礎設施和相同的維修流程。”

雖然拉特卡無法討論有助于提高性能的Block 4的改進，但據了解，F-35需要攜帶更重的有效載荷和武器，強大的傳感器和電子設備也需要額外的冷卻。拉特卡補充說，F135目前的性能“沒有任何缺陷”。“如果有的話，發動機已經在原始規格上表現出色，這完全是關于常規的計劃內的升級。”

而據GE公司稱，AETP發動機的一個優勢是其第三氣流，其官員稱第三氣流可用于幫助冷卻F-35的電子設備。

在后期維護方面，普惠公司正在投資數百萬美元，試圖降低其發動機的維護成本，這是F-35高運營成本的主要原因。如果沒有這些改進，各軍種使用的F-35將需要在更高溫度條件下地運行發動機以發揮Block4型的能力，這意味著發動機需要更頻繁地進行維護，從而增加了維護成本。

拉特卡沒有評論普惠公司的XA101對F-35的適用性，只是說該發動機“一直打算成為第六代戰斗機的第六代”動力裝置。F-35是第五代戰斗機。“全新的技術會帶來很大的風險，這需要進行大量的驗證，”拉特卡說。“我們是說，AETP不適合F-35。”

2022年6月，美國國防部授予普惠公司一份價值近44億美元的合同，合同要求普惠公司為F-35戰斗機提供至少250臺發動機。這份合同將涵蓋第15批次和第16批次F135發動機的生產，這些發動機用于所有三種型號的F-35戰斗機。五角大樓表示，根據該合同生產的178臺發動機將用于美國F-35，剩余的發動機將提供給擁有F-35的盟國部隊。

從F-35面臨的困境來看，解決其動力系統的問題是必然的，但不同意見方對升級和換裝兩種路線爭執不下。推進換裝AETP發動機的主要是美國空軍代表，但換裝劣勢過于明顯，并不適用美國海軍和海軍陸戰隊裝備的F-35B和F-35C，強行換裝面臨的技術難度和成本都巨大。此外，F-35戰斗機在全世界多個國家有裝備，若強行換裝也會影響其全世界的出口量和保有量。盡管AETP項目依舊在穩步推進，但更多還是著眼于下一代戰斗機的使用，而2022年6月份普惠公司新獲得的發動機升級合同則暗示了美方最終可能會選擇以F135升級作為F-35的發動機能力提升途徑，而非是換裝新型發動機。