变循环发动机的空中魔术（中）：F120实现高低速性能俱佳

到冷战末期，美国通过“星球大战”、互联网战略等计划的实施进一步推动了本国的产业升级，世界格局也发生了根本性的改变，苏联在国际舞台上被迫趋于守势，美国空军甚至制定了A-10攻击机在战时主动进入当时东德境内消灭“华约”集团坦克集群的计划。

但是，美国的战术空军日子并不那么好过。70年代末，苏联的新一代战机米格-29和苏-27分别首飞，其机动性超过了大部分的美国同级飞机。尤其是米格-29，虽然航程较短，但是价格便宜，机动性极佳，能够广泛装备苏联前线航空兵，对美军夺取战场制空权造成了极大的挑战。

主力制空战斗机性能的落后是美国空军绝对无法忍受的，美国空军迅速启动了“先进战术战斗机”（ATF）计划，目的是研制出可以用于欧洲战场的、大量猎杀苏联米格-29的战斗机。美国空军当时的设想就是，让具备隐身性能的战机在地面雷达信息的引导下隐蔽接敌，接着以先进的火控雷达引导导弹击落华约集团的飞机，然后雷达迅速关机，迅速撤离或保持隐身状态。针对ATF计划和作战思想，美国空军提出了著名的4S标准：超机动性（Super Maneuverability）、超音速巡航（Super Sonic Cruise）、隐身能力（Stealth）和高感知能力（Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness）。

针对美国空军的需求，美国航空工业迅速组建了两个团队并开始了ATF的设计：最终，负责设计YF-22的是洛克希德·马丁、通用动力和波音公司的团队，负责YF-23的制造商是诺斯罗普和麦克唐纳·道格拉斯公司。相应的，美国空军也迅速下达了新型发动机的研制要求，责令两大动力巨头普拉特·惠特尼(PW)和通用电气(GE)研制符合要求的发动机，并交叉安装到YF-22和YF-23上分别比对。

F-120实现了单/双涵道模式的结合

GE公司的F-120发动机结构由非常成功的F-110系列和F-404系列发展而来，这两个母系列有着油耗低、推力大、低速性能好的特点，但是在高速状态时性能衰减严重。所以，为了达成设计中对特定情况下所需的高速性能严苛要求，GE最终选择了将两种工作模式结合起来的创举。

YF-120发动机（原型机）的设计于1987年2月开始，1989年2月首台发动机开始试验。

为了同时满足低速和高速状态下的高性能要求，F-120采取了以单涵道（涡喷）和双涵道（涡扇）模式相结合的工作模式。

在高速状态下，发动机以单涵（涡喷）模式工作。在此模式下，选择阀门减小或关闭，使大部分空气进入核心机。选择阀门和风扇带动的一小部分空气保留于旁路通道用于冷却、加力燃烧或是其他用途。由于涵道比减小，发动机进入标准的、高速性能好的涡喷模式。

在低速状态下，发动机以双涵（涡扇）模式工作。前端活门关闭，选择阀门和燃烧室上的活门打开，并与风扇隔绝，使得额外的空气进入发动机内，通过外涵道导引进入燃烧室。空气增多使得燃料能够更充分地燃烧，使涡扇模式的推力增大。

通过双模式的设计，GE公司使F-120推力达到了惊人的15.88吨，继承了F-110系列的大推力、油耗低的特点，并且还解决了发动机在低速和高速状态下的油耗和空气问题，能够在任何速度下使用最好的工作模式。

相对而言，PW公司的F-119最大推力为15.6吨，继承了PW公司一贯良好的高速性能。但F-119更像一台涡喷发动机，因此油耗相对高，在低速时并不经济，也造成了如今F22“腿短”的问题。

F-120虽被淘汰，却展现强大技术实力

不过，出于以下原因，YF-120最终被YF-119淘汰。

1.YF-120当时的技术并不完全成熟，而美国空军急需新型战机服役。

2.GE的摊子在当时已经很大，拥有F-404系列、F-110系列的军用发动机（占了美战术空军的主体），在民用航发方面也领先全球其他公司，而PW公司只保留着F-100系列和一些涡喷型号，在民用方面份额极少。美空军为了能让两家充分竞争、相互促进，必须给PW公司这个单子。

3.YF-120重量较大，结构也更复杂，会增加后期维修与保养的难度和成本。

最重要的一点是，尽管F-120综合性能更佳，但是由于结构相对复杂，使用的成本以及可维修性要高于F-119。

对于技术实力雄厚的美国航空工业来说，制造出最好的产品或许并不难，但制造出物美价廉的产品确实是一项挑战。GE公司从此以后也吸取了教训，不一味追求高技术，转而寻求更好的效费比。

尽管F-120由于各种原因被淘汰了，但F-120的研制离不开性能优异的耐高温材料、成熟的发动机数控操作系统、以及对气流控制和燃烧理论数十年的研究，从中展现出的美国航空工业的强大实力仍令人心惊，F-120也完全称得上虽败犹荣。而且，通过该发动机的研制，美国航空动力的研发能力再一次得到了锻炼，技术空白得到了填补，这不仅仅依靠其雄厚的技术实力，更是美国近乎不计成本的投入的回报。

归根结底，优秀的航空发动机离不开烧钱。