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20世纪70年代之前，普惠公司（Pratt & ）是航空发动机行业的绝对霸主，尤其是在军用航空发动机领域。 普惠公司始于 1925 年。其创始人 继承了他对航空的热情； 他开始在航空航天领域耕耘，在工程和制造方面追求卓越，满足客户需求，制定全面的业务计划。
图 1. 登上《时代》杂志封面
1929年，“萨拉托加”号和“列克星敦”号航空母舰上的200架装备普惠黄蜂号和大黄蜂号发动机的飞机开始大规模演习。 在 2,100 次任务和总共 6,000 小时的飞行时间中，普惠发动机没有出现任何故障。 初出茅庐的普惠发动机一战就奠定了其在世界上的地位。
是什么导致了普惠惨败和通用汽车的逆袭？ 请参阅：普惠：荆州“发动机大战”的失败——航空失败1。
图2. 普惠公司商标
美国空军战斗机惨败的由来
上世纪越南战争期间，美国海空军发现自己的飞机装备远远落后于世界先进水平。 在美国与北越的战斗中，战损比达到了1：2.5，这让美军开始重新评估自己的战斗力。 1965年，美国空军向国防部发布了一份关于开发FX先进战斗机以取代日渐衰落的F-4“幻影”的报告。 美国海军也不甘示弱，也向国防部申请新型战斗机。 于是，双方的口水战变得比炼钢炉还要激烈，在飞机关键性能条件上双方都不愿意让步。
真正让美军痛定思痛、下定决心的，是1967年的一次苏联航空装备博览会。 米格23和米格25的优异性能让美军代表团瞠目结舌。 他们知道，如果爆发空战，自己的飞机只能充当“靶机”。 随即，美国国防部做出裁决，同意空军和海军主导各自的战机项目，从而产下F-15和F-14的双黄蛋，但前提是双方必须共同定义和使用相同的电力系统。
图3.给美军造成巨大震动的米格25
但显然美国国防部低估了空军和海军的实力，双方在型号选择上展开了较量。 在国防部“不做出决定就拆桌子”的威胁下，双方最终达成协议。 为了与苏联的米格-23和-25竞争船舶柴油机配件，空军的F-15被定义为第三代双发重型超音速战斗机。
1968年9月，美国空军发布了F-15的招标文件。 主要指标是：
1、0.9马赫、高度9150米高过载飞行时，机翼不产生抖振；
2. 洲际接送；
3、负责操作各种武器执行任务；
4、机身通过16000飞行小时疲劳试验，使用寿命不低于4000飞行小时；
……
该项目吸引了八家飞机制造商参与投标。 美军发现，在以往的项目中，一些承包商在获得资金拨款后盲目追进度，放弃质量控制。 如果将产品或技术直接应用到产品上，产品合格率会大幅下降，最终导致整个项目逾期、预算超支，最严重的情况下，甚至导致整个项目失败。 对此，美军采取了新的规则：整个项目分为不同的时间节点，在规定的节点内通过验收后才能开始新阶段的工作。 承包商还按分段收费，可以大大提高整个项目的效率。 效率。 1969年12月，麦道公司赢得了空军原型机制造合同，格鲁曼公司赢得了海军F-14项目。
下一步是选择发动机。 当时美国最先进的发动机推重比为6:1。 美军在对苏联战斗机进行评估后得出结论，新发动机的推重比不应低于8：1，理想状态应达到10：1。 ，强大的性能是战斗机高机动性的基本保证。 在发动机选择厂家方面，没有那么多选择。 唯一匹配的选项是普惠公司和通用电气。
GE提出的计划是基于GE1核心机设计新的验证机。 普惠公司采用JTF22核心机作为其招标解决方案。 发动机选型委员会认为，虽然GE的结构和控制系统优越，但风扇设计存在重大不确定性。 虽然普惠的设计比较重，但其发动机与进气道兼容的设计理念更受到组委会的青睐。 1970年3月，普惠公司赢得了价值2.75亿美元的大订单。 空军代码为 F100，海军代码为 F401。 普惠公司一度无与伦比。
图4. F-15配备普惠发动机
发动机项目给普惠公司带来的是一个错误的开始。
F100进入工程研制阶段后，普惠公司很快发现实际成本严重超支，空军追加了1.2亿美元的经费。 按照合同要求，普惠公司必须在1972年2月完成F100的初步飞行状态试验和60小时持久试运行试验，并在次年2月完成军机审定试验。 开局不利后，普惠公司将两个项目分别推迟了10个月和4个月。 同时，普惠公司还要求减少F100和F401部分部件的测试，以满足时间限制。 为了避免技术风险，军方表示，与其降低测试标准和程序，不如推迟时间。
美国军用飞机认证测试法规要求制造商对核心发动机和关键部件进行单独测试，以确保合规。 普惠公司认为，为了节省金钱和时间，只需要测试整台机器并对单个组件进行取样即可。 普惠公司修改后的测试计划也大幅缩短了测试时间，如将风机测试从900小时缩短至488小时，将燃烧室测试从900小时缩短至400小时，将高压压缩机测试从1290小时缩短至804小时。
然而，普惠公司在研发海军F-401发动机的过程中遇到的最尴尬的事情并不是时间延误和测试标准降低，而是质量问题。 比如钛合金材料起火、第四级涡轮盘失效、风扇定子弯曲、第一级风扇叶片振动……普惠公司的投机行为让美国海军勃然大怒普惠发动机标志，甚至被更惨的是频繁出现的技术问题。 负责F-14研发的格鲁曼公司也遇到了技术攻关和资金超支等问题。 这次“神奇”的助攻直接导致了美国海军决定搁置F-14计划。
图5.普惠F100试运行图
普惠公司只剩下F100项目了，但它会成功吗？
美国海军取消F401项目后，普惠公司单台发动机的研发和制造成本飙升。 普惠公司向美国空军报告，要求将F100发动机的价格再提高30%。 由于缺乏有效的竞争方案和时间有限，美国国防部和空军不得不再次增加经费。
普惠F100的质量问题在投入大量资金后仍未得到有效解决。 例如，发动机的钛合金风扇叶片旨在以更轻的重量满足大负载要求。 但测试过程却不尽如人意，常常失败。 可能会发生破损和颤动，甚至转子和定子可能因摩擦而着火。 普惠公司对于如何在不增加叶片重量的情况下保证叶片的强度和刚度感到茫然。 妥协的最终结果是损害遏制，这意味着当叶片断裂并被抛出或着火时，不会对发动机和飞机的部件造成破坏性损害。
普惠公司的态度大大超出了美国空军要求的底线，要求普惠公司严格按照军机审定规范进行测试，并承担F-15飞机研制延误的责任，包括经济赔偿。 此时，普惠公司起“太极”，声称双方签订的合同中并没有规定普惠公司必须严格按照军机合格证和规范完成所有部件的测试。 他们只需要在交付状态下完成整机的测试。 。
真正的测试结果并不像普惠公司的如意算盘那么甜蜜
1973年2月，普惠公司启动了第一台F100发动机的军机认证试验。 不幸的是，在150小时的耐久性测试中，发动机没有坚持90分钟，风扇叶片和涡轮叶片相继断裂。 另一台发动机在模拟高空试验时，钛合金风扇转子叶片与定子因摩擦起火，导致发动机爆炸。
F100是第一款采用模块化结构设计的发动机。 它由 5 个模块组成，每个模块都可以单独更换。 整个研发过程历时4年半，总共测试9628小时。 普惠过于追求发动机性能指标。 涡轮入口温度高达1400摄氏度，大量采用高强重比、耐高温的合金材料。 发动机最大起飞推力高达6,800公斤力（无加力），最大加力推力达到11,350公斤力。
麦道公司按时开发出了 F-15 机身。 如果普惠公司不能按时交付发动机，整个项目将被推迟。 这是很多各方都不愿意看到的场景。 焦急的普惠采用密集“试错”的方式参加考试，终于在1973年10月完成了150小时的定性测试。1974年9月，F-15原型机首飞并在美国空军服役两个月后强制。
图 6. 工作台上的 F100
普惠“治标不治本”策略让美国空军吃尽苦头
美国空军飞行员对F-15的优异性能赞不绝口，但“母机”发动机的可靠性问题却一直没有得到解决。 在F100的研发过程中，公司过于追求性能而低估了可靠性和耐用性。 较短的开发周期和仓促的验证过程为未来的事故埋下了伏笔。
F-15的陆续交付导致技术故障的发生呈指数级增长。 首当其冲的就是F100发动机的喘振和空中悬挂。 这通常是由于进入发动机核心机的气流与核心机的吞吐量不匹配造成的。 如果发动机不能及时调节气流，就会引起故障。 这时飞行员只能通过重新启动发动机来解决问题。
美国空军数据显示，从1974年11月到1977年7月，F-15战斗机在飞行过程中总共发生了223次飞行中停机故障，其中四分之三是由于发动机开启加力燃烧室造成的。 唯一好的就是F-15是双发战斗机，不然就是空中的“铁棺材”了。 F-15的高故障率让飞行员们对该机议论纷纷。 他们自己制定了很多标准，比如不能快速加速、不能快速爬升、远离飞行包线边界点、少用甚至不用加力……飞行员在起飞前检查了自动弹射装置一次又一次，当然还有上帝的祝福。
屡次失败让美国空军高层苦不堪言，他们要求普惠公司彻底解决F100的安全隐患。 然而“不公平”的普惠公司这次甚至聘请了律师为自己壮胆，想要与美国空军一一与合同进行争辩。 律师的建议是，合同中没有具体提到空中发动机关闭的情况，而且美国空军已经完成验收。 从法律上讲，如果出现类似问题，普惠公司不应单方面承担责任。 于是普惠公司及其律师满怀信心地去找美国空军签订了新的补充合同，并要求军方拨出专项资金来解决问题。 忍无可忍的军方高层将他们赶了出去……
经历这件事后，空军高官猛然醒悟，充分认识到鸡蛋放在一个“篮子”里的被动性。 更让军方难以忍受的是普惠公司的态度。 当普惠公司的管理层面临重大技术问题时，他们想到的不是如何尽快解决问题，而是又一次“敲竹杠”。 美国空军高层最终达成共识——用F100取代普惠。
图 7.GE F110
机会是留给有准备的人的，通用电气发起了一场将载入航天发展史册的“发动机大战”。
失去合同的GE并没有灰心，而是专心研发。 GE军用发动机部经理沃尔认为，他们的F101基础条件非常好，改装后比F100更有竞争力。 他利用GE的资金开发了F101的衍生品——F101 DFE。
1977年11月，GE航空集团总裁纽曼拜访了美国空军战术司令部迪克森将军，汇报了F101发动机的最新研制成果。 迪克森听完报告后非常满意船用物资，询问GE能否提供F-15可以使用的替代发动机。 纽曼发现GE即将迎来历史性机遇。 他表示，自己一直关注普惠F100项目，对广大空军指战员表示关心。 他认为，如果发生空难，不仅飞机被毁、人员伤亡，美国空军也会丢面子。 纽曼还介绍了F101的技术特点，并提出在F101核心发动机的基础上开发符合性能标准的发动机。 这不仅缩短了研发周期，还节省了研发资金。
迪克森认为纽曼是一位懂得为国家分忧的好同志，这更加坚定了他接替普惠的决心。 空军飞行员早就有这个意图，美国空军战术会议都变成了“救命研讨会”，这让很多训练科目变得毫无用处。 于是在美国空军雷司令的授意下，GE正式参战“发动机大战”。
当普惠公司得知发动机项目被GE砍掉后普惠发动机标志，极为恼怒。 这个时候，他们不是想尽办法解决发动机质量问题，而是想尽办法阻止GE进入。 普惠公司指责空军将这个非法且成本高昂的项目交给GE，还指出空军未经授权使用国会的EMDP资金资助GE的F101 DFE项目。 最终，普惠公司还用“大杀器”怂恿国会议员发起政治围攻。
国会议员提出的主要指控是：
1、战斗机发动机是重大工程，耗资巨大，空军需谨慎；
2、空军将国会分配的EMDP资金90%给了GE，10%给了普惠公司，这是不公平的；
3、空军未经招标就与GE签订发动机合同，违反“公平、公正、公开”原则。 国防部被要求调解并取消空军与GE之间的合同。
美国空军参谋长艾伦将军回应道：
1、空军与GE签订的合同是基于F101核心机的技术改造。 这是一种短期且成本较低的方法。 由于普惠F100性能不佳，空军不得不考虑长期发展问题；
2、为了空军的声誉和飞行员的安全，普惠F100发动机的可靠性和可维护性急需提高，但普惠的态度和解决方案是空军无法接受的。
3、普惠公司从F100项目中获得了巨额利润。 F100和TF30项目已获得超过20亿美元的政府支持，而GE仅获得7亿美元。
图8 F-14从航母上起飞
最终，美国空军顶住了普惠公司和国会议员的重重压力，支持了GE开发F101 DFE项目。 这时，新的消息传来，普惠的后院发生了火灾。 1979年4月，普惠公司与两家供应商发生合同纠纷，导致F100使用的锻件和轴承缺货近半年。 这严重影响了发动机的交付。 此次列入普惠负面清单。 一击。
GE的低调和优质服务得到了美国空军的一致好评。 一方面，GE也将研发力量集中在技术研究上。 1981年7月，美国海军的双引擎F-14更换为F101X发动机。 其闲置时间和作战半径超过普惠TF30发动机的25%。 各项性能指标均达到设计要求，GE首战告捷。
1981年8月，美国空军重新对F-15和F-16发动机进行招标，并发出了索取资料函。 1983年5月，美国空军向GE和普惠公司发出正式征求建议书（RFP），要求他们说明发动机的整体性能、拟定交付时间、技术支持条款、20年的生命周期成本和投标人。 曾经被蛇咬过的美国空军对RFP做出了详细的补充规定：
1、供应商提供的发动机必须保证在使用3年内或1000个飞行小时内无重大技术故障。 在此期间若出现任何故障，供应商负责免费维修或更换。 如果需要空军维护，供应商将支付空军人工和材料费用；
2、发动机核心部件（高压压气机、高压涡轮、燃烧室）必须使用至少8年或运行3000个飞行周期且无重大故障。 发动机推力不得小于额定值的98%，燃油消耗率不得超过5%。 超出范围后，供方需免费维修或更换。
竞争优势明显
不久之后，GE和普惠公司相继对RFP做出了正式回应。 GE的竞标不仅提供了较低的发动机总成本，还提供了一系列的服务支持。 他们采用灵活的合作条款供空军选择。 普惠公司的投标提供了严格的条款，要么是，要么不是，没有任何谈判的余地。 事实上，RFP的回复信一出，普惠公司与GE之间的竞争就被揭露出来，“发动机大战”的胜负已定。
美国空军F-15和F-16战斗机的选型工作已经结束。 表面上看，市场似乎由GE和普惠公司瓜分。 事实上，正是GE在这个市场上的巨大成功，为它未来在这个市场上奠定了基础。 领域的地位。 GE继续以F110发动机的成功为基础，不断延伸基于F101核心飞机的产品线，如CFM56系列民用客机、F101轰炸机，甚至F110和F110-400系列超音速战斗机喷气式飞机。
一手指挥“发动机战争”的美国空军和海军成为最大赢家。
普惠公司和GE公司竭尽全力，通过竞争提供高质量的产品，使得发动机的各项性能指标超过F100原型机的两倍以上！ 整个发动机产品、备件和服务成本仅为原价的50%。
初期，舆论普遍认为“发动机战”是空军督促普惠公司端正态度、改进产品的一种方式。 谁也没想到GE会在这个项目中精彩反击，一举拿下美国空军75%的军用发动机订单，成为军用航空领域的绝对霸主。
美国空军还想出了一个秘诀：所有重大项目的实施和产品的采购都必须引入竞争机制，继续保持良好的竞争环境，以最大程度地保护和维护国家和军队的权利。程度。
同样，这场导致普惠惨败的“发动机大战”给美国空军乃至我国航天发动机的发展带来了新的启示：
1、发动机的研制难度比飞机大得多，所需的研制周期比飞机至少长3到5年；
2、新设计的发动机不仅要追求推重比、油耗等性能指标，还要考虑发动机的可靠性、耐用性、安全性、零部件成本、全生命周期运行成本；
3、引入竞争机制是获得最好的发动机产品、最好的服务、最好的价格的最佳途径。 让事实和市场决定成败。
美国空军一位不愿透露姓名的将军在《灯饰商业月刊》上发表的言论：历史比哲学深刻得多。 通过“发动机之战”，空军告诉承包商要注意某些事件，他们也会这样做。 它就是这样儿的。
图9、卷土重来的普惠公司获得F-22和F-35发动机订单。
虽然普惠公司在“发动机大战”中显得无比悲凉，但F100项目却给普惠公司上了更宝贵的一课，尤其是在空气动力学、材料、冷却和涂层技术的进步方面，产生了深远的影响。 最重要的是教会普惠公司如何在国际市场上竞争和生存。
正如本系列的名字《空战败仗》一样，商场如战场，胜败对于兵家来说是家常便饭。 “引擎大战”只是漫长发展史上的一个插曲。 普惠公司的人借用了二战期间丘吉尔的评论，法国认为敦刻尔克撤离后英国将无法坚持太久。 全世界都预测GE会像掐断小鸡一样掐断“鹰”的脖子。 抓住了某只小鸡！ 有些脖子！
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