通用電氣公司為波音F/A-18E/F“超級大黃蜂”以及EA-18G“咆哮者”研制的F414是一種優秀的中等推力戰鬥機渦扇發動機，雖然以F404為基礎研制，但這種低涵道比雙轉子渦扇發動機基本是一種全新的設計。

F404發動機外形圖

F414-GE-400外形圖

F414結構圖

　　F414的核心機設計來自通用電氣的F412非加力渦扇發動機，而這種發動機是為麥道/通用動力A-12“複仇者II”艦載隐身攻擊機研制的。“複仇者II”在1988年赢得了美國海軍先進戰術飛機（ATA）的競标，通用電氣為該機開始研制派生自F404的F412。

　　但由于延遲和成本超支，A-12項目在1991年被取消，并引發了激烈的争議和訴訟。好在通用電氣研制F412的努力沒有白費，麥道在1991年開始研究F/A-18“大黃蜂”戰鬥機的重大改型（後演變成F/A-18E/F“超級大黃蜂”，相關資料：動物兇猛（四 E/F）——波音F/A-18E/F“超級大黃蜂”艦載戰鬥機），要求航程和作戰性能比現有“大黃蜂”大幅提高，通用電氣于是提出了采用F412先進技術的F414發動機概念。1993年5月20日，F414原型發動機進行了首次試車。

F412原型機（相關資料：麥道A-12“複仇者II”艦載隐身攻擊機悲歌）

　　通用電氣通過把F412的核心機與F404低壓壓氣機以及F120變循環渦扇發動機的徑向火焰穩定器相結合創造出了F414。F120參加了美國空軍的先進戰術戰鬥機（ATF）發動機競争，最後敗給了普惠F119，讓後者成為洛克希德F-22“猛禽”戰鬥機的動力裝置。但最終統計數據顯示F-22僅187架的産量使F119的生産數量遠小于F414，所以失之東隅，收之桑榆，通用電氣從美國海軍這裡獲得了回報。

最終統計數據顯示F-22僅187架的産量使F119的生産數量遠小于F414，所以失之東隅，收之桑榆，通用電氣從美國海軍這裡獲得了回報

　　為了使“超級大黃蜂”的後機身設計的改動最小化，美國海軍規定F414發動機必須能裝入與F404相同的發動機艙空間，但兩者安裝點有所不同。

　　于是F414的外部尺寸與F404相同，都是3912毫米長，最大直徑889毫米，這樣一來增加推力就成了艱巨任務。設計要求F414的每秒最大核心氣流比F404高出20%，最大加力推力比F404高出24%，為了滿足核心氣流和推力要求，通用電氣加大了F414風扇的等效直徑并提高了發動機整體增壓比。

　　最後通用電氣成功實現了設計目标。雖然F414的三級低壓風扇系統比F404的長了125毫米，但通用電氣通過把燃燒室長度縮短25毫米，把加力燃燒室長度縮短100毫米，使新發動機的總長度保持與F404一緻。

F414與F404的參數對比

F414的結構和設計特點

　　雖然F404和F414的風扇最大直徑都是889毫米，但F414的三級風扇采用了更先進的葉片氣動設計。

F414采用模塊化設計

　　此外，F414風扇的第二第三級是連成一體的轉子結構（也就是葉盤），成為一個單獨部件。這樣就使F414每級風扇的盤毂直徑都能小于F404，這意味着在風扇直徑相同的情況下，F414每級風扇的葉片都比F404長，增加了風扇的等效面積。再加上葉片的氣動改進，結果就是F414基本型的最大空氣流量從F404的64.41千克/秒提高到了77.11千克/秒。F414風扇的第一級葉片可拆換，帶有中間凸台。

F414正面的進口導向葉片

　　雖然F404和F414都具有七級高壓壓氣機（HPC），但F414的高壓壓氣機包含兩個整體葉盤部件，其中之一是第一第二級壓氣機的串聯整體葉盤，其次是第三級壓氣機整體葉盤。通用電氣通過在F414的兩級風扇和三級高壓壓氣機上采用整體葉盤，從而取消了葉片與盤毂間的傳統燕尾榫接頭，不僅減重可觀，還提高了發動機的可靠性和耐用性。僅在風扇和壓氣機模塊上，F414的零件數量就比F404少了484個。

　　與F404相比，F414的燃燒室在空氣動力學和材料上都有所改進。其貫流式環形燃燒室采用霧化燃料噴嘴，多孔冷卻結構火焰筒不僅提高了使用壽命，還降低了重量，據報道上面有30000個激光鑽孔來降低側壁溫度。

F414的燃燒室模塊

　　與F404一樣，F414也采用單級高壓渦輪（HPT）和單級低壓渦輪（LPT）設計，并都由風扇引氣冷卻。F414的渦輪葉片由單晶合金制成，塗有熱障塗層以提高耐久性。F414基本型熱段有2000小時使用壽命，其他旋轉部件和結構部件有4000小時使用壽命。

　　與F404的環形加力燃燒室不同，F414的加力燃燒室采用了更先進的設計。其火焰穩定器由中心環狀V型穩定器與12根徑向穩定器組成．每根徑向穩定器均帶有隔熱罩，并由風扇引氣進行冷卻。兩種發動機之間的另一個區别是F414的尾噴管是燃油驅動的，而F404則由液壓驅動，這項改進能降低重量。F414的徑向火焰穩定器和尾噴管二級調節片和封嚴片都能在安裝在飛機上時單獨更換。

F414加力燃燒室的徑向火焰穩定器

F414尾噴管的钛合金魚鱗片

　　根據通用電氣的數據，F414重1152千克，僅比1023千克的F404高出129千克，但F414的軍用推力卻增加了約27%，從F404的4990千克（48.9千牛）增加到6350千克（62.3千牛），同時加力推力增加了24%，從F404的8028千克（78.7千牛）增加到9979千克（98千牛）。F414的總增壓比從F404的26提高到30，推重比從F404的7.8提高到9。

全加力試車中的F414

　　除了軍用推力比F404提高27.25%以外，F414還為“超級大黃蜂”的任務關鍵飛行包線區域提供更大的推力優勢。在近距空戰包線區域，F414能提供比F404高30%至40%的推力；在高空截擊任務中，F404的超音速推力也比F404提高了25%至30%；在低空空地任務中，F414的推力也高出40%，能增強飛機的生存能力。

　　除了使用F412的核心機外，F414的另一項重要改進就是引入F120的全權限數字發動機控制（FADEC）單元。這是一種安裝在發動機上的雙通道FADEC單元，可以調節推力、管理燃油供應并控制發動機，并具有先進故障檢測功能，能對發動機系統的故障進行識别、報告和采用應對措施。

“超級大黃蜂”的發動機維護，可以看到進氣道内的雷達屏障

陶瓷基複合材料與降噪套件

　　目前在産F414的尾噴管二級封嚴片是用陶瓷基複合材料（CMC）制造的。根據通用電氣的說法，F414先後采用過兩種陶瓷基複合材料來制造二級封嚴片，首先是碳化矽/碳（SiC/C），也就是陶瓷級碳化矽纖維增強的碳基材；然後是氧化物/氧化物（Ox/Ox），也就是使用氧化鋁-莫來石陶瓷纖維增強的氧化鋁-氧化矽基材。2011年生産的F414開始安裝Ox/Ox材料制造的封嚴片。

現有F414的CMC封嚴片有兩種，一種是這種全白的，應該是Ox-Ox材料

另一種是這種帶白點的，應該是SiC-C材料

　　但這兩種陶瓷基複合材料還無法承受高壓渦輪要面對的極端高溫，無法制成高壓渦輪壓片使用。通用電氣正在研究更有前途碳化矽/碳化矽（SiC/SiC）的陶瓷基複合材料，即碳化矽纖維增強的碳化矽基材。這種材料在塗上合适的環境障塗層（EBC）後能承受極端高溫，可以用來制造渦輪葉片、定子葉片或其他高溫部件。使用SiC/SiC材料制造的高壓渦輪葉片比鎳基高溫合金（如因科鎳718合金）葉片輕許多，而且更加堅固。

　　通用電氣表示SiC/SiC葉片能承受的工作溫度比高溫合金葉片高上許多，僅要求環境障塗層降低葉片工作溫度149攝氏度就能夠承受1649攝氏度的大型噴氣發動機渦輪進口溫度。通用電氣已經在美國海軍的能源工作小組項目中用一台F414發動機成功驗證了CMC渦輪葉片。測試發動機在第二級渦輪上安裝了SiC/SiC材料葉片，測試證明CMC葉片足夠堅固，能承受渦輪高溫和旋轉應力。

安裝CMC葉片的F414測試機

　　通用電氣對F414的另一項重大改進是降噪套件，其特點是通過在尾噴管封嚴片安裝鋸齒結構，來促進發動機核心、涵道和外部氣流之間的摻混，從而降低F414的全加力噪音。

F414的鋸齒封嚴片

　　“超級大黃蜂”從航母甲闆彈射起飛時經常需要開全加力，降噪套件能降低“超級大黃蜂”和EA-18G在航母彈射器附近産生的噪音，保護甲闆人員聽力。測試表明鋸齒降噪套件能把F414的人體感知噪聲降低2至3分貝，可能聽起來不是很多，但實際上能把每台F414産生的聲能降低50%。

鋸齒外形能降低F414的全加力噪音

雖然看起來像F-35的鋸齒尾噴管，但并不是為隐身研制的

魚與熊掌

　　通用電氣在F414發動機的後續改進上采用了一種新策略，那就是可以根據客戶的要求提供兩種工作模式，一種能延長發動機壽命，另一種能提高性能。

　　第一種改進型被稱為F414增強耐久性發動機（F414-EDE），推力與現有F414相同，但顯著提高了發動機的耐用性，除維修間隔時間延長，熱段壽命提高到了原先的大約三倍外，耗油率還能降低3%至4%。第二種改進型被稱為F414增強性能發動機（F414-EPE），發動機硬件部分與F414-EDE完全相同，隻是FADEC使用不同的軟件，從而壓榨出比現有F414高出20%的推力。F414-EPE發動機在耐用性和熱段壽命上與現有F414相同，同時油耗能降低1%至2%。

F414-EDE EPE的改進在于低壓壓氣機、高壓壓氣機和燃燒室模塊上，對現有F414升級沒有經濟性可言

　　F414改進項目作為美國海軍部分資助的聯合技術開發計劃的一部分啟動于2004年，通用電氣在2004年和2006年對F414增強耐久性發動機（F414-EDE）驗證機進行了兩次測試，在2010年和2011年進行的兩次測試中，驗證發動機達到了設計目标。

　　F414-EDE的改進之處有以下幾點：

　　首先F414-EDE的高壓壓氣機是6級而不是現有F414的7級。通用電氣在用現代三維計算流體力學（CFD）技術對F414的高壓壓氣機氣流進行分析後，決定增加每級壓氣機之間的間隔，并采用更先進的三維氣動設計葉片進。重新設計的高壓壓氣機和風扇使F414-EDE發動機的最大總流量提高到每秒84.8千克，比F414基本型高出10%。

F414-EDE/EPE的全新6級高壓壓氣機

　　其次，F414-EDE在高壓壓氣機和加力燃燒室上采用了先進冷卻設計，改善了發動機熱段和尾噴管高溫部件的耐用性。

　　F414-EDE還進行了其他方面的一些改進，提高了對異物損傷的總容忍度。

　　F414-EDE增加的核心氣流能使發動機在推力與F414基本型相同的情況下工作在更涼爽的環境下，為旋轉部件（特别是熱段）提供更高的溫度裕度，延長了熱段和限壽件的壽命，并增加了發動機的在翼時間。據通用電氣計算，F414-EDE能使美國海軍在“超級大黃蜂”機隊的剩餘服役時間中節約高達10億至20億美元的零件采購和大修成本，大幅降低飛機的生命周期成本。F414-EDE降低的3%至4%油耗相當于讓“超級大黃蜂”機隊每年節約1892萬升航空煤油。F414-EDE的另一個優點是增加引氣量用于冷卻航電或驅動氣動系統。

　　F414-EPE在硬件上與F414-EDE相同，同樣具有更高的核心氣流，隻是FADEC單元運行不同的軟件，使發動機增推20%，最大推力高達11975千克（117.43千牛）。F414-EPE的油耗比現有F414低1%至2%，除了能增加引氣量外，還能驅動發電機提供更多電力。F414-EPE的在翼時間将與現有F414相同。

　　F414-EDE和F414-EPE的硬件通用性是一大賣點，客戶隻需對FADEC進行軟件切換就能改變操作模式，比如在戰時使用EPE模式，在和平時期使用EDE模式。

F414的生産

　　從1998年投産以來截至2015年6月，GE已經生産了1500台F414發動機，已累積超過300萬飛行小時。根據美國海軍的F414-400項目時間表，通用電氣在2016年底前已交付約300台F414-400發動機，該公司目前每年制造90至100台F414。

　　“超級大黃蜂”并不是F414的唯一裝機對象，印度選擇F414-INS6作為其超音速輕型戰鬥機（LCA）“光輝”Mark 2（相關資料：具有印度特色的戰鬥機研發項目——LCA“光輝”）的動力裝置。F414在LCA Mk2的發動機競争中擊敗EJ200獲得了99台初始訂單外加149台意向訂單，通用電氣預計至少可以向印度出口150台F414整機和相關備件，所以F414的生産至少會持續到20世紀20年代。

　　此外，瑞典空軍也為自己的薩博“鷹獅”NG（相關資料：薩博的經濟适用型小鋼炮（下）——新一代“鷹獅”E戰鬥機）選擇了F414-39E發動機，通用電氣獲得了為瑞典空軍的70架和巴西空軍的36架“鷹獅”NG提供發動機的訂單。F414-39E派生型目前正在進行最後的發動機認證測試。2008年首飛的“鷹獅”NG驗證機安裝的是F414G發動機。F414-INS6和F414-39E是F414基本型的單發改型，并沒有采用EDE/EPE的技術。

F404/F414發展脈絡

　　波音公司目前正在向美國海軍力推F/A-18XT Block III，該機基本上就是重換包裝的“先進超級大黃蜂”（相關資料：舊瓶新酒，詳解波音“沉默大黃蜂”），其一大賣點就是F414-EPE增推發動機。如果美國海軍同意采購，那麼作為世界最佳中推之一的F414将煥發第二次生機 。

波音力推的超級大黃蜂BlockIII一大賣點就是F414-EPE

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