美国发布第六代战机自适应发动机发展计划

2015-05-20 08:21:00 中国航空报 分享
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   美国空军和海军都已经开始第六代战斗机的概念开发,并即将开始备选方案分析。未来战斗机要求不仅飞得更远,还需要在接敌时具有更快的速度和更强的动力。但从推进系统的角度来看,这些目标却是互相排斥的。美国军方目前已经接受了除非出现物理规律的重大革新,否则能够满足六代机性能要求的动力只能采用变循环,或者说自适应发动机技术。

   目前发动机研制商正在美国空军研究试验室(AFRL)的“自适应发动机技术发展”(AETD)项目下开展自适应发动机技术研发。AETD项目计划到2016年完成核心机演示验证后结束,美国空军已经在规划后续的“自适应发动机转移项目”(AETP),为2020年后研制用于六代机和F-35换发的200kN级自适应发动机铺平道路。目前AETP项目的进度、预算和内容还在不断变动,但项目仍可望在2016年启动,为期3年左右。

   美国空军推动变循环方案作为跨代发动机已历经多个项目。2006年AFRL启动了为期5年的“自适应多用途发动机技术”(ADVENT)计划,目标是比2000年基准战斗机发动机降低耗油率25%。GE和罗罗北美公司各自发展了高压比核心机、自适应风扇、可调外涵及低压系统技术,解决了一系列关键技术挑战。罗罗公司2012年开始ADVENT核心机试验,GE公司核心机试验则始于2013年,并超过AFRL设定的温度目标,达到了“喷气发动机推进史上”最高的压气机和涡轮联合工作温度纪录。2013年11月到2014年7月GE开展了首台全尺寸三涵道验证发动机的试车,计划在2015年2月前完成ADVENT发动机的详细评估。

   ADVENT计划也引出了随后的AETD项目,后者由GE和普惠于2012年赢得竞标,罗罗公司被淘汰出局。AETD项目着眼于能够使战斗机发动机油耗降低25%、军用推力比F135增加5%、加力推力提高10%的发动机技术。因此AETD在效率和推力方面都超过ADVENT,也将基于一个更大的核心机。由于六代机是单发还是双发等关键需求尚未确定,因此GE公司将F-35设定为AETD发动机的应用对象。尽管自适应发动机会比F-35现在的推进系统稍大一些,但仍然可以使用同样的进气道。

   GE公司到2014年底已经完成了AETD核心机的详细设计评审、三涵道冷气流和喷流影响台架试验、树脂基复合材料(PMC)静子件部件试验、全环燃烧室台架试验等。2015年将完成全尺寸PMC部件评估和高压压气机台架试验,12月份开始加力燃烧室试验,同时为2016年上半年开始的风扇台架试验做好准备。GE的AETD项目将于2016年完成风扇试验和核心机试车之后结束。

   普惠公司同样也要在2015年年初完成AETD发动机的初步设计评审。根据公司公布的少量下一代发动机计划细节,普惠预计在2016年上半年开展先进高压核心机的演示试验,随后在年内完成带有三涵道自适应风扇及相匹配的加力和排气系统的整机试验。

   而AETP发动机的设计将比目前F-35的需求更为激进,但还达不到能驱动定向能武器的水平。采用三涵道结构可以拓展F-35飞行包线的低空高速部分,能使飞机在150米高度以马赫数0.8/0.9的速度飞行。目前正在开展的项目可以在2020年代中期以前用到F-35上,取决于AETP项目的规模和投资强度,最早可以在2022~2024年实现。

   对于真正用于六代机的发动机,三涵道的好处将会在提高性能的同时能够支持先进武器和系统。GE公司正在联合波音、洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁门公司开展需求分析和权衡研究。这些研究将有助于武器系统承包商告知飞机其能力水平,从而推动备选方案分析(AOA)的进展。

责编:刘昆
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