原計劃配備F-35的F-136發動機

　　[據美國《航空週刊與空間技術》2012年9月24日報道] 自美國最近一次啟動發展全新戰鬥機發動機已經幾乎過去30個年頭了，而自渦輪噴氣發動機讓位給渦輪風扇發動機後到現在則已超過了50年。現在，美國正著手發展新一代的戰鬥機發動機，結構上即是渦輪風扇發動機，後又可是渦輪噴氣發動機。

　　對於工業界，關鍵在於通過努力，未來數十年要能夠生産出制空作戰飛機的發動機。因而GE和PW公司在獲得美國空軍研究實驗室(AFRL)的自適應發動機技術發展(AETD)項目後，要馬不停蹄的工作，使燃料高效、高推力的動力裝置更成熟，2020後可升級洛克希德-馬丁公司的F-35和用於未來的第6代作戰飛機。

　　AETD是AFRL耗資5.24億美元的GE和羅羅北美公司承擔的、將在2013年進行發動機整機試驗的自適應通用發動機技術(ADVENT)項目的後繼項目。對於2007年在與GE和羅羅公司競爭ADVENT項目中出局的PW公司而言，被AETD選中是出乎預料的結果，而對於沒有收到下一步項目合同的羅羅公司卻是一個打擊。

　　PW公司先進發動機項目主管Jim Reed説：“當我們未被ADVENT選中時，我們做過許多我們自己臺架上的工作。假如我們被AETD選中，可能與此有關。我們必須提出強有力的建議。” 燃料高效發動機可能的發展攸關2020年後用於升級F-35和作為2030年前後服役的未來空軍和海軍制空戰鬥機發動機。

　　上一次美國著手發展全新一代的作戰飛機發動機是在1980年代早期，開始聯合技術演示試驗發動機(JTDE)項目，該項目使PW公司發展出洛克希德-馬丁公司F-22飛機使用的F119發動機和更進一步的發展型用於F-35的F135發動機。

　　成功扼殺了GE/羅羅公司的F-35替代發動機F136後，PW公司的國會支持者危脅要切斷AETD資金，擔心它又是一個搞競爭發動機的暗中伎倆。但空軍一再保證其目的是成熟技術而不是發展一個發動機，以選擇PW公司取代羅羅來平息對AETD批評。

　　AFRL的推進理事會的Tim Lewis説：“我們不生産原型發動機，而是運行核心機。全部3家的建議書都是技術上可接受的，但資金要求我們選擇3家中的2家。”羅羅聲明對此決定表示失望……會繼續參與AFRL的重要項目如ADVENT和HEETE(極高效渦輪發動機)。

　　ADVENT是要證實高壓比核心機和自適應風扇、可變涵道、低壓系統技術能減少作戰飛機發動機的單位耗油率(SFC)達25%，為了2020年後發動機儘早進入到工程和製造發展(EMD)階段，AETD將使發動機充分成熟，ADVENT和AETD正在為發動機發展和成熟的技術是一個“3氣流”結構。除常規渦輪風扇發動機的高壓核心機和低壓涵道氣流外還有一個第3氣流，外部流路能夠打開和關閉。起飛時，第3氣流關閉減少涵道比和轉移更多的空氣流進入到核心機增加推力。巡航時，第3氣流打開，增加涵道比減少燃料消耗。

　　第3氣流能夠冷卻用於發動機熱端部件熱管理的冷卻空氣、用作飛機系統熱沉的燃料、加力燃燒室和噴口的壁板。這種構造還能夠減少飛機的阻力。進氣道是按起飛時最大空氣流量狀態設計，但在巡航時捕獲的氣流大於發動機的需要，便會造成溢流。第3氣流便能夠旁路額外的空氣，減少溢流阻力，並且增加的流量能夠用來填充飛機尾錐部，減少底部阻力。

　　AFRL計算出自適應技術將會比F-35所用的F135發動機改善發動機的燃料效率25%，增加飛機的作戰半徑25-30%，留空時間增加30-40%。AFRL表示，發動機還能夠有助於應對與像中國這樣量級對手的潛在衝突引發的反介入和區域拒止挑戰。通過增加超聲速巡航半徑50%和減少30-74%的空中加油機負擔能夠實現這一點。

　　在48個月的AETD項目中，GE和PW要按比F135的SFC降低25%、但軍用(幹)功率提高5%和最大加力推力提高10%來設計發動機。Reed表示“我們會使發動機通過初步設計審查”。他説，發動機的尺寸必須僅需適度修改就可匹配F-35飛機。

　　Lewis 説：“AETD將讓自適應發動機的技術和製造準備度強壯到處於未來EMD項目的等待點(TRL/MRL = 6)。多年來發動機引導飛機機體的發展，並且如果和當他們開始下一代飛機的EMD階段時，我們必須已準備好。”

　　Reed 稱：“對於第6代，現在正是時候。距離需要發動機我們也許有15年時間，但我們必須從現在起減少風險，因為2020年到來時我們必須開始EMD階段項目。”

　　製造商預計未來的戰鬥機需要更大的推力，更優良的燃料經濟性和熱管理，更大的發電量。Reed説：“但我們不確切知道第6代飛機轉換下來的需求是什麼。適應性或許是缺少的部分。”

　　AETD項目的階段1，執行到2015財年中期，包括發動機的初步設計和環型燃燒室、高壓壓氣機的臺架試驗。階段2，將在2016財年結束處，由風扇臺架試驗和發動機核心機試驗組成，接著理論上最早2017年進行首次發動機整機試驗。

　　Lewis表示：“另外的焦點在加力燃燒室和排氣裝置的技術上，ADVENT項目沒有這類部件。”這包括發展一個排氣系統，能夠使低壓的第3氣流更有效的與更高速度的核心機和涵道氣流摻混。他説：“我們要形成一個整體的排氣裝置，産生含有來自第3氣流的推力。”

　　2020年之後，與飛機製造商一道並行研究，識別共用核心機的潛在應用。AFRL的Lewis説：“我們會進行由AETD派生的推進系統的定量評價。”

　　AFRL的ADVENT項目經理Matt Meininger説，與此同時，GE本週將對ADVENT項目下的高壓核心機進行測試。羅羅公司的自由工廠(LibertyWorks)將在11月底或12月初對其發展的核心機進行測試。他説，GE的發動機整機業已完成了超過75%，並將在2013年7月進行測試；到那時羅羅的發動機會完成90%，並按時間表在下一年的10月份進行測試。Reed 説：“PW公司交付了一個自適應風扇試驗臺(發展使用的大部分是公司自有的資金)給AFRL在2月/3月推動我們[就AETD]。”儘管PW失去了ADVENT的競爭，Meininger説AFRL能夠拿出更多的資金來幫助PW改進已有的臺架，加上第3氣流到一個2級風扇上，將公司放到競爭AETD的捷徑上。

　　至於羅羅公司，當它開始測試AFRL的HEETE項目的高壓比壓氣機試驗樣機時，本週有一些安慰，該樣機的目標是證明技術能夠使未來亞聲速運輸機和無人飛行器上用的嵌入式發動機的SFC減少35%。GE也交付了HEETE壓氣機臺給AFRL，預期明年進行測試。

　　HEETE項目下，計劃在2016年進行高壓核心機(壓氣機、燃燒室和渦輪)的演示實驗，計劃2019年進行高效渦輪發動機的測試。AFRL估計，35%的SFC減少將可增加運輸機50%的航程及增加25%的有效載荷，情報、監視和偵察的無人機的盤旋時間翻一倍。

　　雖然無可用的資金，AFRL會樂於找到一個方法來保持羅羅公司在自適應發動機技術方面的工作。AFRL推進理事會首席工程師Jeff Stricker 説：“這3家公司的每一家都有自己獨特的第3氣流的結構概念。對於自適應風扇和隨著2股主氣流如何改變第3氣流，他們有3個方案。”

　　Lewis説：“我們相信3氣流就是適於下一代飛機的構造，我們當然樂於保留全部3個方案為我們所用。”(中國航空工業發展研究中心 胡軍)