晏武英 ¦ 美六代机发动机研制进入工程验证机阶段

《空天防务观察》此前曾连续报道美国自适应发动机的最新重要进展。本期，中航工业经济技术研究院青年学者、资深发动机情报研究专家晏武英先生为我们提供专栏短文，简明扼要地介绍并分析这种美军六代机发动机的进展情况。

2016年7月11日，美国通用电气公司宣布启动“自适应发动机技术发展”（AETD）项目的高压压气机和风扇台架试验，为后续开展全尺寸自适应发动机研制和试验铺平道路。此前在2016年6月30日，通用电气公司和普惠公司分别被美国防部授予“自适应发动机转化项目”（AETP）合同，总金额高达20亿美元。作为AETD项目的后续，AETP项目将研发、制造和测试自适应发动机工程验证机，为2020年后参与美空军六代战斗机发动机工程研制项目竞标做好准备。由于美空军已经明确表示自适应发动机将是第六代战斗机的唯一动力形式，这也标志着美军六代机发动机已从技术研究阶段正式转入研制发展阶段。

一、美国自适应发动机技术研发项目基本情况

AETD项目自2012年启动，在前期预先研究的基础上，设计新一代200千牛级自适应发动机，并完成风扇、核心机等关键部件的演示验证和技术熟化，将在2016年年底到2017年年初结束。AETD发动机将用于美空军、海军第六代战斗机，同时也可用于F-35战斗机的中期换发选项。AETP项目则是在AETD的基础上，继续完善自适应发动机设计，并开展整机制造和试车，未来还可能包含“安装到F-35战斗机上开展地面试车或飞行验证”的选项。该项目为期5年，计划2021年结束。

通用电气公司在AETD项目中发展的压气机和风扇，派生自该公司在之前的美国空军“自适应通用发动机技术”（ADVENT）项目中发展的同类部件，图为该公司在ADVENT项目中开展试验（美国通用电气公司图片）

尽管两家公司的具体方案处于保密状态，但空军表示，AETP发动机的总体性能目标之一是：相比当前战斗机发动机，燃油效率提高25%，推力提高10%。为满足未来战斗机上新型传感器和定向能武器的巨大功率需求，AETP发动机还将对显著提升的热管理能力进行演示验证。

诺格公司公布的美国空军六代机F-X概念方案。图中可见该机用高能激光武器连续射击多个目标。该公司强调，只有采用新型热管理技术，才能确保机载激光武器多次快速连续发射；将隐身、速度、机动性、革命性的新型热管理技术聚为一体，是赢得美国空、海军六代机项目的关键。美国空军显然也秉持这一观点，因此会在AETP项目中提出显著提升热管理能力的要求，并拟对此进行演示验证。有关诺格公司六代机的概念方案和对热管理技术的看法，详见本号2015年12月14日报道：“美国诺格公司公布未来战斗机新概念方案图片，并强调热管理技术的重要性”（点击题名可直接访问）（美国诺格公司图片）

二、美国自适应发动机关键技术已取得突破

美空军2007年以来已开展多项自适应发动机技术研发项目，持续提升三涵道自适应发动机技术的成熟度。通用电气公司2014年成功实现了预研阶段的自适应发动机技术验证机试车，这是工业界迄今唯一的一台自适应循环的三涵道发动机。2015年3月，通用电气公司通过了AETD项目初始设计评审，计划到2017年下半年完成详细设计评审；此外还在AETD项目中开展了燃烧室扇形段研发试验、三涵道冷却流动和喷流效应试验以及轻重量风扇静子叶片评估，在F414发动机上测试了陶瓷基复合材料制造的尾喷管调节片、密封片和低压涡轮第二级动叶，对热交换器、加力燃烧室组件、轴承、机械系统和高压压气机进行了不同类型的台架试验。

通用电气公司自适应发动机外形示意图（美国通用电气公司图片）

普惠公司2013年成功进行AETD项目自适应风扇台架试验，计划到2017年上半年实现实际发动机环境中的三涵道风扇和极高效核心机的演示试验。

自AETD计划开始，普惠公司也连续开展了自适应发动机技术研究，图为普惠公司自适应发动机示意图（美国普惠公司图片）

三、美六代机发动机研制继续秉承“动力先行”和“竞争采办”策略

美空军、海军六代机计划目前仍处在概念研究阶段，预计2030年左右服役，但其自适应发动机的研制工作已突破大批关键技术，启动了工程验证机研制，动力系统研发也大幅领先平台的研制进程，充分体现了美国航空跨代装备“动力先行”的原则。同时，美空军仍然延用了“竞争采办”策略，由通用电气公司和普惠公司同步开展方案设计和演示验证。两家公司利用各自研究成果，并通过AETD项目进一步发展，在风扇、核心机和材料选用方面形成了两条各具特色的路径，显著降低了整个项目的风险。

对照美国国防部当前实施的国防采办程序中适用于六代机及其自适应发动机的采办模型，当前美国空、海军的六代机处于形成上图中“装备开发决策”（MDD）前后的阶段，而自适应发动机已相当于通过“里程碑A”，进入“技术成熟与风险降低”（TM/RR）阶段发展工程验证机。可见，发动机的进度比飞机至少要快一个阶段；进一步分析，从开源情报判断，目前美军仍未确定六代机（或者说未来空中优势能力簇中的新平台）的基本形态，且许多技术可能还有待演示验证，因此其进度与发动机进度之间的差距，甚至可能还不能以典型采办项目以上两阶段的一般时间差进行类比（美国国防部图片，中航工业经济技术研究院翻译制图）

晏武英先生近期已多次为《空天防务观察》提供美国自适应发动机和传统涡扇发动机重要的新进展，如下：

——“美国通用电气公司公布三涵道自适应发动机试验计划细节”（2016年7月18日）

——“美国空军正式授出第六代战斗机自适应发动机转化项目合同”（2016年7月5日）；

——“‘百尺竿头，更进一步’——美空军公布第六代战斗机发动机研发计划细节”（2016年6月24日）

——“美F135涡扇发动机即将完成工程研制，可靠性指标已达预期”（2016年6月15日）。

感兴趣的读者可点击题名查看相关报道。

（中航工业经济技术研究院  晏武英）

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