自适应循环发动机作为美国下一代战斗机推进系统的时代正在接近现实,美国空军自适应发动机转换计划 (AETP) 下首批演示机的测试计正在进行中。 AETP将为未来美国海军F/A-XX和空军F-X第六代战斗机提供成熟的三流发动机技术。该发动机最初的目的是达到45,000磅级别的推力,还根据F-35A 发动机的现有技术指标进行了基线设计,使其成为2020年后取代现有普惠 F135发动机的有力竞争者。 美军下一代发动机门路图 F135发动机 为确保新一代发动机迈出技术上这重要的一步,空军打破传统,将两台AETP演示机指定为 XA100 和 XA101。与为F-35开发的F135/136 系列发动机不同,F-35的替代发动机被命名 “A”系列,这是美军新一代发动机发展道路上的里程碑。XA100目前由GE开发,而XA101由普惠复杂。 GE公司的XA-100目前,GE公司已经进入了AETD计划的最后阶段,通过对压缩机、核心机和自适应风扇模块的三个试车台测试进行组件评估和运行数据的收集。其中,压缩机的测试已经于9月底在俄亥俄州赖特-帕特森空军基地完成了。“我们已经完成了分析,数据正汇总入AETP,”项目主任麦考密克(McCormick)说。在基地同一个压缩机的研发设施中,风扇叶片的测试工作也正在进行中。 “几乎完成了,我们预计会在明年5月完成,”他补充道。 XA-100 第三次也是最后一次大型试车台测试是核心发动机,预计也将于明年5月底或6月初结束。 “这是一个非常具有挑战性的项目,因为它非常复杂。这是一个具有三个吸入气流和热交换器的自适应循环发动机,当你运行核心机时,还必须模仿发动机的其余部分。它实际上比完整的发动机测试更复杂,因为我们必须调整设施以模仿来自发动机其余部分的输入,“麦考密克解释说。尽管测试的整体速度比预期的要慢,但麦考密克说:“我们仍取得了很大进展,已经对核心机进行了超过30小时的测试。” 作为AETD早期测试的一部分,GE在一台F414发动机上进行了由氧化物/陶瓷基复合材料 (CMC)制成的襟翼和密封件的测试,它们类似于现在用于Passport商务喷气发动机上的部件。这台F414上还配备了由另一种情势的CMC制成的第二级低压涡轮叶片。先进聚合物基复合材料(PMC)由联合在有机聚合物基质中的短纤维或连续纤维组成。由基于PMC的 PMR-15 制成的空气分离器广泛用于发动机。 “不同之处在于我们在哪里应用它们,以及在更复杂的部件中使用它们,”麦考密克说。 麦考密克说:“我们现在实际上已经进入确定硬件生产的供应链流程。我们首先会制作三台测试发动机,并于今年晚些时候进行地面运行。第一台发动机将测试发动机的基本机械设计,第二台将评估性能和可操作性,第三个将评估其耐用性。 普惠的XA-101而在普惠方面,公司军用发动机部分总裁马修·布隆伯格(Matthew Bromberg)在接受采访时透露,普惠公司正在测试其新的XA101自适应发动机的动力装置,并预计在明年年底前完成对两个演示机的测试。 测试中的XA-101 布隆伯格说,该公司很高兴能为空军和F-35战斗机升级计划提供第二种推进器的选项。布隆伯格说,“在接下来一年左右的时间里,第一台XA101及其备份样机将在普惠公司测试基地和空军位于田纳西州塔拉霍马的阿诺德工程中心两处进行测试,以生成更多数据。空军和F-35联合项目办公室将使用这些数据来帮助决定 F-35 是否应该安装全新的动力装置即AETP 发动机,或接受普惠公司提供F135增强版发动机。F135是目前F35上正使用的发动机。 布隆伯格说,普惠公司成功实现了AETP的目的,即推力提高10%,燃油效率和热管理提高 25%。进一步测试是确定发动机是否能持续运行,以及评估普惠对新材料的使用。这种新材料是以传统方式和增材方式制造的,以证明动力装置可以“在计划的维护周期之间运行数年”。他说,新测试将评估这些“结构和材料的性能”。 布隆伯格表示,“我们预计在自适应架构中开发的技术,将有多达70%的能作为衍生技术被应用于其他引擎。”
AETP通过引入第三股气流(也可用于冷却)来获得更好的推力,同时还提高了燃油效率。空军领导人表示,他们必要提高F-35的推力和冷却能力,才气充分发挥 Block 4 批次战斗机的能力,该型战斗机将于2023年开始下线,这颠覆了之前人们对F-35项目将无法继续的印象。 其实众议院军事委员会已经在其2022年国防授权法案中要求在2027年之前将AETP发动机装在F-35 战斗机上。 XA100和XA-101发动机的共同研发再一次证明了充分竞争的优势,至于哪一方将胜出,我们拭目以待。而要再次弯道超车之前,我们也有必要确定超越的对象才行。 |