01.11 美國已經開始裝配六代機引擎,領先世界20年?

隨著F-135和F-136這兩種該機型五代機發動機的的誕生,這使目前軍用航空發動機在渦輪風扇結構領域幾乎沒有更多可以升級的空間,為了實現第六代戰鬥機“空天一體”的作戰性能,發動機的研製必須另闢蹊徑,才可能有所突破。自適應變循環發動機就在這個背景下誕生了。

美國已經開始裝配六代機引擎,領先世界20年?

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發動機一般從前往後結構是進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和噴口,這些結構發生得過程分別是吸入空氣、空氣壓縮增壓、混合燃燒、推動渦輪旋轉和尾部噴氣做功。變循環發動機採用渦輪風扇的基準模型,將氣流分入三個涵道。其中相對靠外的兩個涵道中設有擋板,它們可以改變涵道直徑,通過組合搭配產生不同的工作模式。

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美國的自適應變循環發動機主要由GE通用電氣與普惠兩家公司研製。在美國ADVENT下一代航空發動機預研計劃中GE獲勝,獲得了資金的支持。而昔日F22戰鬥機(F119),F-35戰鬥機(F-135)發動機最大的贏家——普惠公司也沒有放棄,決定自籌資金投資變循環發動機研製,與GE公司競爭。

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2018年6月,GE通用電氣公司全新研製的XA-100自適應變循環發動機核心機在完成全部測試後,已移交到其總部伊文戴爾工廠,並且在這個月已經開始了原型機裝配工作,如果一切順利,預計將在2020年初開始發動機原型機飛行試驗測試。

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而普惠公司研製的自適應變循環發動機是在F-135發動機的基礎上做的深度的改進。創新研究了自適應渦輪和自適應風扇技術,還重新設計研究了F-135 發動機的高壓渦輪葉片和熱障塗層,大幅提高該發動機的渦前溫度。據稱XA-101創造了渦扇發動機最高工作溫度記錄,其渦輪進口溫度高達2400K,比F-135發動機足足提高了150℃。XA-101發動機已順利進入美國空軍的“自適應發動機計劃”(AETP),與GE公司的XA-100同臺競爭。

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美普惠公司研製的XA-101發動機的核心機部分

世界各航空強國在美國的影響下,也紛紛制定了變循環發動機研製計劃。例如英國的羅-羅公司提出SBVCE計劃和TANDEM FAN VCE計劃兩個放氣式變循環發動機研製計劃,法國斯奈克瑪公司提出了帶中間風扇的MCV99 VCE三涵道變循環發動機方案,日本也提出了HYPR90-C變循環發動機計劃。據公開資料披露,2000年以來,我方開始自適應變循環發動機研究。2010年前後開始在太行發動機的基礎上研製了一種變循環發動機驗證機,目前還在緊張的研製中。

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在美國進行的初步試驗中,渦輪前溫度達到1873K,涵道比從0.6成功地變化到0.9。通過改變低壓渦輪導向器的角度,在高速高溫狀態下的推力增加15%。到目前為止,還沒有一個國家進入類似美國的原型機研製階段,說其領先世界20年一點都不為過。

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