在其他国家的五代机尚未普及的阶段,美国已经开始筹划六代机的发动机技术了。近日,通用电气宣布他们已经开始对第二台XA100自适应循环发动机进行测试。
2021年8月26日,通用电气在位于俄亥俄州埃文代尔的测试台里,成功对第二台XA-100自适应巡航发动机进行测试。这是作为自适应发动机过渡计划(AETP)一部分,也是通用电气最终计划的原型发动机。
AETP项目中的全尺寸原型发动机测试,是通用电气多年技术成熟和风险降低工作的基础,它旨在和美国空军密切合作,使自适应循环发动机完全成熟。

2020年12月,通用电气开始对第一台XA-100发动机进行测试。这也标志着世界上首次运行满足飞行重量要求的三涵道自适应循环发动机开始运转。作为AETP一部分的XA-100发动机原型设计将用于直接装配并集成到F-35和第六代战斗机中。
通用电气测试第二台XA-100发动机,将使通用电气继续收集高质量的试验数据,将发动机的先进组件和三涵道设计进一步发展成熟。这两台XA-100都是AETP工作的内容。
XA-100是一种三涵道自适应循环发动机,它能根据情况调整涵道比和风扇压力,以提升燃油效率或推力。它通过使用第三个涵道流来实现这一点。发动机将空气导入这个涵道,以提升燃油经济性,并充当冷却散热器。尤其是它能更好地利用F-35包线的高速和低空部分。增加的冷却和供电也能使未来的武器做好准备。

推力增加10%,燃油效率提升25%
XA100发动机结合了三项关键创新,实现了次时代战斗机发动机性能的世代变革:
1、自适应发动机循环。既能提供最大功率的高推力模式,也能提供高效模式获得最佳燃油效率和续航时间。
2、三涵道架构,它能提供阶跃变化的热管理能力,赋能未来的任务系统,提升战斗效能。
3、广泛应用先进组件技术,包括陶瓷基复合材料(CMC),聚合物基复合材料(PMC)和增材制造技术。

这些革命性的技术让新型发动机相比当前推进系统时,推力提升10%,燃油效率提升25%。
2020年12月通用电气已经完成了对首台XA-100自适应发动机的测试。还能提供更高的飞机热管理能力,XA-100发动机改进的燃油效率也显著降低了碳排放。这款发动机还能使用美国空军批准所有的生物燃料。
通用电气爱迪生工厂高级战斗引擎总经理大卫·特维迪表示:在过去14年里,美国空军和国会在自适应循环发动机开发方面投资了超过 40 亿美元(约合257亿人民币),以促进相关技术成熟。我们相信,该计划的这一阶段将显著降低风险,并使GE为低风险的工作和制造开发计划做好准备,符合空军的目标。将我们的第二个原型发动机放入测试单元意味着我们离将这项革命性的技术交到作战人员手中又近了一步。

今年8月份,美国空军戴尔·R·怀特将军在空军生命周期管理中心召开的生命周期工业日研讨会上表示,自适应发动机过渡计划(AETP)基于此前的先进发动机项目,在2016年启动,今年已经进行了全尺寸发动机测试。通用电气的版本是XA-100,普惠公司的型号是XA-101。
通用电气对第二台XA-100发动机进行测试将收集到更多高质量的测试数据,并进一步完善发动机的先进部件和革命性的三涵道架构。一旦在埃文代尔完成第一阶段测试,通用电气计划在美国空军的阿诺德工程开发中心(AEDC)进行发动机测试,以完成所有AETP测试项目。
XA-100发动机是通用电气爱迪生工场(Edison Works)的产品。爱迪生工场是通用电气致力于研究、开发和生产先进军事解决方案的业务部门。该业务部门全权负责高级计划的战略、创新和执行。

自适应发动机过渡计划(AETP)旨在生产发动机重量轻、可飞行的三涵道自适应发动机的原型机,通过依靠可以在发动机核心和涵道气流之间动态调节第三股气流,自适应发动机可以在战斗条件下提供更大的推力,并在巡航条件下提高燃油效率。
战斗机搭载此类发动机,能有效增加作战航程,减少燃油消耗,并为热管理提供更多的冷却空气。AETP利用自适应通用发动机技术(ADVENT)计划和自适应发动机技术演示 (AETD) 计划。
美国是现在世界上唯一的世界超级大国,它的科技发展水平非常高,有些技术远远超过了世界上的其他国家。而美国最新研发成功的六代航空发动机,有一项技术更是号称领先了全球20年,那这种航空发动机的性能到底有多强呢?我国自主研发的航空发动机是否有超越它的可能呢?

一、航空发动机的研究历程
航空发动机,是一种十分复杂并且精密的热力机械,它可以说是飞机的心脏,不仅是飞机飞行的动力基础,更是促进一个国家航空事业发展的重要推动力,人类航空史上的每一次重要变革都和航空发动机有着千丝万缕的关系。
第一代航空发动机出现在20世纪50年代,具有代表性的是美国的康维发动机和英国的JT3D发动机,这两种航空发动机的推重比大约为2。那什么是推重比呢?

航空发动机的推重比是指在标准大气压和静止的状态下,航空器的发动机在最大工作状态下所产生的推力和它结构重量的比值,它是衡量一个发动机性能的一个重要指标,一般来说,推重比越大,那就说明航空发动机的性能就越好。
第二代的航空发动机则出现在20世纪60年代,具有代表性的是英国的斯贝MK202发动机和美国的TF30发动机。
第三代的航空发动机出现在20世纪70年代到80年代,这时候苏联的航空器方面的技术也得到了一定的发展。具有代表性的有美国的F100发动机,欧洲的RB199发动机和苏联的RD-33发动机等,推重比大约为8。

不仅如此,这个时候的航空发动机已经用于了战斗机上,例如美国将F100装备在了F15战斗机上,这让得战斗机的动力系统得到了巨大的提升。
第四代航空发动机则出现在20世纪90年代,具有代表性的是美国的F119发动机和欧洲的EJ100发动机,这些发动机的推重比已经达到了10以上。
21世纪初,第五代航空发动机也出现了,主要代表是美国的F135发动机等,推重比大约为13。

而从这里就可以看得出来,美国的航空发动机技术起步非常早,并且发展速度非常快,因此从2010年开始,美国就开始了研制第六代航空发动机,那这款发动机的性能又如何呢?
二、美国六代航空发动机的性能
美国研发六代航空发动机至今已经有十年左右,而此前美国的GE公司突然宣布,他们已经成功研制出了六代航空发动机—XA100,这种发动机在未来将装配在美国的F-35战斗机上。
这款新型发动机推重比将达到20左右,远远超过前五代的航空发动机,而这也就意味着它的性能将更加出众。

据了解,XA100航空发动机的推力将比原有的航空发动机增加10%左右,飞机耗费的油量也将下降25%,并且可以提高热管理的效果。
那为何XA100航空发动机的性能会如此强劲呢?
这其中有两个原因。第一个原因就是美国在以前就有着给F35战斗机更换动力系统的想法。当时的美国准备研制的是F136发动机,但是这种发动机的研发过程十分艰难,并且价格非常贵,因此美国就放弃了,但是在这个时候它们就有一定的基础。

第二个原因就是在F136发动机研究失败以后,美国想到了通过可控的气流路径来改变发动机的运行当时,并且配备了高推力和高燃油效率这两种模式,在飞行过程中可以根据飞机所处的环境随时进行切换,以达到适应环境的效果,这样就可以让飞机在飞行过程中减少不必要的燃料损耗,从而增长飞机飞行的距离。
那美国是如何做到这一点的呢?航空材料对耐温水平要求比较高,因此六代航空发动机需要新型高效的冷却技术,美国对于这个问题也做出了改变,它们凭借常年的航空发动机制造经验,让航空发动机在飞行过程中额外增加了一道冷却气流,并且换了一种更耐高温的材料。而这种材料和增加冷却气流的技术可以说是领先全球20年。

三、我国在航空发动机的技术上有可能超越美国么?
我国的航空发动机的研制是在上世纪60年代才开始的,而当时的美英等国,都已经研制出了第一代航空发动机,因此我国航空发动机的起步非常晚。
而在我国研制航空发动机的前20年,当时的中国发展并不是特别好,因此没有自己的技术去进行航空发动机的研制,只能引进国外的航空发动机进行仿制,并从中吸取技术。直到上世纪80年代中期我国才开始了自主研发航空发动机的进程,这比美国、俄罗斯乃至一些西方国家晚了几十年之久。

但经过了50多年的发展,我国现在已经建立了相对完整的航空发动机的研制生产体系,而现在我国正在研制长江CJ-1000A发动机,它是我国第一款商用航空发动机产品,是装配我国大型飞机的唯一国产动力。
那这款航空发动机的性能如何?又何时能投入使用呢?
这款航空发动机其实和LEAP-X1C航空发动机比起来都有着一定差距,LEAP-X1C航空发动机美国和法国共同研制的一直大型喷气客机发动机,这款发动机采用的是复合材料风扇叶片,但我国采用的仍旧是一种钛合金材料,重量稍微大一点,性能也要稍微差一点。

不过值得一提的是,这是我国自行研发的第一款航空发动机,并且已经取得了重大进展,预计五年之内就可以拿到国内民航局的适航认证,相信在不久的将来我国就可以使用国产的航空发动机了。
虽然我国现在在航空发动机研发上比较缓慢,但这和我国航空发动机技术起步比较晚有很大的关系,而且我国航空发动机最大的问题不是技术,而是材料,如果在未来我国能解决好这个问题,仍然是有机会超越美国的。









