【科技动向】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

美国通用电气（GE）公司正在按照美国空军授予的“自适应发动机技术发展”（AETD）项目合同推进其三涵道自适应发动机发展，即将开展先进压气机和风扇台架试验，为后续开展全尺寸三涵道自适应发动机研制和试验项目铺平道路。

试验将在美国空军研究试验室位于俄亥俄州莱特·帕特森空军基地的压气机研究室进行，将持续5个月。三涵道发动机可用作多种用途，其设计在需要提高推进效率时刻提供额外的空气流量，降低巡航阶段的耗油率；当需要作战推力时，发动机能够改变内部结构，提高核心及流量，以产生更高推力和冷却空气。这种自适应能力对于同时提高美军未来战斗机的航程和高速性能至关重要，还可在本世纪20年代用于F-35战斗机换发。

GE公司自适应发动机外形示意图（GE公司图片）

根据GE公司最近公布的试验计划部分细节，压气机试验将贯穿整个夏季，并持续到秋季初期。试验结束后将拆下压气机，换上风扇试验件，之后还要进行几个月时间，最终希望能在2016年年底或最晚到2017年年初结束全部工作。试验用的压气机为全尺寸，而风扇则为缩比件。目前的设计方案是适装F-35战斗机的200千牛推力级发动机，出于硬件成本和设备能力的考虑，采用了缩比的风扇试验件，这也是技术研发中的常用方法。

GE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（GE公司图片）

压气机台架试验目的是验证更高级载荷的设计，从而提供将来自适应发动机所需的超高压比。用于这些高性能核心机设计的经验大多来自Leap-1和GE9X等商用发动机，其工作温度和压比与自适应发动机的很接近，后者正是从这些商用研发项目衍生而来的。GE公司没有公开压气机的级数和性能目标的细节，不过表示级数仍处于目前常见的战斗机发动机范围内。压气机的总压比很高，但具体数值仍然保密。级载荷是设计实质，应用了GE公司最先进的气动设计能力，以期在比传统发动机更紧凑的空间内获得更高的压比。

GE自适应循环结构的机械细节也处于严格保密状态，只知道发动机在从一种状态转换到另外一种状态时主机从前到后都会有变形动作，这种变化会导致发动机重心位置的变化，增加了安装到F-35发动机舱时的要求，也为设计工作带来了很大挑战。研发团队花了一年时间进行结构优化，解决机械接口、重量和中心之间的矛盾。目前的结果应可以满足F-35战斗机的使用要求，并已经经过了F-35战斗机总承包商洛马公司的兼容性校验。

自AETD计划开始，美国通用电气公司和普惠公司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）

AETD的后续项目——“自适应发动机转化项目”（AETP）已启动，GE公司和普惠公司均在2016年6月30日获得了美空军授予的发展合同。但GE公司将继续推进AETD发动机结构设计的成熟，计划到2017年下半年完成详细设计评审，随后发放整台发动机的制造图纸。GE公司希望从2019年开始制造3台试验发动机，其中首台用来评价基本结构设计，第2台用于性能和可操作性评估，第3台则用于耐久性验证。AETP项目则将持续到2021年，包括将一台发动机安装到F-35上的潜在选项。GE公司表示可能的方式是选择一台地面试验中的发动机，安装到飞机上进行地面试车，以获得在试车间里无法得到的系统集成信息。此外还有进行飞行演示验证的选项，最终执行哪些选项还要取决于美国空军的决定。

作为AETD的后继项目，AETP项目包括将自适应发动机安装到F-35战斗机上进行试验的选项。图为美国海军陆战队的一架短距起飞垂直着陆型F-35B于2015年10月，在美国加利福尼亚州的米拉马海军陆战队航空站进行悬停表演（美国海军陆战队图片）

《空天防务观察》近期已多次报道美国自适应发动机和传统涡扇发动机重要的新进展，例如：

——“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）

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（中航工业经济技术研究院  晏武英）

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