美国国会要求军方为F-35配备自适应变循环发动机 最大问题是缺钱

美国国会要求军方准备一项关于在20年代晚些时候，为现役和未来生产的F-35隐形战机配备新型发动机的研究项目。


美国正在研究的自适应变循环发动机（AETP）是一种全新的动力装置，已经测试了多个原型机。美国国会显然希望AETP发动机或其他替代型号能够显著提升F-35系列所有三种型号的性能，并提高作战和运行效率。

本文为美国“The Drive”网站“战争地带（War Zone）”专栏文章，作者Thomas Newdick、Joseph Trevithick，本人翻译并编辑给大家分享。

美国空军F-35A战机配备普惠F135发动机。

12月10日的《空军杂志（Air Force Magazine）》上发表了John Tirpak的文章，其中指出2022财年国防政策法案或国防授权法案（NDAA）的最新法案中的相关条款。目前，该法案尚未在参议院通过，它要求空军部长和负责采购、运转的国防部副部长合作制定一项计划，为F-35A常规起降战机配备AETP发动机，而F-35B垂直短距起降（STOVL）战机的相关工作不迟于2027年开始。海军部长和负责采购、运转的国防部副部长合作制定一项类似却单独的计划，用于为战机安装“先进推进系统”——这可能是最终的AETP设计或现有普惠F135的增强版本——将配备F-35B垂直短距起降战机和F-35C舰载战机，最迟于2027年开始。

在这两种情况下，可以总结为“竞争性采购战略”将包括现役和新生产的战机会配备AETP发动机。两份报告都必须在拜登总统向国会提交2023财年预算申请之后的两周内提交。


自适应变循环发动机（AETP）设计示意图，有三条涵道。

将任何新型发动机安装到F-35系列所有三种型号上，所涉及的成本都会相当可观。

尤其是空军，现在拥有美国最多的F-35系列战机，肯定存在一个问题，即空军是否有办法为所有的现役和未来生产的F-35A配备全新的AETP发动机。对于维持现役F-35A，以及让它们升级到最新Block 4标准（包括更换先进的雷达和电子战设备，以及携带新型武器弹药的能力）所涉及的费用，已经存在不同程度的担忧。

美国空军关于自适应变循环发动机（AETP）的说明。

此前，担任F-35联合项目办公室项目执行官的Eric T. Fick中将曾表示，美国空军不得不承担将AETP发动机集成到F-35A过程中，产生开发和生产成本。

目前，正在测试的AETP项目有两个候选原型机，即通用电气XA100和普惠XA101。通过将燃料消耗量减少约25%，这两款发动机预计将战机航程增加约30%，续航时间增加约40%。目前，F-35A在不进行空中加油时的航程为2170千米，使用新型发动机后航程将增加到2900千米。同时，配备新型发动机之后，加速性也将得到提升。


通用电气XA100发动机性能介绍。

发动机名称中的“自适应”指的是这些新型发动机将新一代客机配备的涡轮风扇发动机的燃油经济性，与战斗机发动机中常见高压缩比相结合。通过引入第三股气流，可以在发动机核心机和旁通气流之间进行动态调节，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。

尤其是让F-35A拥有更长的航程，对于美国空军来说将是一个巨大的优势。因为美国空军正在评估下一次重大冲突发生在亚太地区的可能性，“闪电II”的有限航程将成为美国空军在亚太地区部署的一个主要问题。在下一代战机的研发计划中，增加航程已经被确定为“必备”功能。


佛罗里达州埃格林空军基地附近，一架F-35A战机正在与KC-135进行空中加油。

拥有更大航程的F-35A不仅更适合在亚太地区作战，并且还可以减少对加油机的依赖。是否有足够的加油机一直是空战规划人员关注的关键因素。然而，现在这些加油机的生存能力已经成为一个真正的担忧，人们对通过低雷达探测性能或其他方式来提高生存能力的加油机感兴趣。

除了提高综合性能之外，新的动力系统还将解决F-35A涡轮转子叶片上的热保护涂层过度磨损的老问题。今年早些时候，有46架F-35A因为这个问题无法正常飞行。由于发动机维修中心的任务积压，F-35一线机队受到影响，让空军机队的可用性短缺情况恶化。

2020年，美国空军两架F-35A出现在中东一个“未公开地点”，展示了其在该地区迅速部署以应对可能出现的突发事件的能力。

最近，美国空军参谋长Charles Q. Brown Jr.将军还提出，由于大量飞行和定期部署，F135发动机在“某些领域的故障速度稍快”。虽然正在研究维护方面的改进，但这位将军建议，解决这个问题的一个方法可能就是减少F-35的飞行——从长远来看，这不是一个理想的解决方案。


自适应变循环发动机过渡计划的资金是拜登政府要求的两倍。

虽然新型发动机的进度看起来很紧张，但通用电气和普惠公司对《空军杂志》表示，2027年的目标日期可以实现。制定最新NDAA的国会议员似乎非常支持自适应变循环发动机计划，不过该计划在2022财年的资金将增加到最初申请的两倍。

与此同时，虽然国会议员正推动将AETP发动机配备F-35A的计划，但NDAA草案为F-35B和F-35C向不同方向发展的可能性留下了余地。F-35B和F-35C的研究将包括“分析F-35的每一个型号增加推力、燃油效率和热容量对战斗机和运行成本的影响，包括对每种先进发动机的速度、加速性、航程、整体任务效率的提升”，但并没有具体提及AETP。


一架F-35B正在“美国”号两栖攻击舰（LHA 6）甲板上悬停，准备着舰。

考虑到航母运行环境对F-35C的限制，尤其是F-35B垂直短距起降战机旋转尾喷管和升力风扇的特殊设计，意味着这两种机型采用新型发动机的难度更大。事实上，过去通用电气和普惠公司都曾经表示过，他们的AETP发动机无法应用到F-35B上。正是考虑到这一点，NDAA可能希望F-35B使用增强型F135发动机，而F-35C使用相同版本或AETP发动机。

美国海军在报告中还将评估先进推进系统将如何减少对加油机的需求，以及“减少采购和运行”带来的“总体成本效益”。


F135发动机的采购成本占F-35战机总价的相当比例。

两份报告都提交之后，美国国会将制定一份时间表，“说明事实这个发动机计划的相关时间点，以及对年度财政资源的需求”。当前F135发动机的平均价格为2000万美元，预计新型发动机的价格要远超于此。

如果美国国会认为这个计划值得推行，下一步将会采取什么行动尚不清楚。在联合攻击战斗机计划早期，就有两种候选发动机，除了普惠的F-135，还有通用电气/罗尔斯·罗伊斯的F136，后者因为成本问题而被淘汰，当然这一点至今还存在争议。


通用电气/罗尔斯·罗伊斯的F136发动机正在进行最大推力测试。

美国空军可能已经从这一教训中吸取了教训，决定XZ100和XA101都将投入生产，并可以进行竞标，不仅可以为F-35，也可以为其他机型提供动力。

当然，对于F-35来说，AETP仍然可能最终只是“一个太遥远的发动机”。在这一点上，普惠公司将处于有利地位，可以推销其改进的F135发动机，同样有望提高推力和燃油效率，但该公司表示将比AETP技术便宜得多。


随着F-35不断销售到各个国家，用户同样希望F135得到相应的提升。

随着美国国防部和外国客户的大量采购，联合攻击战斗机的动力装置有必要跟上技术发展的步伐，就像该系列战机其他方面通过提升性能进行升级和迭代。但是，暂且不提其他国家，就是美国空军是否能够为这种新型发动机技术应用到本就成本高昂的F-35上买单，目前尚存在疑问。