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美军透露六代机研发新变化 “主机厂”也要研发引擎

发布日期: 2022-09-14浏览次数:

  【环球时报特约记者 章节】美国空军最近向5家公司授予合同,用于推动与“下一代自适应推进计划”(NGAP)相关的工作。预计该计划研制的发动机至少将为第六代载人隐形战斗机提供动力。不过,5家公司中只有两家公司是传统的发动机厂商,另外3家以研发飞机闻名,并且不生产战斗机发动机。美国空军为了推动发动机的发展,是有病乱投医了吗?

  据美国“动力”网站“战区”频道22日报道,位于俄亥俄州赖特帕特森空军基地的空军生命周期管理中心8月19日向5家公司授予了“下一代自适应推进计划”合同,每一个合同都价值9.75亿美元。这是更大的“下一代空中优势”(NGAD)计划的一部分。这5家公司分别是波音、洛克希德马丁、诺斯罗普格鲁曼、通用电气和普惠公司。这5份合同大同小异,用于执行“下一代自适应推进计划”的原型机研制,重点是为未来的空中优势平台提供推进系统,并对动力系统工业基础进行数字化转型。这份合同通过设计、分析、台架试车、原型发动机测试和武器系统集成,使技术成熟并降低研制风险。预计于2032年7月11日前完成。

  报道称,美国防部的通报中,没有提到要在下一代空中优势飞机或在实际飞机上测试。然而,上述企业中,目前只有通用电气和普惠是战斗机发动机制造商,它们也是美国军用战斗机发动机的两大主要供应商。文章认为,将合同授予波音、洛克希德马丁和诺斯罗普格鲁曼公司看上去“很有趣”。美空军似乎正在探索这些公司与通用电气和普惠公司直接竞争发动机的潜在收益的研发模式。

  NGAP是NGAD的一部分,NGAD由一系列不同的项目组成,旨在开发各种下一代战术空战能力,包括新武器、传感器、网络和战斗管理能力以及有人驾驶和无人驾驶飞机。计划中的第六代载人战斗机将与以前的战斗机设计不同。从目前的迹象来看,该设计将优先考虑隐身性、航程和有效载荷,而不是极端的机动性。关于NGAP发动机或将来可能使用它们的飞机的具体细节仍非常有限,整个NGAD计划也是高度保密的。

  针对此次美空军把发动机合同授予传统发动机厂商外的其他军工集团,“战区”的文章认为,美国空军有兴趣扩大其潜在发动机供应商范围,并寻求促进扩大公司之间的竞争,避免过度垄断。文章认为,当涉及NGAP以及这些发动机适配的飞机时,赢家通吃的结果极不可能。“失败”的公司在这两个项目上所做的一些研发工作,很可能仍然可以作为更大的团队努力的一部分纳入最终设计。这样做有助于加快工程和采购流程,并分散成本和风险负担。通用电气和普惠将处于提供关键生产能力的有利位置,即使它们的设计最终没有获胜。

  美国《空军杂志》网站的文章认为,因为变循环发动机需要和机身高度集成,以便更顺畅地在不同模态之间进行切换,将整机设计厂商纳入这个计划,可以帮助指导发动机原型机设计,以确保未来的发动机和战斗机无缝集成。报道称,国防工业协会新兴技术研究所执行主任、美国空军前首席科学家马克J刘易斯在接受采访时说,任何推进系统都必须针对其运行的特定平台进行设计。对于这些自适应发动机系统来说尤其如此。“所以你需要与机身(厂商)携手开发发动机。要使自适应发动机成为一种即插即用的系统将更加困难,但并非不可能。”刘易斯说,自适应发动机带来的一些技术进步可能需要战斗机进行特定的设计才能充分利用。特别是,自适应发动机可以在针对推力和航程优化的模式之间转换。“今天如果设计一架飞机,你就会开始决定,什么是最重要的。在性能方面,是否必须具有最大的加速度?它必须能够飞行到最大航程吗?但这两个要求可能相互矛盾。”刘易斯说,“有了自适应发动机,也许能够两全其美。所以机身设计可能会反映这一点”。刘易斯认为,其他考虑因素包括被纳入自适应发动机设计中的“第三股气流”(即第三个涵道产生的自适应气流)。第三股气流改变了发动机的几何形状。

  除了为第六代战斗机研制新型发动机以外,美国空军还在纠结如何为F-35战斗机更换发动机。据“战区”报道,美国空军过去曾披露,“自适应发动机过渡计划”(AETP)和NGAP之间存在直接联系。通用电气和普惠各自在AETP下开发了先进的发动机,分别称为XA100和XA101。虽然设计细节上有所不同,但两款发动机都可以根据情况在不同模式之间自动切换,不同模式侧重提高燃油效率或其他方面的能力。

  美国空军AETP的重点是为F-35的后续改进版本开发新发动机。目前,通用电气正在倡导用其XA100或其改进型、衍生产品装备F-35。

  该公司表示,XA100将使F-35A和F-35C的航程增加30%,并将加速能力提高20%至40%,燃油经济性提高约25%。所有这些性能提升都取决于具体的装载、任务概况和其他因素。

  普惠目前正在提议对现有和在产的F-35战斗机上的F-135发动机进行升级,而不是推动其XA101项目。美国空军部长肯德尔曾公开表示支持用全新发动机进行替代,但他强调这是他的个人意见。而F-35联合计划办公室仍在研究这些选项,成本和兼容性问题可能是主要因素。另一个问题是,至少现有的AETP发动机设计,都不适合短距起飞、垂直降落型的F-35B。F-35B内部配置方面具有更严格的设计限制,包括大型垂直升降风扇和铰接式发动机排气喷嘴,如果为其更换新发动机,也需要与之集成。

  与此同时,美国空军也一直在警告说,如果AETP被抛弃,将对美国喷气发动机工业基础造成潜在负面影响。

  据《空军杂志》网站介绍,“自适应发动机过渡计划”最初由美空军研究实验室运行,现在由美空军生命周期管理中心运行。之前,普惠和通用电气公司都表示,它们的发动机续航里程增加了25%至30%,加速能力提高18%,并提高了机载电子设备的冷却能力。潜在的其他好处包括为雷达系统和定向能武器提供更多的电力以及减少热量特征以改善隐身性。