美國空軍最近向5家公司授予合同，用于推動與“下一代自適應(yīng)推進計劃”（NGAP）相關(guān)的工作。預(yù)計該計劃研制的發(fā)動機至少將為第六代載人隱形戰(zhàn)斗機提供動力。不過，5家公司中只有兩家公司是傳統(tǒng)的發(fā)動機廠商，另外3家以研發(fā)飛機聞名，并且不生產(chǎn)戰(zhàn)斗機發(fā)動機。美國空軍為了推動發(fā)動機的發(fā)展，是有病亂投醫(yī)了嗎？
為六代機研制新型發(fā)動機
據(jù)美國“動力”網(wǎng)站“戰(zhàn)區(qū)”頻道22日報道，位于俄亥俄州賴特·帕特森空軍基地的空軍生命周期管理中心8月19日向5家公司授予了“下一代自適應(yīng)推進計劃”合同，每一個合同都價值9.75億美元。這是更大的“下一代空中優(yōu)勢”（NGAD）計劃的一部分。這5家公司分別是波音、洛克希德·馬丁、諾斯羅普·格魯曼、通用電氣和普惠公司。這5份合同大同小異，用于執(zhí)行“下一代自適應(yīng)推進計劃”的原型機研制，重點是為未來的空中優(yōu)勢平臺提供推進系統(tǒng)，并對動力系統(tǒng)工業(yè)基礎(chǔ)進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型。這份合同通過設(shè)計、分析、臺架試車、原型發(fā)動機測試和武器系統(tǒng)集成，使技術(shù)成熟并降低研制風(fēng)險。預(yù)計于2032年7月11日前完成。
通用電氣XA100發(fā)動機在 2020 年進行測試。
報道稱，美國防部的通報中，沒有提到要在下一代空中優(yōu)勢飛機或在實際飛機上測試。然而，上述企業(yè)中，目前只有通用電氣和普惠是戰(zhàn)斗機發(fā)動機制造商，它們也是美國軍用戰(zhàn)斗機發(fā)動機的兩大主要供應(yīng)商。文章認(rèn)為，將合同授予波音、洛克希德·馬丁和諾斯羅普·格魯曼公司看上去“很有趣”。美空軍似乎正在探索這些公司與通用電氣和普惠公司直接競爭發(fā)動機的潛在收益的研發(fā)模式。
NGAP是NGAD的一部分，NGAD由一系列不同的項目組成，旨在開發(fā)各種下一代戰(zhàn)術(shù)空戰(zhàn)能力，包括新武器、傳感器、網(wǎng)絡(luò)和戰(zhàn)斗管理能力以及有人駕駛和無人駕駛飛機。計劃中的第六代載人戰(zhàn)斗機將與以前的戰(zhàn)斗機設(shè)計不同。從目前的跡象來看，該設(shè)計將優(yōu)先考慮隱身性、航程和有效載荷，而不是極端的機動性。關(guān)于NGAP發(fā)動機或?qū)砜赡苁褂盟鼈兊娘w機的具體細節(jié)仍非常有限，整個NGAD計劃也是高度保密的。
“主機廠”也要研制發(fā)動機？
針對此次美空軍把發(fā)動機合同授予傳統(tǒng)發(fā)動機廠商外的其他軍工集團，“戰(zhàn)區(qū)”的文章認(rèn)為，美國空軍有興趣擴大其潛在發(fā)動機供應(yīng)商范圍，并尋求促進擴大公司之間的競爭，避免過度壟斷。文章認(rèn)為，當(dāng)涉及NGAP以及這些發(fā)動機適配的飛機時，贏家通吃的結(jié)果極不可能。“失敗”的公司在這兩個項目上所做的一些研發(fā)工作，很可能仍然可以作為更大的團隊努力的一部分納入最終設(shè)計。這樣做有助于加快工程和采購流程，并分散成本和風(fēng)險負(fù)擔(dān)。通用電氣和普惠將處于提供關(guān)鍵生產(chǎn)能力的有利位置，即使它們的設(shè)計最終沒有獲勝。
諾斯羅普·格魯曼公司宣傳片中下一代戰(zhàn)斗機的CG圖。
美國《空軍雜志》網(wǎng)站的文章認(rèn)為，因為變循環(huán)發(fā)動機需要和機身高度集成，以便更順暢地在不同模態(tài)之間進行切換，將整機設(shè)計廠商納入這個計劃，可以幫助指導(dǎo)發(fā)動機原型機設(shè)計，以確保未來的發(fā)動機和戰(zhàn)斗機無縫集成。報道稱，國防工業(yè)協(xié)會新興技術(shù)研究所執(zhí)行主任、美國空軍前首席科學(xué)家馬克·J·劉易斯在接受采訪時說，任何推進系統(tǒng)都必須針對其運行的特定平臺進行設(shè)計。對于這些自適應(yīng)發(fā)動機系統(tǒng)來說尤其如此。“所以你需要與機身（廠商）攜手開發(fā)發(fā)動機。要使自適應(yīng)發(fā)動機成為一種即插即用的系統(tǒng)將更加困難，但并非不可能。”劉易斯說，自適應(yīng)發(fā)動機帶來的一些技術(shù)進步可能需要戰(zhàn)斗機進行特定的設(shè)計才能充分利用。特別是，自適應(yīng)發(fā)動機可以在針對推力和航程優(yōu)化的模式之間轉(zhuǎn)換。“今天如果設(shè)計一架飛機，你就會開始決定，什么是最重要的。在性能方面，是否必須具有最大的加速度？它必須能夠飛行到最大航程嗎？但這兩個要求可能相互矛盾。”劉易斯說，“有了自適應(yīng)發(fā)動機，也許能夠兩全其美。所以機身設(shè)計可能會反映這一點”。劉易斯認(rèn)為，其他考慮因素包括被納入自適應(yīng)發(fā)動機設(shè)計中的“第三股氣流”（即第三個涵道產(chǎn)生的自適應(yīng)氣流）。第三股氣流改變了發(fā)動機的幾何形狀。
F-35打算換發(fā)動機？
除了為第六代戰(zhàn)斗機研制新型發(fā)動機以外，美國空軍還在糾結(jié)如何為F-35戰(zhàn)斗機更換發(fā)動機。據(jù)“戰(zhàn)區(qū)”報道，美國空軍過去曾披露，“自適應(yīng)發(fā)動機過渡計劃”（AETP）和NGAP之間存在直接聯(lián)系。通用電氣和普惠各自在AETP下開發(fā)了先進的發(fā)動機，分別稱為XA100和XA101。雖然設(shè)計細節(jié)上有所不同，但兩款發(fā)動機都可以根據(jù)情況在不同模式之間自動切換，不同模式側(cè)重提高燃油效率或其他方面的能力。
美國空軍AETP的重點是為F-35的后續(xù)改進版本開發(fā)新發(fā)動機。目前，通用電氣正在倡導(dǎo)用其XA100或其改進型、衍生產(chǎn)品裝備F-35。
該公司表示，XA100將使F-35A和F-35C的航程增加30%，并將加速能力提高20%至40%，燃油經(jīng)濟性提高約25%。所有這些性能提升都取決于具體的裝載、任務(wù)概況和其他因素。
普惠目前正在提議對現(xiàn)有和在產(chǎn)的F-35戰(zhàn)斗機上的F-135發(fā)動機進行升級，而不是推動其XA101項目。美國空軍部長肯德爾曾公開表示支持用全新發(fā)動機進行替代，但他強調(diào)這是他的個人意見。而F-35聯(lián)合計劃辦公室仍在研究這些選項，成本和兼容性問題可能是主要因素。另一個問題是，至少現(xiàn)有的AETP發(fā)動機設(shè)計，都不適合短距起飛、垂直降落型的F-35B。F-35B內(nèi)部配置方面具有更嚴(yán)格的設(shè)計限制，包括大型垂直升降風(fēng)扇和鉸接式發(fā)動機排氣噴嘴，如果為其更換新發(fā)動機，也需要與之集成。
與此同時，美國空軍也一直在警告說，如果AETP被拋棄，將對美國噴氣發(fā)動機工業(yè)基礎(chǔ)造成潛在負(fù)面影響。
據(jù)《空軍雜志》網(wǎng)站介紹，“自適應(yīng)發(fā)動機過渡計劃”最初由美空軍研究實驗室運行，現(xiàn)在由美空軍生命周期管理中心運行。之前，普惠和通用電氣公司都表示，它們的發(fā)動機續(xù)航里程增加了25%至30%，加速能力提高18%，并提高了機載電子設(shè)備的冷卻能力。潛在的其他好處包括為雷達系統(tǒng)和定向能武器提供更多的電力以及減少熱量特征以改善隱身性。
（來源：環(huán)球時報 章節(jié)）
