美軍第六代發動機曝光!再不加速追趕,全球恐被美甩開25年差距

2020年04月06日21:27:03 軍事 1292

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近日,美國退役空軍中將山姆·安吉拉首次向外界披露了美國GE通用電氣公司(以下簡稱GE公司)其全新研製的XA-100自適應變循環發動機的一些最新細節,有消息稱,這種發動機將在2020年年底或2021年與另一組企業XA-101進行第一輪技術PK。據美國媒體報道,為了在未來空戰中處於絕對領先地位,美國空軍下一代戰鬥機發動機性能要求極高,計劃比F-119(目前唯一投入批量生產的F22超音速巡航隱形戰鬥機的發動機)的巡航油耗再降低20%,軍用最大推力增大5%,全加力推力增大10%,最大作戰航程大幅延長30%。

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一些分析指出,美軍的新一代發動機將使戰鬥機作戰半徑增加25%至30%,留空時間增加30%至40%,XA-100自適應變循環發動機可為戰鬥機在中低空亞聲速飛行提供較小的油耗,在中高空(15千米左右)超聲速飛行提供更大推力,預計可實現馬赫數2至3的超聲速巡航,目前F-22僅僅能達到馬赫數1.6的超音速巡航。當然,新型發動機也可能在某一空域短時間內提供大於馬赫數3的飛行,突破目前絕大多數四代防空系統的探測和攔截。屆時,一架六代機的制空能力將是五代機的16至22倍。

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軍事專家指出,由於目前,歐洲、俄羅斯、日本還在研製五代軍機發動機,作為第六代戰機的專門發動機——XA-100發動機和XA-101的研製進度已經領先其他國家至少25年,特別是自適應發動機技術領域,全世界各國與美軍的差距正在擴大,而不是縮小。軍事專家指出,在開展了近10年變循環發動機研究的基礎上,美空軍研究實驗室於近期啟動了六代機專用的 ADAPT 項目計劃。ADAPT引入了三涵道結構,且滿足冷卻空氣需求,從而使戰鬥機可在遠程巡航任務模式和高速作戰模式之間轉換,並確保滿足定向能和其他武器系統等高功率系統的動力需求,而ADAPT的實用化成果就是XA-100發動機和XA-101發動機。

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山姆·安吉拉中將稱,為了滿足美國空軍下一代戰鬥機的諸多苛刻要求,XA-100採用了三外涵自適應變循環渦輪風扇發動機方案: 發動機可以通過自適應單外涵、雙外涵、三外涵模式來大幅改變進氣氣流流量。據初步測算, 除了可以增加10%的推力外,它的燃油效率也提高了25%,最大作戰航程增加了近三分之一,已經完全滿足甚至超過了美軍下一代發動機招標要求。山姆·安吉拉認為,新的XA-100三外涵自適應變循環系統為航空發動機技術帶來了飛躍,由於發動機採用自適應變循環技術來改變進氣氣流,可以更好的滿足不同飛行條件下的需要。

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他更是強調指出,新的噴氣發動機由於增加了第三股外涵氣流,使其包裹在發動機周圍,從而提供額外的冷卻來進一步增強隱身性能。」 安吉拉中將說到,「隱形飛機就像個熱水瓶,因此它們不會散發出熱量,第三股氣流有助於整個飛機的熱量管理,它是武器和其他系統的散熱器。」該引擎還展示GE通用電氣公司的另一項創新成果:先進的陶瓷基複合材料技術。GE通用電氣公司是迄今為止SiCf/SiC陶瓷基複合材料應用最成功的發動機公司,不僅實現了高性能SiCf/SiC陶瓷基複合材料的快速、低成本製備,在歷經了10餘年的「碳化硅纖維研發—複合工藝」多輪迭代後,以及「材料級—元件級—零件級—部件級—整機」積木式的驗證過程,其累計試車時間達到百萬小時以上。

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目前已被推廣應用至該公司研製的商用發動機、燃氣輪機及下一代軍用渦扇/渦軸發動機等各類發動機新型號中。2016年以來,GE通用電氣公司先後建立了涵蓋「碳化硅纖維—預浸料—結構件」等工藝全流程的4個工廠,產量預計達到每年2 萬件以上。大規模廠房及人力的投入標誌著該材料及技術已經完全成熟。安吉拉中將驕傲的說,「陶瓷基複合材料技術改變了發動機熱端設計長期停滯不前的局面,由於它可以承受比常規高溫金屬合金高數百度的溫度,因此無需對傳統的和更高溫度下的航空發動機熱端渦輪部件進行冷卻,從而實現了更高的飛行和戰鬥性能。」這位前戰鬥機飛行員稱,這就是「下一代戰鬥機發動機範本:發動機推力足足增加10%。」

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正是由於GE通用電氣公司在SiCf/SiC 陶瓷基複合材料方面建立起來了巨大的優勢,使其在下一代戰鬥機發動機競爭中處於極其有利的優勢地位,並因此獲得美國軍方的獨家支持 。而其唯一的競爭對手:上一代軍用戰鬥機發動機的最大贏家--普惠公司,由於其錯誤地估計了陶瓷基高溫複合材料的成熟和應用時間,而沒有獲得軍方經費支持,不得不自籌資金研製XA101與GE公司的XA100相競爭。據悉,普惠公司也已意識到了早期的決策失誤,目前正大力增加該方面的投入,在未來也將同樣引入超高溫CMC陶瓷基複合材料技術,將其應用到本公司研發的XA101原型機上。

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