我軍專家：美研第6代發動機 確保打贏未來之戰

據美國《航宇日報》11月2日報道，美國通用電氣和普惠公司獲得了價值超過6.8億美元的演示驗證變循環戰鬥機發動機合同。美國空軍希望這兩家公司繼續完善“自適應發動機技術開發”項目，通過大幅度提高發動機的燃燒效率、大幅度增加發動機推力和飛機航程，生產出第六代作戰飛機所需的發動機。

正當人們驚歎第四代、第五代飛機及其發動機的卓越性能時，美國第六代發動機即將面世。

第六代發動機對於全面提升飛機性能具有里程碑意義

長期以來，美國堅信先進武器裝備是戰爭勝負的“決定性”因素，因而十分注重先進軍事技術的研發。近年來, 由於俄羅斯等國大力開發第五代戰機和先進防空系統，美軍預測，到本世紀20年代中期，美國將會失去對俄羅斯的空戰優勢。

出於這種考慮，美國軍方下定決心：停止第五代戰機F-22的生產，把資金用於第六代戰機的研製。目的是使自己始終處於航空技術的最前沿，保持對潛在敵人的飛機代差，確保美國的空中優勢地位。

F-22戰機初期概念性研究始於上世紀80年代初，美國將這些概念變成行動能力用了20多年。這一歷史經驗使其認識到：只有及早動手，才能擁有對潛在對手的絕對軍事優勢，讓對手不敢對美國發動戰爭。為此，美國需要另外一個20年來研製第六代戰機，併力爭使其在2028~2032年服役。

航空發動機是飛機的心臟。發展第六代戰鬥機，迫切需要相應的發動機。為此，美軍早在2006年就開始了第六代發動機的論證工作。根據美國空軍研究實驗室的研製計劃，第六代發動機共分兩個階段進行技術研發。

第一階段開發“自適應通用發動機技術”（ADVENT）項目。由羅爾斯·羅伊斯公司和通用電氣公司承擔，共耗資5.24億美元，目的是演示第六代戰鬥機的動力裝置技術，該技術的主要用途是為下一代亞聲速轟炸機提供動力。

這個項目分兩步進行：第一步，在2007~2008年，進行為期一年的概念探索研究，初步設計出發動機並進行關鍵部件試驗；第二步，從2009年9月開始，進行為期3年的研製。要在風扇、壓氣機和渦輪等核心部件上取得重大突破。

目前，第一階段的項目任務已基本完成，通用電氣公司已經完成自適應風扇技術的演示實驗工作，並進行了首台核心機的測試，發動機的核心機已實現變流量工作，並進行了技術驗證，2013年還將進行整機試車。

第二階段是“自適應發動機技術開發”(AETD）項目。由通用電氣公司和普惠公司承擔，重點是為超聲速戰鬥機提供動力。該項目從2013年開始，為期4年，計劃2015年前進行環形燃燒室和高壓壓氣機裝置試驗，2016年進行自適應風扇和核心機驗證機試驗，並完成地面演示驗證，2017年進行整機地面試驗。

美軍認為，這兩個項目對於保持美國在發動機技術領域的優勢地位十分重要，其意義如同由渦輪噴氣發動機到渦輪風扇發動機的進步，對於全面提升飛機的性能具有里程碑意義。

“三流道”技術實現原理突破

從原理上講，一台好的航空渦輪發動機，其性能主要取決於兩大方面：大壓比和高温度。增大壓比可提高壓縮機的壓力，使壓縮機進來的氣體產生很高的壓力。提高温度就是提高渦輪前温度，使燃燒室裏温度增高。從當今航空發動機的情況看，如果沒有發動機原理方面的重大突破，這兩個指標再向上提的空間都不大。

美國預研的第六代發動機有多種不同的類型，比較典型的有兩種：一種是以通用電氣公司為代表的新一代發動機。這類發動機運用了自適應通用發動機技術等新的技術方案和原理。

另一種是以普惠公司為代表的改進型發動機，這類發動機是在已有發動機的基礎上改進而成的。例如，普惠公司研製的PW9000第六代發動機，就是在F135和“靜潔動力”PW1000齒輪傳動發動機基礎上發展而來的。

但無論是哪種類型的發動機，都運用了變循環發動機的自適應風扇技術等關鍵技術，並且都研製了全新的高壓核心機。

第六代發動機在技術原理上最重大的突破就是“三流道”技術。該技術全稱是：變前端可旁通“三流道”架構技術。傳統渦扇發動機擁有核心機和涵道兩種氣流形式，第六代發動機則有了第三個外流道。

該外流道的第三股氣流由自適應風扇產生，關閉外流道，可提升起飛和超聲速階段的推力；打開外流道，則能降低巡航和留空時的燃油消耗率。

此外，有了外流道，可極大改進發動機的熱管理及進氣道壓力恢復能力，減小發動機內的氣流阻力，提高氣動效率，從而減小安裝阻力，增大發動機的功率，這不僅能使飛機達到6馬赫的高速度，還可為飛機提供額外的冷卻空氣。

五大特點展現第六代發動機美好前景

第六代發動機是比目前發動機更優越的新一代噴氣式發動機，與前五代發動機相比，第六代發動機將呈現出以下五大突出特點：

一是耗油少、效率高。第六代發動機具有更優的結構、更高的進氣流量，能夠實現更低的燃油消耗。其燃燒效率比目前最新的第五代發動機(F-35戰鬥機配裝的F135發動機)提高25%，因此，耗油率比第五代戰機降低25%。

耗油率的降低，可大大增加飛機的續航時間、待機時間，它可使亞音速飛機航程增加30%，待機時間增加70%；使超音速飛機航程增加40%，待機時間增加80%。

由於使用變循環發動機技術，當飛機亞音速巡航時採用高旁路渦扇模式，超音速巡航時則採用渦噴模式，從而拓寬了發動機的工作範圍，提高了不同飛行狀態下發動機的工作效率，使第六代飛機既能亞聲速巡航飛行，又能進行3～6馬赫的超聲速巡航飛行。

二是推力大、重量輕。與第五代發動機相比，第六代發動機的功率得到大幅度提高，其中間推力(無加力推力)將增大5%，最大推力增大10%，工作航程提高30%。它可進一步提高飛機的飛行速度和高速衝刺能力，使第六代飛機在不開加力的條件下保持超音速巡航飛行，並縮短了飛機起降距離。

第六代發動機中，新材料的貢獻率將達到50%以上。“材料先行”已成為航空發動機研製的客觀規律，第六代發動機將採取新材料技術，綜合運用單晶材料、熱強鈦合金、熱強鎳合金、耐火合金材料、特種合金材料、抗腐蝕保護層等大量新材料，使發動機的重量大大減輕，其推重比可達到15～20，而目前最先進飛機的推重比僅為10。

三是兼容性強、成本低。第六代發動機採用自適應通用發動機技術和高效嵌入式渦輪發動機技術，利用一種核心發動機或基準發動機可衍生出系列發動機，以滿足不同任務飛機的需求，因而擴大了發動機的適用範圍，使之具有良好的兼容性。

按照美軍設想，第六代發動機能夠滿足未來全譜系空中平台能力的需要，既可裝配在空軍第六代飛機上，也可裝配在海軍F/A-XX第六代超音速戰鬥機上，還可以供無人轟炸機使用。而且，第五代F-35、F-22等戰機只需經過稍許改裝就能換裝第六代發動機。

由於通用性強，第六代發動機的經濟可承受性將大大改善，其研發成本和裝備價格將大大降低，性價比也隨之提高。據美軍預測，第六代發動機的性價比將是2000年基準發動機的10倍。

四是零件少、用途多。當今航空發動機的內部極其複雜。葉片、管路、各種零件幾乎貼在一起，使發動機易出故障且維修困難。第六代發動機應用了變循環發動機、自適應發動機等新技術、新原理，能夠充分利用衝壓效果，使發動機零件減少70%，可大大降低發動機的安裝阻力，提高發動機的可靠性和維修性。

第六代發動機除用於提供動力外，還可用於飛機的方向控制。以戰鬥機的垂尾為例，垂尾是保證飛行和起降時飛機方向安定與方向操縱的重要部件，但垂直豎立的巨型垂尾是隱身的噩夢。

第六代發動機利用發動機的推力矢量、氣動控制面和壓氣機引氣方式等實現飛機的方向控制，使第六代飛機成為沒有垂尾的戰鬥機。加之發動機的排放温度低，不僅提高了飛機的可靠性，還提高了飛機的隱身性能，使第六代飛機具有低可探測性的特點。

五是壽命長、對飛行環境要求低。第六代自適應發動機具有內在可變特性，能夠根據不同的飛行環境調節涵道比和壓比，優化發動機工作，提高其性能，因此，能使飛機適應多種不同環境下飛行的需要。對環境適應能力的增強可相應增加發動機的使用壽命，為此，美軍第六代發動機的設計壽命比第五代飛機增加1/2～2/3。

（作者單位：國防大學）