XA100变循环发动机——美国空军战略基石,押上帝国国运的豪赌!

B站影视 电影资讯 2025-03-10 06:40 3

摘要:其对于下一代发动机,即XA-100的实质性研究始于20世纪80年代,并于上个世纪80年代就已经形成了以GE21和GE23发动机为基础的第1种双外涵道变循环发动机——F120。

关于世界下一代军用航空发动机的研究,航空霸主美国准备底蕴最深、时间最早、物质条件也最为充足。

其对于下一代发动机,即XA-100的实质性研究始于20世纪80年代,并于上个世纪80年代就已经形成了以GE21和GE23发动机为基础的第1种双外涵道变循环发动机——F120。

90年代后,项目进入加速阶段!其先后以XTC16/XTC76/XTC77/XTE76/XTE77发动机为平台积累了大量宝贵经验,到2020年,已经事实上形成了世界第一种可变循环发动机,这就是大名鼎鼎的的——XA100!

其预计首飞时间大致在2028年到2030年之间,早期推重比会在15到18左右,后期可达到20以上。即早期的推力在20吨到22吨之间,后期成熟后,推力可达到骇人的25吨级!

相较传统的3/4代涡扇发动机,其燃油消耗减少25%到50%,一架巡航半径1000公里左右的战斗机,可以直接增加到1350公里左右,说是代差毫不为过!一旦研究成功,美军就可以实现其六代机约2500~3000公里级别的作战半径,比当今现有重型战斗机的最大作战半径扩大30%到50%,这样一来战术飞机就可以具备了中大型轰炸机的作战巡航半径!

而且按照计划,XA-100变循环发动机除了会登上美空军“NGAD”和海军第六代战斗机外,还将成为美国空军战略轰炸机B-21和F-35Block4以后批次后的目标航发,地位不可谓不重!

传统的第三、四代军用航发普遍采用双涵道结构,即核心是内涵道的发动机核心机和外涵道的发动机低压段,由于结构固定的,也使得发动机在特定速段、特定高度、特定工况下的性能比较固定的。比如“涡扇发动机高空飞行时费油、涡喷发动机低空飞行时费油”,或者“大涵道比发动机加速性不好,小涵道比发动机燃油经济性不好”等特定标签,某种意义上皆来源于此。

而XA-100的理念是通过部署远超第三代、第四代航发的可活动部件,以控制部件运动运动、改变发动机的涵道比的方式,实现战机不同的飞行状态下的最佳动力状态;XA-100可以通过发动机电调模块改变涵道间活门、斜板、导流片、控制发动机进气气流、尾喷流,进而实现对内、中、外涵道的流量控制,改变发动机的涵道比。

根据已经公开消息,XA-100工作模式起码有三种,第一是适用于亚音速速段的大涵道比涡轮风扇发动机模式,第二是适用于超音速速段的小涵道比涡喷发动机模式,第三是适用于超音速速段与超音速巡航的小涵道比亚燃冲压发动机模式。

而这种对于发动机不同使用状态的“自适应控制”,为发动机与配备发动机的整机带来了的性能收益也是巨大的!按照技术验证机状态的XA-100发动机数据显示,其推力相比第四代航空发动机提高了足足10%,耗油率降低了25%,在配备了此类航空发动机之后,估计F-35系列战斗机和NGAD型战斗机将比配备第四代航空发动机的情况下提高35%左右的航程,飞行速度增加20%到40%,游荡时间缩短50%!

更可贵的是其散热量将增加约60%,完全超越了世界任何一款现役发动机,而这也是最令各国感到后怕的!

现代战斗机,无论是电子战也好,指挥控制无人僚机也罢,电子设备散热冷却能力都是重中之重,民用电脑过热都会死机,更何况是军用级别的雷达和干扰吊舱了,而且第五代隐形战斗机为了保证隐身性能,无法像传统电子战机一样外挂吊舱、利用高速气流自然冷却,或者单独设计吊舱散热机构。其电子战相关设备置于机体内,热管理对各国次时代战代机的意义都不可谓不重!

F-22的电子设备热载荷高达50千瓦量级;F-35因为技术进步也在47千瓦级,XA-100一旦成功,就意味这困扰世界战斗机航电热管理的“老大难”问题,彻底成为了过去时。

同时其也将进一步提升战机的红外隐身性能,XA-100特殊的发动机尾喷管射流设计,加上温度较低的外涵道冷气流对温度较高的内涵道热喷流形成“包络”,就能极大降低发动机尾部喷管的热辐射,提升战机的红外隐身效果。

当然研制一款如此野心勃勃的发动机,美国付出的代价也是沉重的…

从美国航发工业研发XA-100的经验看,其几乎浓缩了美国航发工业近50年来的结晶,是美国航发的集大成之作!美国政府对其的重视度也是极高,美国空军研究实验室作为牵头抓总,也是不惜一切代价全力推进…

2023年,美国宣布打算取消AETP计划(即先进发动机项目),转而升级目前用于F-35所有型号的现有普惠F135发动机,美国国会随后就罕见的授权为AETP提供额外资金;五角大楼也在推动其发展一路开绿灯,连续推动数笔资助额,以推动其发展,2025年美国空军又大幅提高了与通用电气公司和普惠公司的合同金额,将金额上限设置在了35亿美元的高位,以继续下一代喷气发动机原型的研发工作,而外界估计XA-100的整个工程投入或已经超过数百亿美元!

而其负责单位,通用电气公司也是一路披荆斩棘,GE的第一个变循环航空发动机项目早在1970年代就已经开始,在长达50年的时间里已经进行了五次设计迭代,包括第一代的VABI技术、第二代的CDFS技术、第三代的F-120技术(与F-119竞争F-22A动力)、第四代的COPE技术和第五代的ADVENT技术…

言而总之,美国在这个项目上投入的资金、技术和金钱都是海量的,在太平洋对岸那个工业泰坦的步步紧逼下,这场“发动机战争”,美国不能输,也输不起……

来源:毒客DUCK

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