航空发动机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/04 19:06:47


【前沿】美国空军正式授出第六代战斗机自适应发动机转化项目合同
2016-07-06 12:57阅读:6
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2016年6月30日,美国空军寿命周期管理中心(AFLCMC)推进部于向美国通用电气(GE)公司和普惠(PW)公司同时授予“自适应发动机转化项目”(AETP)合同,其中GE公司合同金额9.195亿美元,普惠公司合同金额8.732亿美元,合同均为成本加激励金类型,最高额度可达10.1亿美元,用于设计、研发和试验下一代自适应循环发动机原型机(按美国国防部当前采办程序,是指技术成熟与风险降低阶段的样机),并为2020年后开展工程研制项目竞争做好准备。
AETP项目将发展用于美国空、海军第六代战斗机(六代机)的200千牛(4.5万磅力)级自适应发动机,同时也可作为F-35战斗机的中期换发选项,这标志着自适应发动机技术从研究阶段正式转入使用发展阶段。该项目为期5年,计划到2021年完成整台发动机的试车。AETP是“自适应发动机技术发展”(AETD)项目的后续,后者旨在完成自适应发动机关键部件和核心机的技术成熟,按计划将在2016年结束,同样由GE和普惠两家公司承担。

GE公司自适应发动机外形示意图(GE公司图片)
美国空军自2007年以来已经开展了多项自适应发动机技术研发项目,持续提升三涵道自适应发动机技术的 成熟度。三涵道结构为发动机提供了额外的空气流量,可根据飞机任务类型自动调节工作状态,在低速下增加外涵道流量提高推进效率并降低油耗,高速下提高核心机流量提供更大推力和额外的冷却空气用作燃油热沉。(ID: autosoft- )
尽管GE和普惠两家公司的具体方案仍处于保密状态,不过美国空军表示:AETP发动机的总体性能目标包括相比当前战斗机发动机提高25%燃油效率和10%的推力;同时,为了满足未来战斗机上新型传感器和定向能武器的巨大功率需求,AETP发动机还将演示显著提升的热管理能力。

普惠公司自适应发动机外形示意图(普惠公司图片)
GE公司在接连被终止F136替换发动机项目和在B-21轰炸机发动机竞争中负于普惠公司之后,事实上已经退出了美国第五代飞机发动机市场。AETP项目无疑为其提供了重返未来战斗机发动机领域的黄金机会。该公司从2007年开始一直参与了自适应发动机技术研发,在2014年成功实现了“自适应多用途发动机技术”(ADVENT)项目下发展的自适应发动机的试车,称其为工业界首台且(到目前为止)唯一一台自适应循环的三涵道发动机。2015年3月GE公司通过AETD项目初始设计评审,并表示其设计具有通过推力换耐久性的方式将工作范围扩展30%的能力。
普惠公司的目标,则是利用在F119和F135发动机研发中的经验,以及2013年成功进行AETD项目自适应风扇台架试验的基础,计划到2017年上半年实现实际发动机环境中的三涵道技术演示验证。
http://blog.sina.cn/dpool/blog/s/blog_16148ef6f0102x0by.html?vt=4


另一文
AETP项目合同推动美六代机发动机研发进入新阶段(图)
中国国防科技... 07-06 18:20  大

AETP项目合同推动美六代机发动机研发进入新阶段 1/1
[据美国《航空周刊》网站2016年6月22日报道]美国空军研究试验室(AFRL)将“自适应发动机转化项目”(AETP)合同分别授予GE和普惠公司,价值分别达到10亿美元,为两家公司上演21世纪版的“发动机大战”创造了条件。尽管普惠公司已经手握两项最重要的美国军用发动机研发项目——用于F-35战斗机的F135发动机和B-21远程打击轰炸机的发动机,但AETP项目依然为将来的美国空、海军六代机和F-35换发开放了竞争可能性。

AETP设定了明确的目标,推进三涵道发动机技术成熟,这对海军未来的F/A-XX和空军F-X第六代战斗机达到高速、远程性能需求至关重要。尽管目前还未明确F/A-XX是否采用双发设计,不过三涵道方案的设计可以在很宽的推力范围内进行缩放。AETP的初始目标是一台能够适应现有F-35A发动机舱的200kN推力级基线发动机,将成为2020年代中期以后替换F135发动机的有力竞争者。

AETP项目计划到2019年开展整机试车,此前已经通过AETD证实了自适应循环的基本可行性。AETD则预定于2017年初期前结束,由GE和普惠完成一系列演示验证。该项目的基础是空军从2007年开始研究自适应循环结构、三涵道流路和自适应风扇技术的Advent计划。

三涵道结构为发动机提供了额外的空气流量,可根据飞机任务阶段自动调节工作状态,在低速下增加外涵道流量提高推进效率并降低油耗,高速下提高核心机流量提供更大推力和额外的冷却空气。冷却空气还可用作飞机系统热沉,用来冷却燃油。第三涵道还能够吸纳进气道周围被拦住的过剩空气,改善流量特性并降低溢流阻力。

自适应发动机的核心是能够动态调节风扇压比和涵道比的几何可变机构,这两项是影响耗油率和推力的关键参数。风扇压比通过多级自适应风扇来改变,在起飞和加速时将压比提高到战斗机发动机水平,而在巡航时则降低到客机水平已改善燃油效率。第三涵道位于核心机和标准外涵道的外圈,用来改变涵道比。

AFRL自适应发动机项目经理马特·曼宁格表示:“我们看到了巨大的技术进步和大量的风险降低工作。AETP项目的目标就是尽可能降低进入采办项目之前的风险,从而可以在2020年代中期得到一型产品。除了完成技术的演示验证,还要将其转化为真正的产品,才能算是完美收官。我们在AETD项目和后续转化项目之间的"死亡谷"(早期原型技术和为进一步发展准备就绪之间的缺口)上搭建了一座桥梁,因为自适应发动机能够为未来的国家安全带来显著的能力提升和费用节省。”

AFRL与空军寿命循环管理中心(LCMC)合作,利用AETD项目为早期转化项目向采办项目铺平了道路。LCMC是负责将技术转入实用的研发机构,AFRL启动的AETP项目将技术带出试验室并转化为LCMC负责的采办项目,使技术概念成熟为完整设计并交付发动机用于试验。为了给AETP提供更多的技术,AFRL还准备实施一项名为“空中优势自适应推进技术”(ADAPT)的后续项目。

CMC的介入是自适应发动机从研究转入全尺寸发展的关键,原因是技术的当前状态、或者引入了这些技术的发动机并不是真正的项目终结,仍处在技术成熟与风险降低阶段。AFRL表示通常一个演示验证项目完成后要么束之高阁,要么转入正式的研制项目,最好的结果就是将技术转交LCMC。

AFRL与LCMC一起完成了AETP项目的需求论证,并表示没有后者的参与项目也无法顺利实施,因为LCMC关注的是寿命循环,而AFRL只在乎能否工作。二者联合工作会影响发动机寿命、成本和重量之间的权衡研究,这些参数对于达到性能要求同样重要。

GE公司将在未来数月内完成AETD项目的全部工作,以第三季度在怀特-帕特逊空军基地进行风扇台架试验和核心机试车作为结束。公司认为其工作与AETP项目在需求和时间上非常契合,并相信后者肯定会包含更多设计工作,使设计方案推进到满足详细设计评审(下一个正式的设计里程碑)要求,并预想在项目中制造多台整机用于测试。GE公司已经成功通过AETD项目多个复杂测试的考验,包括两项燃烧室扇形段研发试验、在NASA格林研究中心进行的三涵道冷却流动和喷流效应试验、先进轻重量风扇静子叶片硬件评估,以及带有氧化物-氧化物陶瓷基复合材料(ox-ox CMC)调节片和密封片的F414发动机试车。其他经过测试的部件还有先进热交换器和安装在F414发动机上的CMC材料第二级低压涡轮动叶。此外还对先进加力燃烧室组件、轴承、机械系统和高压压气机进行了不同类型的台架试验。

同样在开展AETD项目试验的普惠公司则表示明年是最关键的时期。2013年普惠实现了三涵道风扇的演示试验,2017年早期将进行下一步在发动机环境中的演示验证,以了解风扇和发动机之间的相互作用。试验时将用三涵道风扇替换一台F135发动机的风扇,用来模拟三涵道流动的工作环境。普惠还计划在2017年早期开展一台“极高效核心机”的演示试验。普惠公司表示AETP项目将会促进自适应发动机技术成熟,并制造出原型机用于一系列试验。公司将在技术成熟工作上花费一些时间,在进入后续“工程与制造发展”(EMD)项目之前会有大量的风险降低工作要做。

AFRL也提到GE和普惠在技术途径方面的差异,特别是在材料商。GE在低密度、耐高温的陶瓷基复合材料(CMC)领域取得了巨大进步,而普惠更多延续了在军用领域的经验。两家公司都充分利用了过去所取得成果,并通过AETD项目进一步发展。因此在核心机和材料选用方面就有了两条各具特色的路径,以及两套完全不同的自适应风扇方案。(中国航空工业发展研究中心 晏武英)
http://m.sohu.com/n/458116444/
另一文

晏武英:美第六代战机发动机研制进入工程验证机阶段
2016-07-28 晏武英 首席战略官
作者|晏武英,中航工业经济技术研究院
来源|空天防务观察(AerospaceWatch)授权《首席战略官》转载发布

|导言:《空天防务观察》此前曾连续报道美国自适应发动机的最新重要进展。本期,中航工业经济技术研究院青年学者、资深发动机情报研究专家晏武英先生为我们提供专栏短文,简明扼要地介绍并分析这种美军六代机发动机的进展情况。

2016年7月11日,美国通用电气公司宣布启动“自适应发动机技术发展”(AETD)项目的高压压气机和风扇台架试验,为后续开展全尺寸自适应发动机研制和试验铺平道路。此前在2016年6月30日,通用电气公司和普惠公司分别被美国防部授予“自适应发动机转化项目”(AETP)合同,总金额高达20亿美元。作为AETD项目的后续,AETP项目将研发、制造和测试自适应发动机工程验证机,为2020年后参与美空军六代战斗机发动机工程研制项目竞标做好准备。由于美空军已经明确表示自适应发动机将是第六代战斗机的唯一动力形式,这也标志着美军六代机发动机已从技术研究阶段正式转入研制发展阶段。

一、美国自适应发动机技术研发项目基本情况

AETD项目自2012年启动,在前期预先研究的基础上,设计新一代200千牛级自适应发动机,并完成风扇、核心机等关键部件的演示验证和技术熟化,将在2016年年底到2017年年初结束。AETD发动机将用于美空军、海军第六代战斗机,同时也可用于F-35战斗机的中期换发选项。AETP项目则是在AETD的基础上,继续完善自适应发动机设计,并开展整机制造和试车,未来还可能包含“安装到F-35战斗机上开展地面试车或飞行验证”的选项。该项目为期5年,计划2021年结束。

通用电气公司在AETD项目中发展的压气机和风扇,派生自该公司在之前的美国空军“自适应通用发动机技术”(ADVENT)项目中发展的同类部件,图为该公司在ADVENT项目中开展试验(美国通用电气公司图片)

尽管两家公司的具体方案处于保密状态,但空军表示,AETP发动机的总体性能目标之一是:相比当前战斗机发动机,燃油效率提高25%,推力提高10%。为满足未来战斗机上新型传感器和定向能武器的巨大功率需求,AETP发动机还将对显著提升的热管理能力进行演示验证。

诺格公司公布的美国空军六代机F-X概念方案。图中可见该机用高能激光武器连续射击多个目标。该公司强调,只有采用新型热管理技术,才能确保机载激光武器多次快速连续发射;将隐身、速度、机动性、革命性的新型热管理技术聚为一体,是赢得美国空、海军六代机项目的关键。美国空军显然也秉持这一观点,因此会在AETP项目中提出显著提升热管理能力的要求,并拟对此进行演示验证。

二、美国自适应发动机关键技术已取得突破

美空军2007年以来已开展多项自适应发动机技术研发项目,持续提升三涵道自适应发动机技术的成熟度。通用电气公司2014年成功实现了预研阶段的自适应发动机技术验证机试车,这是工业界迄今唯一的一台自适应循环的三涵道发动机。2015年3月,通用电气公司通过了AETD项目初始设计评审,计划到2017年下半年完成详细设计评审;此外还在AETD项目中开展了燃烧室扇形段研发试验、三涵道冷却流动和喷流效应试验以及轻重量风扇静子叶片评估,在F414发动机上测试了陶瓷基复合材料制造的尾喷管调节片、密封片和低压涡轮第二级动叶,对热交换器、加力燃烧室组件、轴承、机械系统和高压压气机进行了不同类型的台架试验。

通用电气公司自适应发动机外形示意图(美国通用电气公司图片)

普惠公司2013年成功进行AETD项目自适应风扇台架试验,计划到2017年上半年实现实际发动机环境中的三涵道风扇和极高效核心机的演示试验。

自AETD计划开始,普惠公司也连续开展了自适应发动机技术研究,图为普惠公司自适应发动机示意图(美国普惠公司图片)

三、美六代机发动机研制继续秉承“动力先行”和“竞争采办”策略

美空军、海军六代机计划目前仍处在概念研究阶段,预计2030年左右服役,但其自适应发动机的研制工作已突破大批关键技术,启动了工程验证机研制,动力系统研发也大幅领先平台的研制进程,充分体现了美国航空跨代装备“动力先行”的原则。同时,美空军仍然延用了“竞争采办”策略,由通用电气公司和普惠公司同步开展方案设计和演示验证。两家公司利用各自研究成果,并通过AETD项目进一步发展,在风扇、核心机和材料选用方面形成了两条各具特色的路径,显著降低了整个项目的风险。

对照美国国防部当前实施的国防采办程序中适用于六代机及其自适应发动机的采办模型,当前美国空、海军的六代机处于形成上图中“装备开发决策”(MDD)前后的阶段,而自适应发动机已相当于通过“里程碑A”,进入“技术成熟与风险降低”(TM/RR)阶段发展工程验证机。可见,发动机的进度比飞机至少要快一个阶段;进一步分析,从开源情报判断,目前美军仍未确定六代机(或者说未来空中优势能力簇中的新平台)的基本形态,且许多技术可能还有待演示验证,因此其进度与发动机进度之间的差距,甚至可能还不能以典型采办项目以上两阶段的一般时间差进行类比(美国国防部图片,中航工业经济技术研究院翻译制图)
内容转载自公众号

空天防务观察
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【前沿】美国空军正式授出第六代战斗机自适应发动机转化项目合同
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2016年6月30日,美国空军寿命周期管理中心(AFLCMC)推进部于向美国通用电气(GE)公司和普惠(PW)公司同时授予“自适应发动机转化项目”(AETP)合同,其中GE公司合同金额9.195亿美元,普惠公司合同金额8.732亿美元,合同均为成本加激励金类型,最高额度可达10.1亿美元,用于设计、研发和试验下一代自适应循环发动机原型机(按美国国防部当前采办程序,是指技术成熟与风险降低阶段的样机),并为2020年后开展工程研制项目竞争做好准备。
AETP项目将发展用于美国空、海军第六代战斗机(六代机)的200千牛(4.5万磅力)级自适应发动机,同时也可作为F-35战斗机的中期换发选项,这标志着自适应发动机技术从研究阶段正式转入使用发展阶段。该项目为期5年,计划到2021年完成整台发动机的试车。AETP是“自适应发动机技术发展”(AETD)项目的后续,后者旨在完成自适应发动机关键部件和核心机的技术成熟,按计划将在2016年结束,同样由GE和普惠两家公司承担。

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GE公司自适应发动机外形示意图(GE公司图片)
美国空军自2007年以来已经开展了多项自适应发动机技术研发项目,持续提升三涵道自适应发动机技术的 成熟度。三涵道结构为发动机提供了额外的空气流量,可根据飞机任务类型自动调节工作状态,在低速下增加外涵道流量提高推进效率并降低油耗,高速下提高核心机流量提供更大推力和额外的冷却空气用作燃油热沉。(ID: autosoft- )
尽管GE和普惠两家公司的具体方案仍处于保密状态,不过美国空军表示:AETP发动机的总体性能目标包括相比当前战斗机发动机提高25%燃油效率和10%的推力;同时,为了满足未来战斗机上新型传感器和定向能武器的巨大功率需求,AETP发动机还将演示显著提升的热管理能力。

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普惠公司自适应发动机外形示意图(普惠公司图片)
GE公司在接连被终止F136替换发动机项目和在B-21轰炸机发动机竞争中负于普惠公司之后,事实上已经退出了美国第五代飞机发动机市场。AETP项目无疑为其提供了重返未来战斗机发动机领域的黄金机会。该公司从2007年开始一直参与了自适应发动机技术研发,在2014年成功实现了“自适应多用途发动机技术”(ADVENT)项目下发展的自适应发动机的试车,称其为工业界首台且(到目前为止)唯一一台自适应循环的三涵道发动机。2015年3月GE公司通过AETD项目初始设计评审,并表示其设计具有通过推力换耐久性的方式将工作范围扩展30%的能力。
普惠公司的目标,则是利用在F119和F135发动机研发中的经验,以及2013年成功进行AETD项目自适应风扇台架试验的基础,计划到2017年上半年实现实际发动机环境中的三涵道技术演示验证。
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AETP项目合同推动美六代机发动机研发进入新阶段(图)
中国国防科技... 07-06 18:20  大

AETP项目合同推动美六代机发动机研发进入新阶段 1/1
[据美国《航空周刊》网站2016年6月22日报道]美国空军研究试验室(AFRL)将“自适应发动机转化项目”(AETP)合同分别授予GE和普惠公司,价值分别达到10亿美元,为两家公司上演21世纪版的“发动机大战”创造了条件。尽管普惠公司已经手握两项最重要的美国军用发动机研发项目——用于F-35战斗机的F135发动机和B-21远程打击轰炸机的发动机,但AETP项目依然为将来的美国空、海军六代机和F-35换发开放了竞争可能性。

AETP设定了明确的目标,推进三涵道发动机技术成熟,这对海军未来的F/A-XX和空军F-X第六代战斗机达到高速、远程性能需求至关重要。尽管目前还未明确F/A-XX是否采用双发设计,不过三涵道方案的设计可以在很宽的推力范围内进行缩放。AETP的初始目标是一台能够适应现有F-35A发动机舱的200kN推力级基线发动机,将成为2020年代中期以后替换F135发动机的有力竞争者。

AETP项目计划到2019年开展整机试车,此前已经通过AETD证实了自适应循环的基本可行性。AETD则预定于2017年初期前结束,由GE和普惠完成一系列演示验证。该项目的基础是空军从2007年开始研究自适应循环结构、三涵道流路和自适应风扇技术的Advent计划。

三涵道结构为发动机提供了额外的空气流量,可根据飞机任务阶段自动调节工作状态,在低速下增加外涵道流量提高推进效率并降低油耗,高速下提高核心机流量提供更大推力和额外的冷却空气。冷却空气还可用作飞机系统热沉,用来冷却燃油。第三涵道还能够吸纳进气道周围被拦住的过剩空气,改善流量特性并降低溢流阻力。

自适应发动机的核心是能够动态调节风扇压比和涵道比的几何可变机构,这两项是影响耗油率和推力的关键参数。风扇压比通过多级自适应风扇来改变,在起飞和加速时将压比提高到战斗机发动机水平,而在巡航时则降低到客机水平已改善燃油效率。第三涵道位于核心机和标准外涵道的外圈,用来改变涵道比。

AFRL自适应发动机项目经理马特·曼宁格表示:“我们看到了巨大的技术进步和大量的风险降低工作。AETP项目的目标就是尽可能降低进入采办项目之前的风险,从而可以在2020年代中期得到一型产品。除了完成技术的演示验证,还要将其转化为真正的产品,才能算是完美收官。我们在AETD项目和后续转化项目之间的"死亡谷"(早期原型技术和为进一步发展准备就绪之间的缺口)上搭建了一座桥梁,因为自适应发动机能够为未来的国家安全带来显著的能力提升和费用节省。”

AFRL与空军寿命循环管理中心(LCMC)合作,利用AETD项目为早期转化项目向采办项目铺平了道路。LCMC是负责将技术转入实用的研发机构,AFRL启动的AETP项目将技术带出试验室并转化为LCMC负责的采办项目,使技术概念成熟为完整设计并交付发动机用于试验。为了给AETP提供更多的技术,AFRL还准备实施一项名为“空中优势自适应推进技术”(ADAPT)的后续项目。

CMC的介入是自适应发动机从研究转入全尺寸发展的关键,原因是技术的当前状态、或者引入了这些技术的发动机并不是真正的项目终结,仍处在技术成熟与风险降低阶段。AFRL表示通常一个演示验证项目完成后要么束之高阁,要么转入正式的研制项目,最好的结果就是将技术转交LCMC。

AFRL与LCMC一起完成了AETP项目的需求论证,并表示没有后者的参与项目也无法顺利实施,因为LCMC关注的是寿命循环,而AFRL只在乎能否工作。二者联合工作会影响发动机寿命、成本和重量之间的权衡研究,这些参数对于达到性能要求同样重要。

GE公司将在未来数月内完成AETD项目的全部工作,以第三季度在怀特-帕特逊空军基地进行风扇台架试验和核心机试车作为结束。公司认为其工作与AETP项目在需求和时间上非常契合,并相信后者肯定会包含更多设计工作,使设计方案推进到满足详细设计评审(下一个正式的设计里程碑)要求,并预想在项目中制造多台整机用于测试。GE公司已经成功通过AETD项目多个复杂测试的考验,包括两项燃烧室扇形段研发试验、在NASA格林研究中心进行的三涵道冷却流动和喷流效应试验、先进轻重量风扇静子叶片硬件评估,以及带有氧化物-氧化物陶瓷基复合材料(ox-ox CMC)调节片和密封片的F414发动机试车。其他经过测试的部件还有先进热交换器和安装在F414发动机上的CMC材料第二级低压涡轮动叶。此外还对先进加力燃烧室组件、轴承、机械系统和高压压气机进行了不同类型的台架试验。

同样在开展AETD项目试验的普惠公司则表示明年是最关键的时期。2013年普惠实现了三涵道风扇的演示试验,2017年早期将进行下一步在发动机环境中的演示验证,以了解风扇和发动机之间的相互作用。试验时将用三涵道风扇替换一台F135发动机的风扇,用来模拟三涵道流动的工作环境。普惠还计划在2017年早期开展一台“极高效核心机”的演示试验。普惠公司表示AETP项目将会促进自适应发动机技术成熟,并制造出原型机用于一系列试验。公司将在技术成熟工作上花费一些时间,在进入后续“工程与制造发展”(EMD)项目之前会有大量的风险降低工作要做。

AFRL也提到GE和普惠在技术途径方面的差异,特别是在材料商。GE在低密度、耐高温的陶瓷基复合材料(CMC)领域取得了巨大进步,而普惠更多延续了在军用领域的经验。两家公司都充分利用了过去所取得成果,并通过AETD项目进一步发展。因此在核心机和材料选用方面就有了两条各具特色的路径,以及两套完全不同的自适应风扇方案。(中国航空工业发展研究中心 晏武英)
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晏武英:美第六代战机发动机研制进入工程验证机阶段
2016-07-28 晏武英 首席战略官
作者|晏武英,中航工业经济技术研究院
来源|空天防务观察(AerospaceWatch)授权《首席战略官》转载发布

|导言:《空天防务观察》此前曾连续报道美国自适应发动机的最新重要进展。本期,中航工业经济技术研究院青年学者、资深发动机情报研究专家晏武英先生为我们提供专栏短文,简明扼要地介绍并分析这种美军六代机发动机的进展情况。

2016年7月11日,美国通用电气公司宣布启动“自适应发动机技术发展”(AETD)项目的高压压气机和风扇台架试验,为后续开展全尺寸自适应发动机研制和试验铺平道路。此前在2016年6月30日,通用电气公司和普惠公司分别被美国防部授予“自适应发动机转化项目”(AETP)合同,总金额高达20亿美元。作为AETD项目的后续,AETP项目将研发、制造和测试自适应发动机工程验证机,为2020年后参与美空军六代战斗机发动机工程研制项目竞标做好准备。由于美空军已经明确表示自适应发动机将是第六代战斗机的唯一动力形式,这也标志着美军六代机发动机已从技术研究阶段正式转入研制发展阶段。

一、美国自适应发动机技术研发项目基本情况

AETD项目自2012年启动,在前期预先研究的基础上,设计新一代200千牛级自适应发动机,并完成风扇、核心机等关键部件的演示验证和技术熟化,将在2016年年底到2017年年初结束。AETD发动机将用于美空军、海军第六代战斗机,同时也可用于F-35战斗机的中期换发选项。AETP项目则是在AETD的基础上,继续完善自适应发动机设计,并开展整机制造和试车,未来还可能包含“安装到F-35战斗机上开展地面试车或飞行验证”的选项。该项目为期5年,计划2021年结束。

通用电气公司在AETD项目中发展的压气机和风扇,派生自该公司在之前的美国空军“自适应通用发动机技术”(ADVENT)项目中发展的同类部件,图为该公司在ADVENT项目中开展试验(美国通用电气公司图片)

尽管两家公司的具体方案处于保密状态,但空军表示,AETP发动机的总体性能目标之一是:相比当前战斗机发动机,燃油效率提高25%,推力提高10%。为满足未来战斗机上新型传感器和定向能武器的巨大功率需求,AETP发动机还将对显著提升的热管理能力进行演示验证。

诺格公司公布的美国空军六代机F-X概念方案。图中可见该机用高能激光武器连续射击多个目标。该公司强调,只有采用新型热管理技术,才能确保机载激光武器多次快速连续发射;将隐身、速度、机动性、革命性的新型热管理技术聚为一体,是赢得美国空、海军六代机项目的关键。美国空军显然也秉持这一观点,因此会在AETP项目中提出显著提升热管理能力的要求,并拟对此进行演示验证。

二、美国自适应发动机关键技术已取得突破

美空军2007年以来已开展多项自适应发动机技术研发项目,持续提升三涵道自适应发动机技术的成熟度。通用电气公司2014年成功实现了预研阶段的自适应发动机技术验证机试车,这是工业界迄今唯一的一台自适应循环的三涵道发动机。2015年3月,通用电气公司通过了AETD项目初始设计评审,计划到2017年下半年完成详细设计评审;此外还在AETD项目中开展了燃烧室扇形段研发试验、三涵道冷却流动和喷流效应试验以及轻重量风扇静子叶片评估,在F414发动机上测试了陶瓷基复合材料制造的尾喷管调节片、密封片和低压涡轮第二级动叶,对热交换器、加力燃烧室组件、轴承、机械系统和高压压气机进行了不同类型的台架试验。

通用电气公司自适应发动机外形示意图(美国通用电气公司图片)

普惠公司2013年成功进行AETD项目自适应风扇台架试验,计划到2017年上半年实现实际发动机环境中的三涵道风扇和极高效核心机的演示试验。

自AETD计划开始,普惠公司也连续开展了自适应发动机技术研究,图为普惠公司自适应发动机示意图(美国普惠公司图片)

三、美六代机发动机研制继续秉承“动力先行”和“竞争采办”策略

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2016-8-8 00:19 上传


美空军、海军六代机计划目前仍处在概念研究阶段,预计2030年左右服役,但其自适应发动机的研制工作已突破大批关键技术,启动了工程验证机研制,动力系统研发也大幅领先平台的研制进程,充分体现了美国航空跨代装备“动力先行”的原则。同时,美空军仍然延用了“竞争采办”策略,由通用电气公司和普惠公司同步开展方案设计和演示验证。两家公司利用各自研究成果,并通过AETD项目进一步发展,在风扇、核心机和材料选用方面形成了两条各具特色的路径,显著降低了整个项目的风险。

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2016-8-8 00:19 上传


对照美国国防部当前实施的国防采办程序中适用于六代机及其自适应发动机的采办模型,当前美国空、海军的六代机处于形成上图中“装备开发决策”(MDD)前后的阶段,而自适应发动机已相当于通过“里程碑A”,进入“技术成熟与风险降低”(TM/RR)阶段发展工程验证机。可见,发动机的进度比飞机至少要快一个阶段;进一步分析,从开源情报判断,目前美军仍未确定六代机(或者说未来空中优势能力簇中的新平台)的基本形态,且许多技术可能还有待演示验证,因此其进度与发动机进度之间的差距,甚至可能还不能以典型采办项目以上两阶段的一般时间差进行类比(美国国防部图片,中航工业经济技术研究院翻译制图)
内容转载自公众号

空天防务观察
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http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... f440d2a73483c5e0#rd
推力似乎还是不够
推力倒不是亮点,关键是航程暴增1/3!
第六代战斗机发动机立项开始研制了,土鳖连停下来休息的时间都没有,还要继续追赶美国。
LZ美国还有没有其他军用发动机项目?
什么是自适应发动机?。
这是已经要全面‘预研’下一代的节奏吗?不知道土鳖的节奏怎么样了,WS-15要加油啊,不然一服役就又落后一代了。
挨骂总 发表于 2016-8-8 00:14
这是已经要全面‘预研’下一代的节奏吗?不知道土鳖的节奏怎么样了,WS-15要加油啊,不然一服役就又落后一 ...

你看这个图就知道流程了
davidxtb 发表于 2016-8-8 00:22
你看这个图就知道流程了

万里长征第一步啊?美帝? 我的理解是b-c,不知道对不对?
挨骂总 发表于 2016-8-8 00:30
万里长征第一步啊?美帝? 我的理解是b-c,不知道对不对?
六代机发动机的很多技术美国都已经掌握了,下边就是把这些技术转化到具体的型号上了
挨骂总 发表于 2016-8-8 00:30
万里长征第一步啊?美帝? 我的理解是b-c,不知道对不对?
你看标题就差不多明白了
推力倒不是亮点,关键是航程暴增1/3!
这个比提高推重比还有效。

比如如果发动机推力18吨,推重比10,重量1.8吨。把推重比提高到15,重量降到1.2。减重600公斤。

但是燃油效率提高25%,就是说同样航程只需要原来80%的油量。本来载油7吨,同样任务现在只需要5.6吨。节省1.4吨。半油算减重700公斤。比提高推比更减重。


GE的野望:美国下一代战斗机发动机
军事要闻Armstrong2016-01-14 08:22
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原标题: GE的野望——美国下一代战斗机发动机

通用电气(GE)航空集团是推动美国战斗机发动机未来发展的领头羊,该公司不仅是迄今为止唯一一家研制并演示自适应循环风扇发动机的公司,还是首家把陶瓷基复合材料(CMC)叶片安装在发动机上试车的公司。

因此,美国空军研究实验室(AFRL)在2012年与普惠和GE分别签订合同,发展具有三涵道和自适应循环风扇的“自适应发动机技术发展”(AETD)发动机也就不奇怪了。该项目旨在获得一种未来战斗机发动机的技术先导机,为批量生产做好准备。

GE的野望 美国下一代战斗机发动机

GE的AETD发动机设计

然后再通过一项预计为期四年的自适应发动机过渡项目(AETP),自适应循环发动机将能够推进目前还在绘图板上的未来美国战斗机。奥巴马总统在2016财年向国会提交了AETP项目的申请预算,众议院军事委员会原则上批准。

目前美国的第六代战斗机还未见雏形,研制自适应循环发动机似乎有点为时过早。但是把战斗机和发动机集成起来以实现功能、性能和作战灵活性的最大化则需要花费很长时间,所以AFRL启动AETD和AETP项目的时机刚刚好。

GE航空集团下一代军机新项目和衍生项目总经理杰夫·马丁说:“在我们锁定技术并用这些技术开始为正确的飞机设计正确的发动机前,还有大量技术研发工作要做。”马丁负责与未来美国军用飞机项目相关的发动机设计研究工作,这些项目包括美国空军的FX和美国海军的FA-XX第六代战斗机。

他补充说:“未来五年可能是你确定发动机材料和架构的最后五年,而这些事情是你在启动EMD(工程、制造和发展)或‘里程碑B'项目之前都需要搞明白的事。”

GE发动机自适应循环技术的背景

在GE于2012年获得AETD合同前,该公司在2007年成为与AFRL签订合同研制“自适应通用发动机技术”(ADVENT)发动机验证机的两家公司之一。在这个合同中,美国空军出资3.5亿美元,稍稍超过研发总成本的一半,剩下的要公司自己想办法。另一家公司是罗尔斯·罗伊斯。ADVENT项目是AETD的直接前身。

前年7月,GE航空成功试车了其全新的ADVENT发动机设计,成为唯一满足ADVENT项目所有目标的承包商。对发动机的三涵道和自适应循环风扇设计进行的全面测试,并满足AFRL设置的所有性能和耐久性目标。

GE的野望 美国下一代战斗机发动机

GE的ADVENT发动机验证机

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看起来GE的ADVENT发动机沿用了F110的尾喷管设计

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GE的ADVENT发动机试车台

在这些测试中,ADVENT发动机成功运行在其最高设计温度和压力上。与第五代战斗机发动机相比,发动机外涵道气流温度降低了65摄氏度以上。

GE的ADVENT设计还展示了被称为“冷却制冷空气”的热管理方法,就是利用由发动机自适应循环风扇产生的第三涵道气流驱动一个热交换器,让压缩机气流降到较低温度去冷却发动机的高压涡轮级。这意味着GE的ADVENT发动机热端部件需要的冷却空气更少,于是提高了发动机的总压比(OPR)。

GE的野望 美国下一代战斗机发动机

这张图清楚显示了自适应循环发动机的技术特点

在2013年对ADVENT核心机的一次测试中,GE记录下了喷气发动机史上联合压缩机和涡轮的最高工作温度,AFRL正式确认了这个纪录。

GE的ADVENT也是航空史上使用最多陶瓷基复合材料的发动机,这使发动机高压涡轮喷嘴前缘承受住了超过1648度的高温,而且GE让ADVENT核心机在达到或超过这个涡轮温度目标值的情况下持续运行了超过80分钟。

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ADVENT发动机的完整压缩机

GE的AETD项目现状

GE航空集团先进作战发动机项目总经理丹·麦考密克说,该公司对ADVENT设计进行成功演示意味着GE已经验证了发展AETD发动机所需的所有技术。他表示ADVENT的研究努力对帮助GE设计AETD来说“非常有启发性”。

因此,与普惠使用一台内部购买的F135发动机作为全尺寸核心机来测试全尺寸AETD自适应循环风扇设计不同,GE认为已经没必要在AETD研究期间进行全尺寸风扇测试。

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GE的AETD发动机设计侧面图

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AFRL对下一代战斗机发动机提出的目标:飞机战区滞留时间提高50%,耗油率降低25%,飞机航程增加35%

在GE的AETD测试剩下的时间表上,还有大量政府工作人员参与的对发动机设计进行的细节测试,这些人不仅来自美国空军,还来自美国海军和美国航空航天局。

麦考密克说:“2015年4月30日,我们向AFRL做了正式汇报,然后他们给了我们审查报告。我想说我们得到的反馈是非常积极的,他们非常满意初始设计评审(PDR)的深度以及我们分析和设计工作的深度……而且也非常满意于该设计的性能。”

GE的野望 美国下一代战斗机发动机

GE向政府工作人员展示ADVENT发动机的关键部件

他还透露,尽管原先3.5亿美元的投资协议仍然有效,AFRL仍然正在考虑一个提议:“为GE的AETD合同增加额外的设计工作,我想普惠也得到了同样待遇.”

到2015年5月,AFRL仍在研究这个额外设计工作的方案征求书(RFP),还没有下达任何合同或规定资金额度。麦考密克认为这个额外AETD设计合同将是“5000万-1亿美元规模”。

他说,这个额外设计工作将“将集中在各方面都认为仍存在持续风险水平的一些地方,工作的重点是降低项目在初始设计评审后的风险水平……降低AETD项目的风险将有助于把自适应循环技术推向成熟。”

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降低AETD项目的风险将有助于把自适应循环技术推向成熟

GE和AETP项目

根据麦考密克的说法,赖特-帕特森空军基地的美国空军寿命周期管理中心(LCMC)将负责管理AETP项目,军方仍在与GE和普惠讨论项目的潜在严研究范围和时间表。AETP项目将把AETD的研究成果转化为较大规模的工程发展项目,为批量生产的一种或多种自适应循环发动机铺平技术道路。

麦考密克说:“我们与他们密切合作,他们发下RFP草稿,我们提供反馈意见。他们的目标是到六月底发布最终RFP(实际上一直拖延到2015年8月)。我们正非常积极地参与这些讨论,AETP将接过AETD的接力棒。AETP项目肯定会包含更多设计工作,需要为详细设计评审(DDR)来完善设计,我们还想制造几台全尺寸发动机进行测试。”

根据麦考密克的说法,DDR阶段将是美军自适应循环发动机研制工作的下一个正式设计里程碑,投资将从“2016财年的相对少量开始,这种资金投入状况会持续整个五年财年防务计划(一直持续到2020财年),然后研究资金的投入量会显著增加。”

GE航空集团认为,如果国会通过了奥巴马总统的AETP预算要求,该公司将能在AETP阶段参与到自适应循环发动机的研制工作中去。麦考密克说:“LCMC说他们计划发出两份AETP项目合同,一份给GE一份给普惠。如果该项目能够在预算挑战面前生存下来并继续前进的话,我们期望能获得AETP合同。”

LCMC正与这两个AETD承包商密切协商,麦考密克补充说:“LCMC要求我们为项目制定一个计划来定义AETP的研究范围。他们要求我们对自己眼中的项目提出建议,如我们将会在设计制造组件、装配和发动机测试上怎么做。我们已经向他们提供了AETP之后EMD项目的概念图,我们认识到现在还没有开始EMD的时候。”

GE的FLADE技术

无论GE还是普惠都不会制造出一台全尺寸AETD发动机,但在这个研究项目中两个承包商都必须把多种设计提炼成一个。AFRL对发动机尺寸做出了限制,两家公司的AETD需要在尺寸上与F135相同,也就是说能装进与F-35战斗机的机身。

AFRL紧守两家公司AETD发动机架构细节的秘密,但实际上两家公司的设计都具有自适应循环风扇和第三涵道这两个特点。其中第三涵道气流是对其核心和旁路气流的补充,意味着这两种发动机都具有可变几何特征,这是因为发动机不仅需要产生第三涵道气流,还需要把气流引导向发动机内部的不同区域,必须可变。

麦考密克证实了GE的AETD设计具有可变几何机构,也就是该公司称之为“FLADE”的技术。“FLADE”这个术语是“叶片上的风扇”(fan-on-blades)的缩写。

GE在2003-2005年间向美国专利局提交了一系列专利申请,描述了多种具有自适应循环第三涵道和FLADE技术的发动机设计,GE在2007年获得了这些专利。在2005年4月21日的US

005/0081509号专利申请描述中,这种FLADE发动机构型极有可能表示GE的AETD在主要外函道和发动机核心之外还有第二个外部涵道。

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GE专利中描述的第三外涵道与FLADE风扇

第二个环形外涵道也被称为FLADE涵道,允许第三涵道的冷空气在发动机壳体和主外涵道间流动。FLADE涵道流出的空气被可变几何机构根据发动机需要进行分流,实现增强涡轮冷却、或提高推力、或增强其他性能的目的。

FLADE涵道通过风扇壳体内侧但位于第一级风扇叶片外侧的环形进气口进气,进气口内部有一排或者两排FLADE导向叶片,位置在一二级主风扇定子之间。导向叶片可以偏转调节,也可以完全打开或关闭进气口,从而调节FLADE涵道的进气量。

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在整体叶盘外圈增加的FLADE风扇

GE的野望 美国下一代战斗机发动机

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FLADE风扇叶片的细节

在两排导向叶片间,还有一排外侧FLADE风扇叶片呈放射状连接在第二级主风扇叶片上,这就是“叶片上的风扇”这一名称的来源,进气经过FLADE风扇的压缩加速后再进入FLADE涵道。

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US 005/0081509号专利申请中GE绘制的发动机剖面图

可变几何设计的特点

环形FLADE涵道包裹着发动机核心和主涵道,此外还配备了可变截面的FLADE气流喷嘴来控制进入主涵道末端的第三涵道气流。

FLADE发动机还具有其他可变几何特点,如可变截面风扇定子,可变截面旁通引射门,以及一个“单边膨胀斜面引射器”,控制着风扇段和主涵道的气流进入尾喷管。

GE航空使用FLADE可变几何风扇设计在其ADVENT发动机内部产生第三涵道气流,并且在发动机其他地方也采用了FLADE可变几何设计。该公司一份内部白皮书中确认FLADE设计在控制核心气流和外涵道气流比例上面能满足所有性能目标。

GE表示在其ADVENT发动机中,FLADE设计已被证明“在高速飞行条件下能有效保持流量(不溢出任何发动机-进气口进气)”,这种发动机有很宝贵的超巡应用潜力,“在整个飞行包线内,较冷的气流能使发动机不受限制地运行。”而且,第三涵道气流是“冷却喷管硬件,从而增强部件耐久性的源泉。”

麦考密克指出:“AETD的FLADE设计由于受到AETD的尺寸限制会有所不同,但从技术的角度看,AETD和ADVENT的FLADE具有相同的概念和基本特征。”

如同其ADVENT发动机一样,GE的AETD也会把FLADE技术使用在“风扇的其他级上,在其他方面帮助完成自适应循环。”

其他方面设计

GE的AETD发动机有三级风扇,这点和该公司的F136相同,但相同点也就仅此而已。麦考密克说,不仅自适应循环风扇能产生第三涵道气流,而且“AETD核心机是全新的,如果你仔细端详AETD发动机的核心机,就会发现它和F136的核心机大为不同。”这种AETD发动机的压缩机“与LEAP涡扇的压缩机有很大渊源,虽然派生自LEAP压缩机的一种早期版本,但与前者同属高总压比压缩机家族中的一员。”

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GE的F136发动机原型机

他补充说:“AETD的压缩机经过了修改并且为战斗发动机循环所需的压缩比进行了优化,同时还要考虑到与军用相关的方面,如间隙。由于为军用环境设计的发动机与商用发动机截然不同,因此,虽然AETD的压缩机与LEAP的属于同一家族,但的确为军用发动机循环做了优化。”

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LEAP发动机的压缩机

AETD发动机的压缩机不像LEAP那样有10级。麦考密克说:“级数比这少,但我们不能透露细节或具体级数。与传统军用发动机相比,这种压缩机的压缩比更大。”

他还证实了压缩机会采用叶盘设计(转子叶片和轮盘设计成一个整体),“不仅仅在GE,今天对大多数人来说叶盘已经不稀奇了。我们发动机的多数压缩机级都采用了整体叶盘。”

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GE AETD设计的正面

陶瓷基复合材料

麦考密克表示,GE航空集团在其AETD设计中的静态和旋转部件上都采用了陶瓷基复合材料(CMC)。“目前在旋转部件上,CMC材料仅限于使用在第二级低压涡轮(LPT)叶片上。”

GE是所用厂商中第一个决定使用CMC制造旋转叶片的。2014年12月,GE给一台F414验证发动机(F/A-18E/F“超级大黄蜂”和EA-18G“咆哮者”的发动机)的第二级LPT旋转级装上了CMC叶片并进行了成功测试。

GE让验证发动机在模拟推力更大的F135发动机运行压力下进行了500次耐久循环。在耐久测试结束后,GE发现CMC叶片完全承受住了高压力测试。这种叶片无需冷却,而且重量仅仅是镍合金叶片的1/3。

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GE制造的CMC叶片

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GE制造的CMC硬件

麦考密克说:“CMC叶片成熟后才能满足要求,但我们已经证明了旋转CMC叶片的性能,这是一个重要里程碑。”

GE航空集团很可能在其AETD设计的高压涡轮(HPT)喷嘴上也使用了CMC材料。杰夫·马丁说:“在发动机上,找不到比高压涡轮喷嘴要承受更大温差的部件了,而且我们在ADVENT和台架试验上已经获得了许多成功。我们计划在即将问世的新一代商用发动机上采用HPT喷嘴,就像GE9X一样。ADVENT采用了一个全CMC材料制造的定子,在其HPT喷嘴上,我们在需要控制温度的表面进行气膜冷却。”

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ADVENT低压涡轮上安装的CMC叶片

马丁透露:“当时我们并不确定CMC喷嘴能否经受住考验,于是在ADVENT上进行了一次台架试验。我们在那次台架试验中无意犯了一个错误,居然在喷嘴前缘没有任何冷却措施的情况下让发动机运行了一个多小时……测试结束后CMC材料看起来仍是崭新的。虽然前缘的所有陶瓷涂层都融化了,但材料本身看起来毫发无伤。因此,这些测试和数据确认CMC材料是非常强壮的。”

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CMC材料的应用范围

第六代战斗机的发动机

没人知道日后美军会不会把自适应循环发动机装在F-35上。麦考密克承认,对老式发动机进行升级早已被证明是战斗机生产中逐步改进的成功之道。不过他表示,AFRL希望未来发动机在航程、加速性和热管理方面的“改变程度”可以使战斗机在整个飞行包线中不受操作限制,这就必须研制三涵道气流自适应循环发动机,而且这种发动机还可能安装在未来的F-35生产型上。

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F-35换发后性能将有所提高

麦考密克说洛克希德·马丁公司已经“评估了在F-35上安装我们的AETD发动机”,并给予GE“极高评价……我们能够满足他们对于发动机推力、燃油效率和热管理能力的预期要求。”

但是,包括美国空军和海军在内,没有人能确切知道对F-35战斗机的未来作战要求。只有在GE和洛克希德·马丁公司证明了自适应循环发动机“足以改变游戏规则”后,他们才会有动力为F-35换装这种发动机。

麦考密克说,在未来军用甚至是超音速民用飞机上使用自适应循环发动机的一个重要考虑是“自适应循环发动机的架构和核心机尺寸可伸缩性非常大。”

“目前,F-X和F/A-XX项目的许多研究正在进行中,这两种飞机很可能采用双发而不是单发布局,这将意味着需要一台尺寸更小的发动机……我们已经在AETD上做了一些研究,研究如何缩放我们的核心机。”

“我们打算在AETP项目中做更多的工作来研究发动机的尺寸可伸缩性,特别是在核心机上面。”

飞机与发动机集成

马丁表示,通常说来,第六代战斗机发动机的设计和技术取决于“飞机将要做什么。”无论是未来飞机要“在干推力下飞得很快还是开加力才能飞得快,这将决定发动机的架构。”

不过,“已经明确的是,第六代具有上一代战斗机所不具备的一个特点,那就是第六代战斗机的推进系统要与飞机高度集成。”,其中包括喷管。

GE的野望 美国下一代战斗机发动机

在未来,推进系统将与飞机高度集成起来

“从电力系统和热管理系统角度看,与过去相比,所有的这些系统都必须和推进系统更加集成,因为你已经买不起一种系统分立设计的飞机了。”

因此,未来美国战斗机上的所有系统设计都将要密切集成起来。马丁指出:“我们认为现在飞机上由不同子系统实现的许多功能存在成本和重量问题。发动机是飞机上最高效的能量发生器,那么,为什么不用它来满足飞机所有的能量需求呢?”

“我们认为下一代飞机将是兆瓦级功率需求,所以需要弄清楚如何做到这一点,我们正在努力提出解决方案。”

根据马丁的说法,GE拥有一个良好的开端,“我们的ADVENT发动机已经展示出相当巨大的热容量。根据设计要求,AETD发动机的热容量将比ADVENT少一点,但仍相当可观。”

他补充说:“在冷却发动机的制冷空气方面,要用到第三涵道的气流,而且第三涵道气流也增加了额外的热容量,有助于降低飞机的热负荷。但冷却飞机系统所需的设计肯定是复杂的。”

“你可以想象一下,你正在强大推力的推动下以中等马赫数的速度飞行,电子设备的工作在70度的环境中,进气口温度270度,此时你就面临着极端的热管理问题……我们在这方面持续进行了大量研究。”

“我认为真正的突破口将是系统集成,但是这需要去更好地去了解如何实现……一旦成功,推进系统将是高度集成化。”

“我已经向业界的家伙们鼓吹了四年这个观点,我说我们真的需要坐下来一起开始研究如何去设计一架集成化的飞机。”

AFRL已经认识到了这方面的需求。所有迹象都表明该机构下一阶段自适应循环发动机研究的重点将集中在——寻找把机身和系统与自适应循环发动机集成起来的最佳方法,这些研究包括AETD、AETP,以及一项可能的新项目——“空中优势自适应推进技术”(ADAPT,GE认为该项目的目标是使新技术进一步成熟起来)
http://news.qq.com/a/20160114/013658.htm
貌似米帝有给肥电换自适应花动机的计划
2016-8-22 11:00 上传