基于自适应通用发动机技术研发(ADVENT)项目的成功,美国自适应发动机技术研发(AETD)项目正在研发有史以来第一个“自适应发动机”。现今主流喷气发动机要么实现飞机速度最大化,要么使燃料利用效率最优化,却不能两者兼顾。相反,自适应发动机能够实现运转模式在高驱动力和更远里程之间的无缝切换。不过,这项技术在创新程度很高的同时,造价也十分昂贵。
二者兼顾的设计理念
影响飞机推力与燃料效率的有两个关键指标是涵道比和扇叶压力比。涵道比是指是涡扇发动机外进气道与内进气道空气流量的比值。涵道比高意味着驱动力低,燃料消耗少;而涵道比低则意味着驱动力更高,燃料消耗也多。扇叶压力比是指扇叶排出与吸入空气压力流量的比值。扇叶压力比高,则驱动力高。反之亦然。

传统上来说,喷气发动机为了实现最大驱动力,会采用低涵道比和高压力比;若想实现燃油效率最优化,则采用高涵道比和低压力比。通过利用第二个外涵管道和可调整扇叶控制气流,自适应发动机能够在飞机起飞和加速阶段最大限度提高动力,并在飞机巡航时实现燃油效率最优化。其他创新发明,例如热部件技术(能够提高发动机效率的耐高温材料)和增材制造技术也为自适应发动机项目的成功做出贡献。成果给人印象深刻:与传统固定的二冲程发动机相比, 耗油量减少了25%,飞行里程提高了30%,动力提高了10%。
喷气燃料价格昂贵
2008年,美国空军在喷气燃料上花掉75.6亿美元。虽然关于有多少架飞机将升级发动机的最终计划仍未公布,但哪怕升级后的飞机数量再有限,耗油量减少25%都会使五角大楼(美国国防部)为纳税人节省一笔数量相当可观的资金,更不用说提高速度和飞行里程后所得到的战略优势 ——执行任务能力和美军威慑力均获提高。
虽然AETD项目带来的技术改善无可否认,但是其先期费用相当昂贵。仅2015一年,美国空军拨出的相关资金就超过7亿美元。更深层次的担忧则来自人们对F-35项目的怀疑。尽管美国空军予以否认,但一些人猜测,自适应发动机技术将被用于F-35战斗机的发动机升级。F-35是一个备受争议的项目,每年花费五角大楼上百亿美元。
总体而言,自适应发动机似乎是喷气发动机技术领域的下一歩飞跃。但预算缩减却使这一项目受到威胁。在美国政府缩减支出的高压下,五角大楼需要想清楚,自适应发动机是否值得如此昂贵的投资。
译者:赵铭
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