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GE公司XA100三涵道自适应发动机超预期

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GE公司的XA100已于近日完成测试,而且GE有可能借新一代发动机研发的机会打破普惠在战斗机发动机领域的优势地位。

GE公司已经完成了XA100三涵道自适应发动机首台全尺寸验证机的初步测试,标志着新一代军用涡轮发动机研发新篇章的开始,并为第六代战斗机的变循环动力装置的研发铺平了道路。GE在高空测试台对该发动机的测试于2020年12月22日开始,一直持续到2021年3月下旬,所有的测试目标都已达到,而且发动机性能与计划目标一致,并演示了发动机的两种不同模式,以及在这两种模式之间的无缝转换。对此,GE 表示XA100的首批测试结果超出了预期。

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XA100在测试中的表现

XA100是美国空军生命周期管理中心的“自适应发动机项目”(AETP)下签约的两个实验性发动机演示验证机之一,另一个发动机演示验证机是普惠公司开发的XA101。除了全面验证发动机自适应工作的概念之外,这两个验证机均作为200kN推力级发动机设计,可满足F-35战斗机改进对发动机推力的潜在增长需求。目前该演示验证机的重点,是评估变涵道系统的性能和可操作性。

GE公司的发动机高空测试台始建于1960年代,当初是为支持GE4核心机而建造的,目前用于摸清XA100的初始性能特征。因此,XA100不仅是完成了海平面的静态测试,而是进行了接近实际工作环境的测试。第二台XA100发动机验证机的组装工作正在进行中,该机将在空军阿诺德工程开发综合体(AEDC)中进行测试。相比第一台验证机,XA100的第二台验证机的更改之处仅限于控制仪表、软件和控制组件,发动机的硬件则与第一台是相同的,包括CMC材料的低压涡轮部件等。与此同时,普惠公司重申了其计划目标,即在未来七个月内将进行其首台XA101发动机验证机的测试,该机是根据AETP计划开发的两台XA101自适应发动机验证机之一。

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与2015年最先进的战斗机发动机相比,AETP项目的目标旨在将推力和燃油效率分别提高10%和25%。而GE公司对此表示,XA100的测试结果表明,该验证机不仅满足了这一要求,而且实际上完全超出了这些要求,例如发动机的推力在某些情况下甚至比2015年基准发动机提高了20%。当在不同的飞行条件下,该发动机可以使飞机的航程增加30%、续航时间增加50%,具体取决于飞机的飞行条件。而且随着发动机推力的增加,飞机的加速能力和战斗力有了显着提高。

XA100测试的另一个关键目标是在第三涵道中使用热交换器进行热管理的有效性。对于目前具有高能量级传感器、飞机系统和武器的隐身战斗机而言,热管理是一个日益严峻的挑战。而通过改进,XA100的热管理可以使任务系统的能力增长一倍。

除总体性能外,验证机的测试还重点关注电源管理系统的可操作性,以及发动机在不同模式之间自动转换的能力,这可以根据发动机上的功率设置功能来管理。例如当飞机的油门增长到某个程度时,表明飞机需要发动机进入更高的推力模式,此时控制系统可以自动转换发动机的工作模式,飞行员完全不必了解发动机正处于哪种模式中,只需按作战要求推动油门杆即可。

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