发展趋势和方向

三涵道变循环发动机

从发展趋势来看，采用自适应循环的三涵道涡扇发动机有诸多优点，如可以实现整个包线内最经济的燃油效率；由于第三股气流的冷却，发动机的综合热管理和排气冷却更容易实现，整机的隐身性能更好。但从技术风险的角度考虑，虽然美国已经历经5代变循环技术的发展，采用变循环技术的风险还是很高，其中涉及到先进的耐高温材料、第三涵道可调机构等难题。同时，从经济可承受性和效费比的角度考虑，美国计划装备的新一代LRS-B轰炸机数量在100～200架，单独为其新研一型发动机可能性较小，更可能的是结合第六代战斗机动力发展进行研制。

从美国自适应循环发动机技术预研过程可以看到，在第一阶段（2007-2009年）由罗罗和GE公司承担的ADVENT项目，验证了用作下一代亚声速轰炸机动力的低油耗技术，其核心机尺寸相对较小，并且完成了全尺寸验证机的研制；第二阶段（2013-2017年）由GE和普惠公司开展的重点针对超声速战斗机动力的自适应循环发动机技术开发（AETD）项目，核心机尺寸增大，并验证了先进的加力燃烧室技术，但在技术方向上并无明显的改变。

基于现有发动机技术发展

从当前美国和俄罗斯远程轰炸机动力的发展来看，另一种发展途径是对现有发动机进行改进升级或者采取成熟的核心机，这种途径的研制风险较低，并且具有较高的经济可承受性。俄罗斯针对新一代远程轰炸机PAK-DA动力的发展，曾提出采用4台推力为152～176.5kN的“117S”级涡扇发动机。据称：为了降低研发费用，LRS-B将使用大量的现有技术，尺寸比B-2轰炸机更小，很可能只有B-2的一半大，可能配备两台发动机，其性能应该与F135发动机相似，而且在“系统家族”方案中，提出了采用F135-PW-100发动机技术发展远程轰炸机动力的方案。

远程轰炸机动力发展思考

要从实际国情出发

美国的技术基础雄厚，新一代远程轰炸机动力的选项也较多，采用自适应发动机虽然存在较大风险，但也是可以实现的；从目前的AETD项目发展来看，GE公司继2014年实现首台三涵道自适应循环发动机试车后，于2015年6月通过了由美国空军、海军、航空航天局（NASA）和洛克希德·马丁公司联合组织的初始设计评审（PDR），并将在自适应发动机转移项目（AETP）下继续验证其自适应循环设计，以及后续争取转入工程与制造发展（EMD）阶段；其AETD发动机预计可在2020年代中期为美国最先进的战斗机提供动力，能够满足LRS-B远程轰炸机对发动机的需求。

俄罗斯由于经济和技术储备上的原因，不具备更先进远程轰炸机动力发展条件，更难实现具有革新意义的自适应循环发动机的研制。原本宣布其新一代战略轰炸机PAK-DA在2019年实现首飞，但是在2015年10月宣布顺延到2023年以后进行，并称将集中精力恢复Tu-160战略轰炸机的生产，动力方面转向升级改进现役的Tu-160轰炸机配装的NK-32涡扇发动机，这也是俄罗斯从国家战略需求、现有工业基础与技术能力以及经济可承受性等方面综合考量的结果。

远程战略轰炸机是大国重器，要结合国家自身的战略需求和实际的作战任务确定；而配套动力的发展同样需要结合本国的技术能力与工业基础进行权衡。因此，在远程轰炸机及其动力的发展上，不能盲目跟风，要在明确未来作战任务需求和分析自身条件的基础上，提出切实可行、具有较高效费比的发展途径。

探索自适应变循环方案

自适应变循环发动机代表了当前远程轰炸机以及战斗机动力的发展方向，美国认为，该技术对于美国保持发动机技术领域的优势地位，全面提升飞机的性能具有里程碑意义。目前ADVENT和后续的AETD计划研究的“可变循环推进系统”，可以使耗油率下降25％以上，远程轰炸机装备自适应循环发动机后，可以降低飞机的起飞重量，获得大的作战半径，通过选择较经济的巡航高度飞行，可以缩短轰炸机从基地到目标区的飞行时间，提高安全通过敌方防空系统的能力。

从罗罗、GE和普惠公司开展的发动机技术研究内容可看出，变循环技术是3家公司的共同选择，只是在具体技术方案上各有侧重，这与各公司不同的研究基础不无关系。2010年，普惠抛出满足ADVENT和高能效涡轮发动机（HEETE）计划的下一代发动机PW9000，该发动机可以看作是将F135的低压转子和PW1000G核心机组合到一起，能够大幅降低耗油率。PW9000的最大创新是自适应涡轮和自适应风扇，这两种技术组合起来能够达到美国空军要求油耗降低30％的要求。GE在ADVENT和AETD项目研制的变循环发动机，基于现有的LEAP核心机，采用了F120发动机的变循环技术，其自适应发动机首台核心机的测试已经完成，并实现变流量工作；据报道，其核心机是目前GE采用的增压比最高的军用核心机。罗罗北美公司承担了美国空军研究实验室（AFRL）的ADVENT和HEETE项目，并与美国海军合作开展了另一种用于舰载战术飞机和情报、监视与侦察（ISR）飞机的变循环发动机的研制工作，项目名为变循环先进技术（VCAT）项目。罗罗北美公司前身为美国艾利逊公司，其变循环核心机据称是基于RB282高压压气机和F136发动机的热端部件发展，并应用HEETE计划验证了先进极高压比压气机和先进的热管理系统技术。

针对变循环发动机的主要特征部件和关键技术，我国须及早开展相关技术研究和验证。同时，自适应变循环发动机没有固定的模式，上述3家公司采取了不同的方案均得以实现，从方案研究的角度来说，我国应根据自身的技术优势和基础条件，探索不同的方案。

文/弓升、李瑞军，中航工业沈阳发动机设计研究所，高级工程师 原载于《国际航空》2016年第2期

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