变循环与自适应循环发动机技术发展

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1、新视点NEWVIEWPOINT变循环与自适应循环发动机技术发展ConsideronVariableCycleEngineandAdaptiveCycleEngineTechnologyDe-velopment北京航空航天大学能源与动力工程学院 李 斌中航工业沈阳发动机设计研究所 赵成伟MBD。也可以归为变循环发动机的范畴。动机（AdaptiveCycleEngine,简称与常规循环发动机相比，变循环发动ACE）。其独特之处在于它是在典型机在配装飞行包线宽广、任务剖面复的类似YF120发动机的双外涵变循杂多样的飞机时，

2、可以有针对性地采环发动机布局基础上又增加了一个用不同的工作模式，最大限度地兼顾外涵道而构成，即在双外涵变循环发李 斌超声速飞行的高推力性能和亚声速动机风扇上采用一个“Flade”（风扇自然科学研究员，工学硕士，从事巡航低耗油率的矛盾性要求，适应多叶尖风扇）级延伸出第3外涵道，见航空发动机规划论证和总体设计研究用途飞机的各种任务需求。并且与图1。Flade是接在风扇外围的一排工作。进气道的流量匹配性能好，减小飞机短的转子叶片，有单独可调静子。因在低速飞行时因发动机深度节流而为采用Flade和多个外涵道，自适应产生的溢流

3、阻力，从而降低推进系统循环发动机能够实现更大幅度的变本文所论及的变循环发动机是的安装损失，提高飞行器性能。循环能力，是变循环发动机技术发展指实际使用中能通过（但不限于）控现役发动机中，变循环技术的应重要的前沿方向。制调整发动机相关部件的几何形状、用还不广泛，早期的黑鸟侦察机用尺寸或者位置等手段，改变流路结构的J58发动机（具有连续放气模式）变循环发动机技术进化分析和相应热力循环参数（流量、压比、涵和美第五代F-35B用带升力风扇的变循环发动机（VariableCycle道比等）、获得预期性能的航空燃气F135发动机可

4、认为具有一定的变循Engine，简称VCE）的研究由来已久。涡轮发动机。广义上看，能够通过再环技术特征。从20世纪60年代开始，国外各大航燃、电功转换等途径实现工作循环过变循环发动机家族中构型最为空发动机公司均在不断地进行VCE程中能量的可控“迁移”的发动机，新颖的最新一代是自适应循环发的概念和方案设计以及相关技术的54航空制造技术·2014年第1/2期新视点NEWVIEWPOINT在VCE技术多年研究的基础第三外涵道Flade第二外涵道后可变面积上，2007年，GE公司和RR公司被引射器选择参与美国自适应通用发动机

5、技术（ADVENT）研究计划。而后GE公司又和PW公司一起被选择参与ADVENT后继计划－自适应发动机技术发展（AETD）计划，共同开发和验证自适应循环发动机（即ACE）。ACE与YF120等双外涵VCE相比，模式选择活门CDFS第一外涵道最具特点的部件就是Flade风扇和第3外涵道，Flade技术的源头可追图1自适应循环发动机结构示意图溯到20世纪60年代，GE公司研制的涵道比达到8的TF39涡扇发动机研究和验证工作，比如，英国提出有内更好地控制空气流量。其他变循上的带Flade结构的风扇。而正是分排、混排涡扇和涡

6、喷3种循环方环发动机部件有模式选择阀门、前可Flade风扇和更多的外涵道使ACE[1]式的选择放气式VCE概念，法国变面积涵道引射器（前VABI）、后可获得了更大程度的变循环能力，对飞SNECMA公司提出双压缩系统VCE变面积涵道引射器（后VABI）和可行任务的适应性也就更强。概念，日本牵头开展了VCE发动机变面积低压涡轮导向器。模式选择纵观VCE技术几十年来的进化“HYPR90－T”的技术研究与验证阀门用来确定发动机以涡喷或涡扇过程，新一代总是充分继承前一代的[2-3]。模态工作；可变面积低压涡轮控制特征而又不断创

7、新和提升：而对VCE研究时间最为持久，高、低压涡轮转速，从而使发动机具（1）调节变量越来越多，可调程度最为深入，取得了较大成果的有更大的灵活性，可在宽广的工作范部位分布越来越广。与常规循环是以GE公司为代表的美国航空界。围内提高循环匹配能力。发动机相比，主要可调特征由低压早在1960年美国空军航空推进实验GE公司第3代VCE为YF120（图局部（如分离风扇）、到高压系统（如室就提出了变吸气压气机(CAPCOM)4）发动机。YF120是世界上第一种CDFS），最后发展到全机范围（低压发动机方案（图2）。该方案通过部经飞

8、行验证的变循环发动机，用作美系统—Flade、高压系统—CDFS），对件调节实现变循环设计，在最大推力国空军先进战术战斗机（ATF）的候VCE高低压系统都具有较强的主动和超声速巡航状态时，其工作模态类选发动机。调节能力，使其在使用中具有更大的似于一个双轴涡喷发动机，此时，低YF120发动机基本结构是一台性能寻优潜力。压压气机的气流几乎全部流经高