2022军用航空动力进展_韩玉琪

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回顾与展望┃Review&Outlook2022军用航空动力进展ProgressofMilitaryAeroEnginein2022■韩玉琪/中国航发研究院郑小梅/93208部队受新冠疫情和俄乌冲突的影响，2022年度全球的能源危机及地缘政治博弈更加复杂激烈，发生军事冲突的风险陡然提升。在此背景下，相关国家和地区进一步加强了先进武器装备的研制和探索，航空发动机研制进展取得重大突破。全球能源危机及地缘政治在博弈日趋激烈的背景下，为在国际竞争乃至潜在的军事冲突中取得优势地位，欧美俄等国家和地区加强了航空军事装备的研制力度，多款航空装备及动力于2022年取得了重大突破进展：下一代战斗机的动力装置即将进入工程研制阶段，下一代战略轰炸机动力装置持续研发，下一代旋翼机动力装置完成首台和第一阶段试验。战斗机动力研发升级GE公司的第二台XA100自适应循环发动机完成测试美国下一代战斗机用的自适应发动机研发，自2007年以来已投入40多的工作将集中在推进与动力/电力的约48.8亿美元的合同（每家9.75亿），亿美元，在2022年更是授出了48.8联合应用，2026年视情制订完整开预计于2032年7月完成。此外，美亿美元合同以开发原型机，并计划发计划。国空军于2022年12月还授予GE公于2032年7月完成研制，从而再次美国自适应发动机即将转入工司3.03亿美元的下一代战斗机自适领跑世界。同时，美国也注重通过程研制阶段应发动机部件技术合同，包含2.03新技术来持续提升五代机的性能、GE公司完成了第二台XA100自亿美元的技术成熟及风险控制服务，可靠性和维修保障水平，不断提升适应发动机工程验证机的第二阶段以及截至2024年12月的9947万美装备的出勤率和战斗力。法国、德试验，至此已完成自2016年开始的元的研发成本及固定费用合同。与国和西班牙合作研发下一代动力，空军自适应发动机过渡计划（AETP）配装F-35战斗机的F135发动机相其新研涡轮在M88发动机上进行了的全部研发任务，准备过渡到工程比，自适应发动机可将飞机航程增测试，计划在2024—2026年做出正和制造发展（EMD）阶段。同时，加35%，耗油率降低25%，推力增式研发决策。英国、日本和意大利美国空军在下一代自适应推进计划大10%，热管理能力提高100%。在合作研发下一代发动机验证机的（NGAP）中向GE、普惠、波音、洛法国完成下一代战斗机动力的基础上，进一步确定了合作研发下克希德-马丁（洛马）和诺斯罗普-部分关键技术测试一代战斗机的计划，发动机验证机格鲁门（诺格）等5家公司授出总计未来空中作战系统（FCAS）项10航空动力IAerospacePower2023年第1期

1回顾与展望┃Review&Outlook代战斗机项目：英国主导的“暴风”（Tempest）计划2027年首飞，2035年前后交付；日本的F-X计划2028年首飞，2031年批量生产，2035年起正式列装服役。发动机验证机由英国罗罗公司与日本石川岛播磨重工（IHI）联合开发和交付，并在2026年做出有关进入完整开发计划的关键决定，具体方案尚未透露，但验证机的工作将集中在推进与动力/电力的联合应用，关键是能为飞机任务系统和传感器的运行提供大法国为下一代战斗机发动机新研的高压涡轮在试验台上测试量电力，甚至为使用定向能武器铺平道路，验证机将结合英国未来作目由法、德、西等三国合作，并开发低压涡轮和喷管等工作，计划战航空系统技术倡议（FCASTI）开由法国国防部武器装备局（DGA）在2024—2026年做出正式研发决策，发的技术和IHI的XF9-1试验型发动主承包，FCAS包括下一代战斗机2029年左右NEFE验证机配装NGF机验证的技术。（NGF）、下一代欧洲战斗机发动机验证机首飞，2040年服役。美国F135升级方案存在分歧（NEFE）、下一代武器系统（NGWS）、英日确定合作研发下一代战斗F135之前的维修能力不足造成欧洲中高空长航时无人机系统机动力的验证机发动机短缺，导致2021年50多架（MALE），以及未来的巡航导弹与集2022年12月，英、日、意等F-35停飞，空军维修人员和普惠公群无人机5个组成部分。2022年1月，三国宣布共同研发下一代战斗机项司共同努力于2022年3月底将F135法国宣布为NEFE新研的高压涡轮在目——全球作战空中计划（GCAP），的平均维修时间缩短了一半以上，基于M88衍生型发动机的试验台上这是日本自第二次世界大战以来首发动机短缺情况得到缓解。F-35战完成测试,12月DGA授出FCAS的1B次与美国之外的国家开展重大防务斗机至2022年年底的生产总量接近阶段验证机合同，将涵盖FCAS演示合作。英、日原本都有自己的下一900架，但仍面临三个问题：偏低样机及组件的工作，时间约为三年半。NGF预计将是一种大型双发隐身多用途战斗机；NEFE推力约为120kN，涡轮前温度可达2100K，在M88发动机的技术基础上研发，采用变循环技术和矢量喷管，并探索混合电推进技术以进行机载能量管理。NEFE由欧美特（EUMET）公司（赛峰和MTU各占50%组成的合资公司）作为主承包商，西班牙ITP公司作为主要合作伙伴。其中，赛峰负责整体设计集成和热端部件开发，MTU负责冷端部件，并提供维护、修理和大修（MRO）服务，ITP负责普惠公司提出的F135“增强型发动机套件”航空动力IAerospacePower2023年第1期11

2回顾与展望┃Review&Outlook的任务执行率、一直未能达成的可进史上尚属首次，预计该计划可为本技术，造价相对低廉，预计采购靠性目标和维修成本翻倍。上述问美国空军节省8亿美元以上。普惠公数量达到100架。关于B-21的动力，题均与F135发动机的可靠性问题相司通过对实际飞行数据的分析发现，美国官方披露的信息较少，据推测，关，截至2022年9月已生产的1000F119发动机的使用方式与设计者的B-21选择了两台基于F135发动机的台配装F-35A/B/C的三型F135都存计算假设不同，借助为F119创建数无加力改进型作为动力。B-21预计在可靠性问题。F-35的雷达、电字孪生体，普惠公司将使F-22通过于2023年上半年首飞，2026—2027子战模块和其他传感器已取得长足软件更新来增强飞行包线内某些区年投入使用。的进步，这些电子设备的电力和冷域的机动性能。俄罗斯PAKDA的发动机正在却需求远远超出F135的初始设计进行台架试验能力。美国各方对于发动机升级问美俄稳步推进战略轰炸机远程航空兵未来航空综合体题存在分歧，普惠公司希望改进动力升级更新（PAKDA）是飞翼布局的亚声速飞F135，GE公司则称XA100可在20美俄一方面根据下一代战略轰炸机机，最大起飞质量145t，最大有效载年代末为F-35提供动力并同时兼容需求研发动力装置，另一方面不断荷30t，能够在不空中加油的情况下F-35A/B/C。美国空军支持换发并升级现役战略轰炸机的动力，以期飞行15000km。据推测，PAKDA的发启动F-35A换装自适应发动机计划用更经济的方式提升作战效能。关动机“产品RF”是基于配装图-160M（FAER）的前期调研，而美国海军于新的动力装置的信息较少，据推的NK-32-02改进研发，由俄罗斯联和海军陆战队对换发兴趣不大，美测，均为基于现有发动机的技术基合发动机公司（UEC）下属的库兹国国会则对换发持保留意见，美国础改进发展，将于2026—2029年之涅佐夫公司提供，单台推力230kN；国防部预计将在2024年就发动机升间投入使用。PAKDA的TA18-200-80辅助动力装级方案做出决定。普惠公司于2022美国B-21轰炸机或采用F135置由航空动力公司制造。PAKDA于年12月初获得1.15亿美元的F135发发动机改型2020年5月开始制造，预计2025年动机核心机升级合同，用于支持到B-21隐身战略轰炸机的原型机首飞，2028—2029年开始批生产。2023年的初步研发，12月底又获得于2022年12月2日首次公开展示，美国B-52H新发动机F130完国会7500万美元额外拨款用于该方诺格公司称其为首款六代机。B-21成短舱风洞试验面研发，普惠公司和柯林斯宇航公的相关性能指标严格保密，其最大2022年9月，B-52H完成了新司公布一种新的应急动力可冷却系起飞质量为68～80t，内埋载弹量发动机的短舱风洞试验，美国空军统（EPACS）用于F135核心机升级，5.5～9.1t，不进行空中加油的作战表示换发项目成本比预计的上涨了可使F-35航程和推力增加7%，冷半径为3900～4600km，采用低成50%，主要与飞发集成有关，大量却能力提高1倍。美国F119提升维护能力和机动性能普惠公司于2022年3月宣布针对配装F-22战斗机的F119发动机机队启动了一项基于使用情况的寿命监测（UBL）计划，以数字化手段将飞行数据与普惠公司最先进的维修工程算法结合，使得美国空军能够按需规划发动机的维修，从而最大限度地提高机队战备状态和降低维修成本，这种尝试在航空航天推美国B-21战略轰炸机的原型机12航空动力IAerospacePower2023年第1期

3回顾与展望┃Review&Outlook美俄旋翼机及动力研发各有侧重美国下一代涡轴发动机T901交付首台并完成第一阶段测试，除了配装未来攻击侦察机（FARA）外，还为现役UH-60“黑鹰”和AH-64“阿帕奇”换发，实现“一发多机”；V-280“勇士”倾转旋翼机中标未来远程攻击直升机（FLRAA），即刻转入工程研制阶段，将配装罗罗公司AE1107F发动机。俄罗斯受到西方制裁的影响，不仅现役直升机用的国外发动机进口受阻，生产设备和B-52H即将换装的F130涡扇发动机零备件也受限，目前正加紧研发替的工程工作在飞机内，在与发动机留下来未完工的图-160机体制造代用的国产发动机，努力实现自主所连接的吊架上，而不是发动机本的。图-160M2是图-160的深度改保障。身。B-52H以普惠公司的8台TF33型，起飞质量275t，载弹量45t，是美国下一代旋翼机动力T901首发动机为动力，20世纪60年代初开全球最大的战略轰炸机，实用升限台交付并完成第一阶段试验始服役，目前仍有76架在役，美国21000m，最大飞行速度Ma2.05，飞GE公司于2022年3月，向美国空军2021年9月与罗罗公司签订26行距离13000km以上。NK-32-02推陆军交付首台T901涡轴发动机（比亿美元合同，采购608台F130发动力高达245kN，是俄罗斯目前推力最原计划推迟了9个月），并在7月初机为B-52H换发。F130是BR725发大的航空发动机，采用新型冷却系完成第一阶段试验。T901发动机累动机的军用型，累计飞行时间超过统，压气机和涡轮叶片都采用了新计运行时间超过100h，并继续开展2900万h，美国空军C-37和E-11飞材料，与图-160使用的NK-321相比，为期约为一年的一系列飞行前评估机已安装了该型发动机。罗罗公司节油性能、使用寿命和推力都有所（PFR）试验，评估性能是否符合军预计新发动机的工程和制造发展阶提高。除图-160M2外，今后所有的用适航认证标准。T901将为美国陆段将持续到2026年，B-52H目前使图-160也将换装NK-32-02，预计军的FARA、UH-60“黑鹰”和AH-用的TF33预计在20年代末到达使用2023年首批图-160M2将列装部队。64“阿帕奇”提供动力。与T700相比，寿命，美国空军计划在2026—2027年间交付首批换发后的B-52H，于2030年具备初始作战能力，新的发动机将在B-52H上服役至少到2050年。俄罗斯首架独立建造的图-160M2配装NK-32-02发动机完成首飞2022年1月12日，第一架从零开始生产的图-160M2战略轰炸机配装NK-32-02发动机完成首次6000m高空的30min飞行测试，此前的图-160M是以苏联遗NK-32-02涡扇发动机进行台架试验航空动力IAerospacePower2023年第1期13

4回顾与展望┃Review&OutlookAE1107F涡轴发动机VK-1600VT901的功率提高50%，耗油率降低箱的情况下接近4000km），作战半径装为俄制发动机。安萨特（Ansat）25%，部件耐久性的增加还将降低达930～1400km，可满足从第二岛和卡-226轻型直升机将换装克里莫全生命周期成本，保持了与T700相链出发的“远程”需求。V-280采用夫VK-650V涡轴发动机，该发动机同的安装方式便于在现有机队上进两台罗罗公司的AE1107F涡轴发动起飞功率485kW，计划于2023年取行换装。T901预计2023年年底前完机，是V-22“鱼鹰”倾转旋翼机所证，2024年开始量产；卡-62多用成配装FARA的首飞，2032年服役，配装的AE1107C的改进型，单台功途中型运输直升机将换装VK-1600V最初两年交付255台，第三年交付率5149kW。FLRAA计划于2025年投涡轴发动机，该发动机起飞功率为212台。入使用，2030年左右正式服役，取1029kW，计划2023年取证，2024年美国FLRAA将配装AE1107F代大约2000架UH-60通用直升机和批产；米-26系列重型运输直升机也发动机大约1200架AH-64攻击直升机。将换装俄制涡轴发动机，新发动机贝尔公司研制的V-280“勇士”俄罗斯加速国产涡轴发动机研将基于俄新型PD-14或者PD-8发动倾转旋翼机于2022年12月中标美国制以实现自主保障机的核心机研制。陆军FLRAA项目，将即刻转入工程在过去的20年里，俄罗斯没有研制阶段。V-280的速度是传统直升制造出任何一型全新的直升机发动结束语机的2倍，最高巡航速度达565km/h；机，受西方制裁影响，俄罗斯准备2022年，多款航空主战装备及动力使用航程超过3000km（携带机身油将其直升机产品上的国外发动机换实现突破性进展，涡轮发动机的综合性能持续改进提升以支撑传统装备换代升级。在技术方面，飞机平台和武器系统对发动机的能量供给需求越来越高，综合能量和热管理、飞发集成等愈发关键；在产品方面，去全球化趋势叠加军事冲突的风险提升，自主保障成为各国优先考虑事项。（韩玉琪，中国航发研究院，高级工程师，主要从事航空发动机科技情报与战略论证研究）T901涡轴发动机14航空动力IAerospacePower2023年第1期