ZT-解讀ACE

猛龍C

解讀ACE
7 j8 l( u3 f2 |/ L9 w             ——晨楓

ACE意為王牌,，但ACE也是Adaptive Cycle Engine的縮寫,，意為自適應循環(huán)發(fā)動機,。這是美國空軍研究實驗室（Air Force Research Lab,，簡稱AFRL）的一個研究項目,，用于推動變循環(huán)發(fā)動機。在原理性的ACE計劃之后,，AFRL進一步推動ADVENT（Adaptive Versatile Engine Technology,，意為自適應靈活發(fā)動機技術(shù)）計劃，研究變循環(huán)發(fā)動機的實用化問題�,，F(xiàn)在AFRL更進一步，啟動AETD（Adaptive Engine Technology Development,，意為自適應發(fā)動機技術(shù)研發(fā)）計劃,，要求通用電氣、羅爾斯·羅伊斯和普拉特·惠特尼提交實用級變循環(huán)發(fā)動機,，基準推力和幾何尺寸以 F-35發(fā)動機為參考,。
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. P8 R: f8 f( l- X- i6 R& C( r現(xiàn)代戰(zhàn)斗機通常采用渦扇發(fā)動機。渦扇發(fā)動機在渦噴發(fā)動機的基礎(chǔ)上增加了風扇,，風扇壓縮空氣后,，一部分通過核心發(fā)動機，和燃料混合燃燒后,，膨脹產(chǎn)生壓力,，形 成高溫高壓燃氣，向后噴射而出，形成推力,；另一部分從與核心發(fā)動機同心的環(huán)道繞過核心發(fā)動機,，直接和核心發(fā)動機噴出的高溫高壓噴氣混合，形成合成的推力,。 同心環(huán)道成為外涵道,，核心發(fā)動機就成為內(nèi)涵道，外涵道和內(nèi)涵道的空氣流量之比成為涵道比,，也稱流量比或者旁通比,。渦槳相當于涵道比無窮大的渦扇。外涵道的 旁通空氣流量是渦扇的全部奧秘所在,。

9 K( }2 ]& b& N' B. g1 D2 x3 h渦扇發(fā)動機的推力可以表示為：
6 r6 x& ~3 |, }5 b$ VF=（m_核心發(fā)動機+m_燃油 ）×V_核心發(fā)動機+m_風扇 V_風扇-m_進氣×V_進氣
2 f4 v2 E2 F7 A9 }3 x$ R' P+ g! U, B其中F為推力,，m_核心發(fā)動機為核心發(fā)動機的空氣流量，m_風扇為風扇排氣流量,，m_進氣為進氣空氣流量,，m_燃油為燃油流量，V_核心發(fā)動機為核心發(fā)動機噴氣速度,，V_風扇為風扇排氣速度,，V_進氣為進氣速度。如果不考慮進氣的動能,，則有：
F=（m_核心發(fā)動機+m_燃油 ）×V_核心發(fā)動機+涵道比×m_核心發(fā)動機×V_風扇
其中涵道比為m_外涵道/m_核心發(fā)動機,。涵道比為零的話，渦扇就退化為渦噴,。在一定的燃燒條件下,，完全燃燒時空氣和燃油是有固定比例的，可以看作常數(shù),，如果油氣比為m_燃油/m_核心發(fā)動機,，那樣就有：
6 c- D2 {# j, _2 K+ yF=((1+油氣比) V_核心發(fā)動機+涵道比×V_風扇 ) m_核心發(fā)動機
換句話說，推力和涵道比成正比,，增加涵道比可以大幅度提高推力,，民航渦扇發(fā)動機的涵道比動輒達到8以上。另一方面,，油耗為：
油耗=m_燃油/F=油氣比/((1+油氣比) V_核心發(fā)動機+涵道比×V_風扇 )
) {& }% W1 c+ ?4 X# G* ^也就是說,，油耗和涵道比成反比。油耗或者推力與噴氣溫度和速度的關(guān)系就不那么直觀,。但是間接地看,，渦扇使得噴氣溫度降低是增加涵道比的結(jié)果，噴氣溫度也是一樣,，而涵道比增加使得推力增加,、油耗降低。

( @3 |6 L$ K0 ~1 O* u實 際情況要更復雜，還有進氣動能的問題,。隨著速度的提高,，進氣本身的m_進氣 V_進氣提高，導致發(fā)動機實際推力下降,。最終的噴氣速度為：
V_噴氣=(（m_核心發(fā)動機+m_燃油 ）×V_核心發(fā)動機+m_風扇 V_風扇)/m_噴氣
由于m_風扇+m_核心發(fā)動機=m_進氣,， V_噴氣=V_進氣的時候，除了拋射相當于燃油質(zhì)量產(chǎn)生的反作用力外,，發(fā)動機不再產(chǎn)生推力,。也就是說，此時渦扇發(fā)動機相當于火箭發(fā)動機,。不幸的是,，增加涵 道比將降低噴氣速度，限制了渦扇對高速飛機的使用,。另外,，增加涵道比需要增大風扇，這增加了發(fā)動機的迎風阻力,，也有害于高速飛行,。所以戰(zhàn)斗機渦扇發(fā)動機通 常都采用低涵道比。1968年開始研制的普拉特·惠特尼F100是第一代成功的低涵道比渦扇發(fā)動機,，采用了單元體,、單晶葉片等先進技術(shù)，1969年7月驗 證機首次運轉(zhuǎn),，1970年4月獲得美國空軍的選用,，1972年7月24日，裝用F100發(fā)動機的F-15首飛,，1976年1月開始作戰(zhàn)使用,。由于冷戰(zhàn)軍備 競賽的壓力，F(xiàn)-15戰(zhàn)斗機需要搶先投入使用,，扭轉(zhuǎn)蘇聯(lián)米格-23等新一代戰(zhàn)斗機投入使用后對中歐美國空軍造成的壓力,，F(xiàn)100沒有經(jīng)過適當?shù)某墒旎�就�?入使用，早期F100的可靠性十分糟糕,。F-15曾經(jīng)大面積停飛，嚴重影響了戰(zhàn)斗力,。與此同時,，單發(fā)的F-16也選用F100發(fā)動機，是美國空軍對發(fā)動機 可靠性問題更加憂心,。但普拉特·惠特尼處于事實壟斷的地位,，成為美國空軍高低兩端第三代戰(zhàn)斗機發(fā)動機的唯一供應來源。在軍方撥款不到位的情況下，普拉特· 惠特尼對美國空軍關(guān)于改善可靠性和增加推力的要求百般推托,。1979年,，美國國會在密集聽證之后，決定撥款啟動第二發(fā)動機供應來源,，指令通用電氣在B-1 轟炸機的F101渦扇的核心發(fā)動機基礎(chǔ)上,，研制F101渦扇發(fā)動機。
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通用電氣在和普拉特·惠特尼競爭F-15的發(fā)動機時落選,，但研制的F101渦扇發(fā)動機成為一代經(jīng)典,，其核心發(fā)動機不僅成為F110的基礎(chǔ)，也成為民航世界 中高度成功的CFM56的基礎(chǔ),。在美國的兩大發(fā)動機公司之間,，普拉特·惠特尼比較善于短平快，用較低風險搶先推出適用的高性能發(fā)動機,；而通用電氣走豪華路 線,，追求技術(shù)完美和超前，技術(shù)風險較大,，也經(jīng)常后發(fā)一步,。從80年代初開始，通用電氣開始在F-16上進行裝用F101的試驗,，試驗數(shù)據(jù)大量用于改進設(shè) 計,，這就是后來高度成功的F110。
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5 j- F1 d% h, w% b* |9 r在1985到1990財年之間,，美國空軍在通用電氣F110和普拉特·惠特尼F100之間競爭招標,。F-15從F-15E開始，可以和F100或者 F110相容,，但美國空軍所有的F-15上統(tǒng)統(tǒng)使用F100,，只有韓國和新加坡的F-15E使用F110。F-16從Block 30開始,，可以和F100或者F110相容,，發(fā)動機大戰(zhàn)主要圍繞F-16的發(fā)動機進行。1985財年,，美國空軍訂購了160臺發(fā)動機,，其中F110為 120臺，F(xiàn)100為40臺,，通用電氣占75%,；1986財年，F(xiàn)110 為184臺,，F(xiàn)100為159臺,，通用電氣沾4%,；1987財年，F(xiàn)110為205臺,，F(xiàn)100為160臺,，通用電氣占56%。普拉特·惠特尼從事實壟斷 一變?yōu)閷揖酉嘛L,，直到1988財年之后才扭轉(zhuǎn),，F(xiàn)110為147臺，F(xiàn)100為181臺,，普拉特·惠特尼占55%,；1989財年，F(xiàn)110為100 臺,，F(xiàn)100為159臺,，普拉特·惠特尼占61%；1990財年是發(fā)動機大戰(zhàn)的最后一年,，F(xiàn)110 為39臺,，F(xiàn)100為70臺，普拉特·惠特尼再占上風,，為64%,。6年中，通用電氣奪取61%的訂單,，普拉特·惠特尼49%,。美國總審計署估計，競爭節(jié)約 了30%的累計采購費用,，并節(jié)約了16%的累計運行和支援費用,。全壽命成本降低則為21%。

$ F$ t  m2 A, [) W1 x# V在ATF時代,，洛克希德YF-22和諾斯羅普YF-23競爭,，普拉特·惠特尼YF119也和通用電氣YF120競爭。競爭結(jié)果是洛克希德YF-22和普拉 特·惠特尼YF119獲勝,，成為F-22戰(zhàn)斗機和F119發(fā)動機,。說起來，一貫追求技術(shù)先進的美國空軍在ATF競標中選擇了技術(shù)風險較低的選手,，而不是技 術(shù)上更加超前的YF-23和YF120,。

2 \8 T" K2 t- f  A* w5 N' c普拉特·惠特尼F119盡管采用了大量最先進技術(shù)，但還是常規(guī)的低涵道比渦扇發(fā)動機,。為了降低迎風阻力和提高高速推力,，F(xiàn)119采用了很低的涵道比，實際 上使得高亞音速巡航不具有多少油耗上的優(yōu)越性,。F-22的加萊特進氣口也是為超音速巡航而優(yōu)化的,。通用電氣YF120是更加先進的變循環(huán)發(fā)動機。如前所 述,，渦扇由于外涵道的氣流降低了噴氣的溫度和速度,，提高了熱效率，能產(chǎn)生更大的推力和獲得更低的油耗,，對于起飛,、巡航、待機和亞音速加速尤其有利,。但在超 音速飛行時,，即使不考慮渦扇迎風阻力較大的問題，降低的噴氣速度也使得有效推力降低,，渦噴對超音速飛行就比較有利,。理想的戰(zhàn)斗機發(fā)動機應該在低速時體現(xiàn)渦 扇的特性，在超音速時體現(xiàn)渦噴的特性,，這就是所謂變循環(huán),，YF120正是第一臺實現(xiàn)了這樣理想的戰(zhàn)斗機發(fā)動機。

YF120是第一臺變循環(huán)的戰(zhàn)斗機發(fā)動機
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: x+ z  N% I& H! a: I! F1 Q7 I$ tYF120采用活門控制,，可以打開外涵道,，實現(xiàn)渦扇功能；或者關(guān)閉外涵道,，實現(xiàn)渦噴功能,。有意思的是，YF120有兩組活門,，一組把低風扇的排氣分流一部 分到外涵道,，另一組把高壓風扇的排氣分流一部分到外涵道。這是一個很巧妙的設(shè)計,。常規(guī)渦扇只有低壓風扇,，采用盡可能大的外涵道。這不光使得迎風面積增大,， 還使得驅(qū)動低壓風扇的低壓渦輪承受極大的載荷,。如果低壓渦輪妥善設(shè)計，這本沒有問題,，問題出在變循環(huán)發(fā)動機的低壓渦輪需要在渦扇狀態(tài)把噴流的動能大量轉(zhuǎn)換 成驅(qū)動風扇的機械能,，而在渦噴狀態(tài)盡量少吃掉噴流動能，只轉(zhuǎn)換足夠驅(qū)動低壓壓氣機的機械能,。這樣截然不同的工作狀態(tài)使得低壓渦輪的設(shè)計十分糾結(jié),，需要采用 復雜的變距低壓渦輪來適應高度變化的負荷情況。但高壓渦輪分擔一部分轉(zhuǎn)化為機械能的任務的話,，可以為低壓渦輪卸載,，有利于簡化設(shè)計,。另外，高壓風扇引出氣 流增加外涵道壓力,，可以等效為增加外涵道面積,，提高涵道比。

9 g) m% e9 h+ H" Q! f' Q9 a不過YF120在渦噴狀態(tài)時,，高壓風扇后引出的主外涵道關(guān)閉,，但低壓風扇后引出的可調(diào)外涵道并不完全關(guān)閉，而是維持一股很小的氣流,。這是十足通用電氣特色 的“漏氣渦噴”,，外涵道氣流不產(chǎn)生實質(zhì)性的推力，只是用于冷卻核心發(fā)動機的機匣,。通用電氣YJ101就是這樣一種“漏氣渦噴”,，由YJ101發(fā)展而來的 F404也保持了這個特色。
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通用電氣YF120的具體技術(shù)指標一直沒有公布過,，但一般認為推力,、油耗等關(guān)鍵性能優(yōu)于普拉特?惠特尼YF119，但技術(shù)上過于超前,，風險較大,。為了控制 ATF的風險沒有選用是正確的，繼續(xù)研發(fā)作為F-35的第二發(fā)動機來源也是正確的,，不僅有利于充分利用已經(jīng)研發(fā)的先進技術(shù),，促進競爭，也有利于保持航空工 業(yè)基礎(chǔ),。1996年,，美國以YF120為基礎(chǔ)，開始研發(fā)F136,，通用電氣和英國羅爾斯·羅伊斯負責研發(fā),。通用電氣的F136在1995年到2009年之 間共得到24億美元撥款，其中17億用于2005-2009年的SDD階段,。從1997年開始,，F(xiàn)136得到全額撥款，進入全速研發(fā),。F136預計從 2011年開始,，裝上F-35試飛。研發(fā)預計在2013年完成,，計劃在普拉特?惠特尼F135投產(chǎn)的4年后投產(chǎn),，形成擇優(yōu)采購的格局。1999年,，美國國 防部明確了“直接換裝”的要求,，要求F135和F136在外形尺寸和安裝要求上完全統(tǒng)一,，可以不需更改直接換裝F135或者F136。由于和STOVL相 關(guān)的部分（升力風扇,、滾轉(zhuǎn)臂噴口,、三段式轉(zhuǎn)向噴管、傳動軸和離合器等）在F135和F136之間共用,，這部分投資都算入F135計劃，F(xiàn)136因此投資相 應減少,，發(fā)動機樣機制造數(shù)量和測試量也相應減少,。
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4 x6 H5 `- D( ^* {9 i在2006年，布什政府提議中止F136的研發(fā),，被美國國會駁回,。此后連續(xù)5年，美國國防部每年都要求終止研發(fā)F136,，都被美國國會駁回,，強令繼續(xù)研 發(fā)。在2008年金融危機后,，財政拮據(jù)對國防預算造成空前壓力,，奧巴馬和蓋茨都強烈反對繼續(xù)研制F136的計劃，奧巴馬甚至威脅,，要是國會強加F136撥 款,，將否決整個國會撥款案。在2010年和2011年的預算案中,，美國國會終于同意在預算中取消F136的研發(fā)撥款,。美國國防部在2011年4月25日正 式中止了F136的研發(fā)。通用電氣和羅爾斯·羅伊斯提出用公司資金繼續(xù)研發(fā),，但2011年12月1日,，通用電氣和羅爾斯·羅伊斯聯(lián)合決定停止公司自費研 發(fā)。至此,，F(xiàn)136已經(jīng)制造了6臺樣機,，累計運行了1200小時。

' x5 l( |9 F8 z  Y$ p! `, c美國國防部不是從一開始就反對F136的研制的,，改變主意是和F-35計劃在總體上遍體鱗傷相連,，實在是不需要增加一個傷口了。更多傷口不是F136本身 的過錯,。盡管F136是和F135可以直接換裝的,，F(xiàn)136還是需要通過所有主要的試飛項目，以驗證性能和可靠性,、可維修性等要求,。即使STOVL部分和 F135共用,，可以減少測試項目，也還是需要選擇幾個關(guān)鍵項目測試驗證,。這使得F-35本來已經(jīng)大大拖延的測試進度進一步拖延,，研發(fā)成本相應增加。另一方 面,，F(xiàn)136的好處并沒有那么顯著,。要完成研發(fā)和建立第二條生產(chǎn)線，需要繼續(xù)投資,，這對已經(jīng)大大超支的F-35計劃是不可承受之重,。但競爭帶來的采購成本 下降要到很多年后才能體現(xiàn)出來。美國總審計署估計,，要是完成平行研制F136,，將需要另外追加45-57億美元（通用電氣和羅爾斯·羅伊斯認為只要追加 18億美元），只有競爭使發(fā)動機單價下降至少10.1-12.6%,，才有可能在整個項目的全壽命里回收平行研制的成本,。
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- Q) Y$ {, s# F* u  J$ Q, e/ h從用戶的角度來說，采用兩種不同的發(fā)動機也有后勤支援上的問題,，需要兩套平行的采購,、備件、維修和訓練體系,。這個問題對于美國海軍和海軍陸戰(zhàn)隊來說尤為重 要,，航母和兩棲攻擊艦上空間有限，同時支持兩套不同的發(fā)動機保障體系幾乎是不可能的,。F136的優(yōu)點在于可以同時在渦噴和渦扇之間靈活轉(zhuǎn)換,，但側(cè)重點在超 音速性能，而超音速性能對F-35并不重要,，F(xiàn)136性能再好,，F(xiàn)-35粗短的氣動外形造成的超音速阻力也將扼殺超音速飛行性能，F(xiàn)136增加的機械復雜 性并不一定能帶來可以實現(xiàn)的性能改善,。正是用戶的冷漠,，最終使得通用電氣和羅爾斯·羅伊斯決定中止自費研發(fā)，盡管通用電氣對F136的技術(shù)風險控制,、進度 控制和預算控制有十足的信心,。

但變循環(huán)發(fā)動機的故事并沒有完。AFRL正在推動AETD計劃,。AETD采用很特別的三涵道結(jié)構(gòu),。AETD和ADVENT的技術(shù)細節(jié)還在保密之中，從有限 的ACE資料來看，內(nèi)涵道相當于傳統(tǒng)的核心發(fā)動機,，在渦噴狀態(tài)下,，所有推力來自內(nèi)涵道；中涵道相當于傳統(tǒng)的渦扇外涵道,，由低壓風扇和高壓風扇供氣,，具有活 門控制；外涵道則是獨特的,，常規(guī)渦扇發(fā)動機沒有相應的結(jié)構(gòu),。另外，ACE的尾噴管也采用了噴氣發(fā)動機上很少見的兩層環(huán)道加中心錐的結(jié)構(gòu),。
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GE的早期變循環(huán)方案
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ACE方案
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如果不考慮外涵道,，只考慮中涵道和內(nèi)涵道的話，在前旁通活門打開時,，ACE的前一半和典型的低涵道比渦扇沒有太大的不同。后旁通活門打開使得中涵道氣流和 核心發(fā)動機的噴氣混合后噴出,，不過是從尾噴管的外環(huán)道噴出,。外層噴管的外壁像傳統(tǒng)可調(diào)噴口一樣，可以收縮,、擴張以控制流道面積,，實現(xiàn)收斂-擴張控制。內(nèi)層 噴管的外壁也是外層噴管的內(nèi)壁,，同樣是可以收縮,、擴張的，所以外噴管的收斂-擴張控制要和內(nèi)噴管協(xié)調(diào)進行,。
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ACE最獨特的地方在于外涵道和內(nèi)層噴管,。外涵道包絡在中涵道之外，但和傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機外涵道后端開放,、直接和核心發(fā)動機噴流混合的做法不同,，ACE的外 涵道后端封閉，但支撐發(fā)動機外壁的厚葉片形支柱徑向是空心的,，外涵道氣流通過支柱內(nèi)部的通道,，穿過核心發(fā)動機和中涵道的噴流，匯入內(nèi)層噴管,，從內(nèi)側(cè)向外和 核心發(fā)動機的噴流混合,。如前所述，內(nèi)層噴管的外壁是可調(diào)的,，用于內(nèi)層噴管的收斂-擴張控制,。溫度較低的外涵道排氣反而從內(nèi)層噴管排出，這似乎舍近求遠，但 這使得溫度較高的核心發(fā)動機排氣呈環(huán)形,，不僅和較冷的環(huán)境空氣混合,，還和內(nèi)層噴管的較冷空氣混合，有助于迅速降低噴氣溫度,，改善紅外隱身,。如果深究的話， 葉片形支柱實際上相當于熱交換器,，外涵道冷空氣穿越核心發(fā)動機噴流時,，已經(jīng)帶走一部分熱量，降低排氣溫度,，而外涵道氣流升溫后在內(nèi)層噴管中形成更高壓力,， 起到增推作用。另外,，中心尾錐和內(nèi)層噴管有效地遮擋了渦輪,，使得發(fā)動機的后向雷達隱身大有改善。

這只是外涵道奧秘的一半,。ACE不僅有常規(guī)的低壓風扇,，還有高壓風扇，中涵道和內(nèi)涵道在高壓風扇后分家,，在這之前是共享的,。但兩級的低壓風扇中，第一級在 內(nèi)涵道/中涵道工作,，第二級風扇不僅在內(nèi)涵道/中涵道工作,，還通過環(huán)形密封圈的連接，延伸到外涵道工作,。這一圈低壓風扇葉片的功用和暴露的葉片長度不成比 例,，對于旋轉(zhuǎn)的葉輪，葉尖附近的葉片段的線速度最高,，推進效率也最高,。相反，圓心處的線速度為零,，實際上沒有推進作用,，如果沒有轉(zhuǎn)軸的存在，甚至會造成氣 流倒流,。和YF120不同的是,，外涵道和內(nèi)涵道/中涵道是不相通的。外涵道內(nèi)低壓風扇的“葉片環(huán)”之前有一圈可調(diào)的導流片,，用于控制外涵道流量,。增大開度 可以增大外涵道流量,，提高涵道比，改善中低速推力和油耗,；降低開度則可以減小外涵道流量,。這個能力使得ACE的外涵道的作用超過了發(fā)動機本身，甚至解決了 進氣道設(shè)計的兩個傳統(tǒng)難題,。
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; T2 _# E: |7 ~! G進氣道設(shè)計及與發(fā)動機的匹配是一個復雜的問題,，F(xiàn)-15曾有嚴重的進氣道匹配問題，加上早期普拉特·惠特尼F100發(fā)動機的可靠性問題,，曾是早期F-15 大面積趴窩,。超音速戰(zhàn)斗機的進氣道需要做三件事：1、把進氣速度降低到M0.5-0.6,；2,、分離邊界層；3,、控制進氣流量,。超音速飛機的發(fā)動機進氣依然 是亞音速的，這是因為進氣速度超過音速的話,，風扇,、壓氣機的葉片也要受到音障的影響，阻力急劇增加,。進氣道把進氣有效地減速增壓，相當于預壓縮,，對發(fā)動機 的有效工作十分關(guān)鍵,。這對ACE也一樣。邊界層則是空氣的粘度造成的,�,？諝獾恼扯仍诟咚亠w行的時候變得顯著，粘度造成的摩擦阻力使得貼近機體表面的氣流速 度較低,，形成所謂的邊界層,。對于進氣道來說，就是中間的進氣速度高于貼近管壁的進氣速度,，不均勻的氣流速度影響風扇的有效工作,，需要在空氣進入進氣道之 前，把邊界層分離排泄掉,。ACE的外涵道在低壓風扇低功率運轉(zhuǎn)時,，正好可以把邊界層拉動起來，使的進氣的速度分布平直化,，改善總壓恢復,。另一方面，起飛和 加速時，進氣流量需要很大,；巡航時,，進氣流量需求較低。常規(guī)進氣道設(shè)計中,，需要在進氣口后開設(shè)放氣門或者孔陣,，使過剩空氣流量有一個出路,。對于ACE來 說,，合理匹配低壓風扇的轉(zhuǎn)速和可調(diào)導流片的話，有望通過外涵道的旁通流量來補償進氣流量要求的變化,，降低泄放過�,？諝庠斐傻淖枇�和開口或者孔陣造成的隱身 損失。ACE的外涵道可以和進氣道內(nèi)壁邊界層排放所需要的流量相匹配,。這使得進氣口設(shè)計可以專注于總壓恢復,，極大地簡化了進氣口設(shè)計，降低阻力,，提高進氣 口-發(fā)動機的體系效率,，也取消了排放過剩進氣所需要的機體表面開口，改善隱身,。
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中涵道有兩個“進氣口”,，一是第二級低壓風扇之后，另一個在高壓風扇之后,。第二級低壓風扇在內(nèi)涵道/中涵道相當于傳統(tǒng)的風扇,，其后的旁通活門用于控制旁通 氣流的流量。內(nèi)涵道在高壓風扇前由前伸的唇口再次引出隔道,，高壓風扇像低壓風扇一樣,，通過隔道壁上的環(huán)形密封圈的連接，延伸到隔道內(nèi),。隔道內(nèi)有可調(diào)導流 片,，在低速飛行可以增大開度，利用較大涵道比增加推力,、降低油耗,，但即使在高速飛行時，依然留出一個很小的開度,，保持少量冷卻氣流的流動,，起到“漏氣渦 噴”的作用。
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4 T' s2 J' s6 r* E* {, q這是一個高度復雜但也高度精巧的設(shè)計,，不僅在發(fā)動機的熱力學循環(huán)方面尋求最優(yōu),，還借助發(fā)動機解決了進氣道設(shè)計中的傳統(tǒng)難題，甚至對后向的雷達和紅外隱身也 有周密考慮,。不過發(fā)動機控制將高度復雜,，還有機械復雜性和可靠性問題。此外,，雙層環(huán)形噴管結(jié)構(gòu)使得推力轉(zhuǎn)向的實現(xiàn)更富挑戰(zhàn),。軸對稱的三維推力轉(zhuǎn)向幾乎不可 能實現(xiàn)，矩形的二維推力轉(zhuǎn)向機構(gòu)也將高度復雜,，好象百葉窗一樣一層又一層,。
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美國2012年5月《航空周刊》的簡短消息里提到，AETD的第三個涵道將用于更加有效的熱能轉(zhuǎn)換和更好的熱力學負荷分配,，將降低安裝阻力和改善進氣口恢 復,。三言兩語中，包含了海量的玄機,。ADVENT和AETD將根據(jù)ACE的經(jīng)驗進一步優(yōu)化設(shè)計,，一旦研制成功，這將是戰(zhàn)斗機動力的一個飛躍,。AFRL要求 通用電氣,、羅爾斯·羅伊斯和普拉特?惠特尼在2012年5月31日前提交方案，方案評估在2013年2月完成,，然后選取兩家研制樣機,。壓縮機臺架試驗預計 在2014年進行，風扇和核心發(fā)動機試驗預計在2015年進行,，完整的發(fā)動機試驗預計從2016年開始。通用電氣在變循環(huán)方面領(lǐng)先,，不僅有YF120的經(jīng) 驗,，而且從2007年就開始ADVENT方面的工作,，第一臺全尺寸ADVENT發(fā)動機將在2013年開始運轉(zhuǎn)。普拉特·惠特尼對三涵道結(jié)構(gòu)不贊同,，認為除 非飛行速度高于M2.6，否則這是不必要地復雜,，但AFRL要求提交方案必須采用三涵道,，普拉特?惠特尼沒有選擇,，只有照辦。

, c+ {0 j( q0 H& Q' p3 [: Y2 ]" {AETD的目標是節(jié)油25%,，增加航程30%,。負責國防研發(fā)和采購的國防部副部長埃希頓·卡特要求在2020年完成研發(fā)，成為達到生產(chǎn)標準的F-35備選 發(fā)動機,。即使實際上推遲幾年,，F(xiàn)-35的生產(chǎn)計劃持續(xù)到2035年，新發(fā)動機還是有足夠的時間形成對F135的威脅,。美國空軍每年使用超過24億加侖燃 油,，折合為740萬噸JP5燃油。JP5的典型價格比汽車汽油高2-3倍,，即使算入規(guī)模采購的折扣，這也是每年近200億美元的巨額開支,，節(jié)油25%是很 有吸引力的目標,。AETD會成為F136轉(zhuǎn)世嗎？美國空軍部負責采購的副部長辦公室軍事助理詹妮特·沃芬巴格中將在美國參議院作證時,，明確指出AETD的 意圖不是復蘇F-35備選發(fā)動機,，而是ADVENT計劃的自然延伸，為未來戰(zhàn)術(shù)飛機的發(fā)動機研制和升級做技術(shù)準備,。F136來自側(cè)重超巡的YF120,，變 循環(huán)可謂用錯了地方。AETD不僅可以省油30%,，還有通過較高涵道比大幅度提高起飛或者STOVL推力的潛力,，對F-35的吸引力不是沃芬巴格中將一句 話就可以否定的。第二次發(fā)動機大戰(zhàn)或許不會在F-35的試飛和生產(chǎn)啟動塵埃未定之前爆發(fā),，但不等于不會爆發(fā),。但最重要的是，AETD一旦完成技術(shù)研發(fā),，進 入生產(chǎn)準備,，這將是戰(zhàn)斗機發(fā)動機技術(shù)的又一個里程碑，不僅在渦噴狀態(tài)下確保高速性能,，還在渦扇狀態(tài)下極大地降低油耗和增加推力,，同時降低進氣口設(shè)計的要 求，使得超音速巡航和高亞音速巡航成為戰(zhàn)術(shù)選擇,，而不是技術(shù)局限的不得已,。


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林霸赫

變循環(huán)引擎，好久沒看到相關(guān)的文件了,。謝謝,！{:soso_e179:}

yantouchang

LZ是搞這東西的嗎？,？

猛龍C

yantouchang 發(fā)表于 2012-9-5 08:33
LZ是搞這東西的嗎,？？

不是

huawei-hw

期待我國的大發(fā)啊,。

Top璀璨

高級東西,，學習了

林霸赫

60年前論變循環(huán)引擎，好東東啊,，黎明等沒做出來,。

bianmingxingsss

幼稚一下 好文章 我在玩游戲CF 是 (CROSS FIRE) 打第一名的就是ACE 就是王牌！�,�,！期望祖國早日ACE啊 @——@

quanmin.wu

學習