美国空军六代机发动机会是什么样子？

在近15年的开发和40亿美元的空军投资下，两台全新的发动机正在接受测试，有望改变游戏规则。他们将首先装备哪种飞机-什么时候美军内部进行了一场激烈的辩论。至少有一台新发动机将为六代机提供动力，但美国军方想最早在2027年将新发动机装载在F-35的Block 4版本中。鉴于美空军必须支付所有费用，这是否可能负担得起，目前还不清楚。但2023年投入生产的F-35Block 4 将需要一个新的或改进的发动机来充分利用其升级。

革命性的新发动机来自自适应引擎过渡计划，最初由美国空军研究实验室，现在由空军生命周期管理中心提供。基于2007年以来的开发工作，AETP计划：通用电气公司的XA100，普惠公司的XA101。

两家公司都表示，他们的发动机的续航里程增加了25%至30%；加速速度提高了18%；机载电子产品的冷却能力也提高了。其他潜在的好处包括为发电系统和定向能源武器提供更多电力，以及减少热能标记以改善隐身。

普惠公司的军用发动机部门主席说：“我们知道我们可以做到这一点......我们已经做到了。”

通用电气的高级战斗系统总经理表示，他的公司的发动机也符合空军的目标，并提供“大幅减少碳排放”作为副产品。从成功的技术努力过渡到工程和制造开发计划旨在为战斗机安装新发动机的目标现在应该开始了。但他说：“22财年以外的（预算）一切都是预先决定的。”

下一代发动机

战斗机发动机技术在21世纪初遇到了瓶颈。美工程师们努力从战斗机涡轮风扇设计中挤压甚至微小的推力改进。自适应技术——为发动机增加了第三流道和调整气流的能力——提供了突破瓶颈的方法。

这一共有三大技术努力，第一个是自适应技术，“在飞行中重新配置为更省油的模式或高推力模式的能力”。第二是创建“用于热管理需求的第三流道架构......第五代和第六代战斗机独有”。第三个是“先进的......制造技术”。

第三流道除了穿过核心中间的中心路径和第二条绕行流外，还为发动机增加了额外的空气路径。第三流道可以通过几种方式使用：转移到中心流以增加推力；提高推进效率；或冷却发动机和飞机电子设备。

新的陶瓷基复合材料（CMC）取代了一些关键组件中的金属合金，提供了“更轻的重量和更高的温度能力”。这使发动机能够在不牺牲耐用性的情况下运行更热，从而更高效地运行。

XA1010具有“自适应机械密封件”，这是普惠设计所独有的。这些允许气流进入“你想去的地方”。现在，测试的重点是“[AETP引擎]会持续多久？”

美国战斗机发动机已经“非常强大”，F135的检测是“看不见的”，但“我们可以制造它们，这样飞行员就可以一次又一次地使用它们......一个在预定的维护活动之间需要数年。”这是“美国推进行业的獨特能力，我们必须继续发展它。所以，我们为此进行测试。”

更高航程，更大功率

运营回报可能是巨大的。空军官员表示，除了燃料消耗减少25%外，配备新发动机的战斗机还可以获得高达30%的续航里程和40%的滞空时间，从而大大抵消了印度洋-太平洋战区的挑战。换句话说，自适应发动机可以帮助战斗机对空中加油的依赖减少高达75%。也将使F-35的低空飞行时间比今天更长。通用电气的XA100“可以有效地将喷气式飞机的热管理能力提高一倍”。

通用电气和普惠都表示，他们在整个2021年都在自己的设施成功测试了他们的AETP发动机，并将很快将其交给空军，以便在田纳西州图拉霍马的阿诺德工程中心进行进一步测试和数据收集。

美国众议院军事委员会在其2022财年的国防授权法中指示F-35联合计划办公室和五角大楼制定一项计划，不迟于2027年将AETP发动机集成到F-35中，两个承包商都表示他们可以满足这一时间框架。

HASC主席表示，F-35目前的发动机F135的燃料燃烧得更快，故障修复时间也比预期的要长。零件备份导致F135发动机长期短缺。他说，拥有一个相互竞争的发动机可以刺激成本降低和可靠性的提高。

闪电力量

然而，2011年，在对两家发动机供应商的价格、技术以及优缺点进行了激烈辩论后，国会放弃了开发F136的请求。他认为，开发是不必要的费用，因为它需要为战斗机提供单独的后勤。F-35的三种变体都将使用F135。据联合打击战斗机计划执行官空军中尉称，如果空军想在其F-35中使用AETP发动机，它必须自己承担成本。

F-35自该计划启动以来就遵循“你必须付钱才能与众不同。XA100和XA101都不适合海军陆战队的F-35B，这是垂直起降版本。F-35B的废气从水平旋转到垂直，以实现垂直起飞战斗，但自适应发动机无法那样。

将XA100或XA101安装到海军的F-35C版本中是可能的，但也需要改进；这需要改变尾钩设备。

如果新引擎是“一项服务......独特的解决方案，该解决方案的成本将由该服务承担”，要求无法使用新引擎支持其开发和集成的合作伙伴是“不公平的”。事实上，任何双引擎支持列车都会通过降低合作伙伴之间的共性来给合作伙伴带来成本：更多不同的部件意味着所有人的单位成本更高。

美空军部长在2021会议上与记者交谈时表示，他更喜欢F-35的AETP发动机，但不知道这是否负担得起。他说，“我们在AETP上取得了一些相当不错的成功”。“我们非常想继续广告引擎技术的程序”，但“不清楚”海军也有同样的感觉。他说，他仍在与海军部长卡洛斯·德尔托罗讨论这个问题。

某种变化

美国空军部长说，很明显，F-35需要某种发动机改进。他说，35Block 4的“前三个”增量可以与现有发动机配合使用，但“此外，还有一些不同的事情。”如果没有更多的动力，就无法充分发挥Block 4的能力。JPO正在与普惠合作，为Block 4及更高级的战斗机开发“一系列选项......为我们的战斗机提供所需的电力和冷却系统”。

作为替代方案，普惠制定了一个增强型引擎计划（EEP），这是一个F135升级版，可以在不改变F135核心的情况下提高性能。

F135项目副总裁表示，该公司于3月提交了EEP提案：它可以提高50%的热管理，并提高5%的垂直升降能力。

她说，该提案“可以调整”到“服务最想要什么”，到2028年，变化可能会减少生产。升级仍将有“一些余地”来实现额外的能力增长。

“众所周知”，F-35需要更多的动力，发动机需要现代化——“希望在JSF计划的周期内有一次。”

现有的F135可以在更高的温度下运行，以满足Block 4的更多要求，但这意味着“发动机维修”的频率更高，这将推高成本，这对JSF计划来说是一个长期的痛点。但美部长估计，在F-35计划中添加第二台发动机的研发将更加昂贵，在F-35的剩余50年寿命内，成本将增加400亿美元。

美军表示，AETP发动机“始终旨在”为NGAD等六代战斗机提供动力。

“全新的技术带来了巨大的风险。”在指望AETP为F-35提供动力之前，必须进行“大量的验证”。在美军看来，“AETP不适合F-35。”但普惠表示，该公司对有两个选择来为F-35提供发动机感到“兴奋”。

F135团队从AETP借用他们所能借的东西，因此由此产生的EEP产品“适合所有伙伴国家”。它还需要提供维持成本优势，并以“非常低的风险方式投入生产”。

据美航空执行副总裁称，F-35的制造商洛马与通用电气和普惠合作进行AETP研究。他说，洛克希德产生了对战斗机动力的要求，但在发动机选项中没有最喜欢的。Block 4需要更多的电力和冷却，但他对如何实现这一点一无所知。

发动机和机身集成分析“总是在工作中......它是反复出现的”。“我们一直在寻找提高战机燃油效率的方法。”

他表示，洛克希德“从第一天起”就一直是AETP的“积极参与者”。在过去的八年里，这些公司一直在合作——但不限于——“以确保我们的设计与他们的战机集成，而不仅仅是在2011年F136结束时。”

美空战司令部司令表示，在升级的F135和AETP之间有选择必须在“能力、能力和可负担性”的背景下进行权衡。我们将通过衡量它，并提出正确的解决方案。”

即使空军采用AETP解决方案，仍然需要增强的F135来确保“每架战斗机都有覆盖”。

现在有700架F-35在飞行，未来五年每年还会多有100多架F-35，在美军安装先进发动机之前，这1200架飞机仍然需要旧发动机。

无论空军和F-35合作伙伴对F-35发动机做出什么决定，美空军参谋长坚称，继续推进研究至关重要，“以确保我们将来有选择”。美国国会关于在F-35中使用新发动机技术的措辞“与我们正在努力做的事情完全一致”，以使F-35“更实惠，并使维持成本更合理”。