美国第六代战机F47配套航发XA103数字孪生进展

近日，美国航发生产商，第六代战机F - 47的配套发动机供应商普惠在其官网上发表了一篇八股报道，披露了目前F - 47配套航发XA103自适应变循环发动机的最新进展。

在美国空军的军代表团见证下，数字工程的力量展示开始了。

RTX技术研究中心的一个团队启动了一个数字模型，代表一种自适应发动机架构——该架构能够按需变化以提升速度或燃油效率。数百个数字传感器追踪其性能的各个方面。

然后，团队随机关闭了一台。

通常，要确定是哪一个并确定它测量的是什么，需要几个小时。数字设计使团队能够在几分钟内完成这项工作。

新方法的优势显而易见。

“这种能力带来了许多兴奋，”普惠自适应计划验证主管Alan·Seipt说，“它不仅仅是存在于某人的脑海中，或者一堆积满灰尘的活页夹，你必须翻阅才能找到连接位置。它是一个数字工具，只需几个按钮，你就能了解自己的位置，做出真正的决策。”

这是普惠公司（RTX旗下）通过在全数字化环境中设计原型引擎XA103而解锁的众多优势之一。他们认为最大的好处是快速获得空军所需的发动机，以保持主导地位。

“美国对全球任何战斗的平等都不感兴趣，”普惠公司下一代自适应推进（NGAP）项目负责人Alex·Johnson说。“你真正想创造的是制空权和制空权——而你必须至少领先任何潜在对手几年，最好是几十年。”

什么是下一代自适应引擎？

迄今为止，军用飞机发动机已根据平台需求进行优化。例如，隐身飞机上的发动机设计得较少被雷达探测——这与攻击战斗机的发动机截然不同，后者的主要需求是最大推力。

自适应引擎颠覆了这一概念。它们能够根据当下需求在飞行中重新配置自己——例如从高推力切换到高效率。

这点重要性在于：它能在不牺牲耐用性的前提下，提供隐身、动力和热管理、推力和效率，使军方在设计任务时拥有更多灵活性和更少妥协。空军正期待下一代自适应推进发动机为数十年军事飞行奠定基础。

普惠拟议的发动机不仅满足这些需求，还将满足其他飞机的需求。

数字化如何满足需求

数字设计解决了历史上阻碍发动机开发的沟通问题。在一个典型的项目中，多达1500名工程师会与数百家供应商、数十个软件平台甚至纸质文档合作。他们无法将信息整合到一个所有人都能看到的地方。

普惠通过数字协作环境解决了这个问题。工程师现在拥有类似仪表盘的界面，团队可以实时共享信息并协作。他们的目标是以减少错误、更早发现问题、缩短周转时间并改善内部团队、供应商与空军之间的沟通方式开发XA103。

数字协作环境将公司数十年来的计算机辅助设计工作整合起来，以取得更大的成果。Johnson说：“我们现在正在经历的数字化转型中，正在更加集中地努力连接这些数字工具，使它们相互优化。”

团队于2025年初完成了项目的详细设计审查，目前正准备制造原型机，该原型将持续测试和完善，直到预计2020年代末进行地面测试。

数字协作工作空间只是团队以不同方式工作的方式之一。他们还通过在设计流程更早时进行测试和验证，而不是在发动机设计完成后才添加测试仪表，从而节省了时间。

该项目的另一个关键组成部分是其基于模型的系统，即包含所有相关程序细节和数据的三维数字模型。这将简化报告，因为多年测试数据将整齐存储，易于模型访问，也方便团队成员在项目中上手。

“我们目前的引擎由2000多个仪器传感器组成——每个都有自己的小故事，以及它们为何被需要。过去，你会有一个亲身经历过这一切的人，”Seipt说。“现在，即使有新加入的人员，没有经历过过去四五年与该测试资产的历史，他们也可以直接投入，立即提供那些影响分析。”

基于模型的系统也将有助于简化供应链流程。普惠供应链团队的Chris Scott正在培训约200家供应商，进行基于模型的制造和检验定义——这是一种将制造数据集成3D模型，而非传统的纸质蓝图的方法。由于模型可机器读取，供应商无需用软件重制纸质蓝图，这意味着翻译错误更少，且他们可以在收到普惠提供的技术数据包后立即开始工作。

行业研究表明，使用基于模型的技术，订单接收到交付的时间可以缩短一半。

“信息的人工交接很多。基于模型的制造和检验定义实际上侧重于自动化许多这些流程，”Scott说。“我们希望摒弃数据挖掘活动，真正专注于实时掌握相关信息做出决策。有很大机会加快流程，更快上市。”

普惠计划采用数字化车间自动化制造——正如其已在多个地点实施的那样，包括北卡罗来纳州阿什维尔用于翼型生产，以及俄克拉荷马城的维护、修理和大修。

重现F119的体验

数字化流程的转变使空军更容易与普惠合作——这在1990年代F - 22猛禽战斗机F119发动机开发期间，双方都享有这一优势。

“他们不仅希望发动机性能更好，更希望与我们团队的互动能再次获得那种体验，”Johnson说。“我们在启动这个项目时就铭记于心，数字工具也让我们能够更好地实现这一目标。”

数字协作环境使空军能够随时通过机密系统访问项目文件并提供反馈。这种透明度，加上普惠在军用发动机领域的历史，增强了信任，展现了团队致力于快速提供新能力的决心。

“我们正在制造可能是地球上最复杂的机器，但它们也是地球上最可靠的机器之一，”Johnson说。“这很重要，因为我们的团队致力于确保战士拥有完成任务并安全回家所需的一切。你要确保它能正常工作，也要确保按时完成——普惠就是你能买到那台可靠发动机的地方。”