美国最近公布了一批未来第6代战斗机F-47的CG演示动画,其中包含普·惠公司研发的XA-103型下一代自适应循环(NGAP)发动机。从相关动画中,不但能够看到美国未来第6代战斗机的大体样貌,甚至还能获取到美军在航空发动机领域的最近进步。而对照普·惠公司的XA-103发动机来看,我国在战斗机用航发上,依然落后美国多达10年之久。
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普·惠是美国著名的航空发动机供应商,曾为F-22A战斗机研发了F-119发动机,开启了第4代大推力涡扇发动机时代;又为美国F-35战斗机提供了F-135发动机;普·惠可谓是以强悍的航空动力技术,力推美国战斗机进入了第5代战斗机时代。而如今,当美军即将迈入第6代战斗机的关键阶段,普·惠又推出了XA-103自适应变循环发动机,让全球看到了这一老牌军事强国旗下的王牌军工企业的技术实力。
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XA-103发动机的结构设计十分新颖,它拥有3个涵道。也就是在传统涡扇发动机的内外涵道之外,又新增了一个可以开启或关闭的外涵道,成为了三流道发动机。由此,在战斗机进入高速飞行阶段时,可以关闭最外层的第3涵道,让发动机以传统涡扇发动机的模式运行,让飞机进入低涵道比的高速飞行模式中;而当战斗机需要进行长时间、大续航的巡航飞行时,则开启最外层的第3涵道,此时战斗机的涵道比增加,可以利用的气流也大大增加,飞机的油耗就会大大降低;同时,在第3涵道开启时,也可以有效为发动机提供冷却降温。
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此外,该发动机还有一个专用的充电模式。也就是在内外两个涵道以正常的涡扇发动机状态运行时,开启第3涵道,使得发动机产生多余的能量为战斗机供电,维持更多电子设备和高功率雷达的运行。为了实现这些先进的设计,该发动机广泛使用了新型材料来提升耐高温性能和可靠性,比如大量使用了陶瓷基符合材料(CMC)、耐高温合金等。
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在一系列先进技术的加持下,XA-103发动机的最大推力高达22-25吨,推重比达到了15-18,且燃油效率比现在的F-119(F22A战斗机的发动机)和F-135(F35战斗机的发动机)要高出25%-30%。甚至,XA-103发动机可以在不开启加力的巡航模式下,就推动F-47战斗机进入2马赫级别的超音速巡航状态。这一性能,即便是目前我国的南北六代机,都羡慕不已。
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当然,有人肯定要问了:以美国目前拖拖拉拉的习惯,XA-103发动机何时才能研发成功呢?其实,早在2024年2月,美国就已经完成了XA-103发动机的初步设计工作,并且完成了设计评审;到2025年初时,普·惠公司就开始了XA-103发动机首台样机的制造工作;预计到2029年完成高空台架测试;2030年完成装机测试,随后就会连同F-47战斗机一起进入批量生产、交付美军使用。
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与美国相比,我国在第六代战斗机上依然使用第5代战斗机的发动机,也就是WS-10C发动机;最多也不过是原计划装备歼-20战斗机的WS-15发动机,依然是推力18吨级的传统大推力涡扇发动机。至于自适应变循环发动机,目前我国还没有突破相关技术。即便是有相关的研发型号,就以我国在WS-10C、WS-15、WS-19等新一代涡扇发动机研发中的坎坷和曲折来看,要完成第6代战斗机使用的自适应变循环发动机研发,恐怕还需要10-20年时间才能取得大的突破。
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毕竟,先进的航空发动机从来不是设计出来的,而是要实际装备飞机、连续飞行10年以上,并且在期间不断的修正设计、提升可靠性、挖掘潜力,才能够真正的发挥出一款发动机的性能来。因此,莫说是新一代变循环发动机了,就连WS-15发动机,恐怕都还需要10年时间,才能真正称得上成熟,困扰中国数十年的航空发动机“心脏病”,恐怕还要20年才能祛除……
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