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美国空军已提议在2024 财年取消自适应发动机过渡计划(AETP),将世界上第一台自适应涡扇发动机的命运交给国会。普惠公司支持空军升级F135发动机电源模块和热管理系统的决定,但通用电气(GE)公司正在游说国会将AETP计划至少延长一年。通用电气先进产品部副总裁兼总经理David Tweedie于5月2日在公司位于俄亥俄州埃文代尔的工厂告诉记者,已经开始对第二台XA100进行第三阶段测试。
GE公司现在的目标是在2024财年完成A100发动机生产版本的详细设计评审,这将从名称中删除试验性“X”前缀。尽管GE公司长期以来一直将XA100描述为“生产代表性发动机”,但运营型还需要进行多项更改,其中包括更轻的硬件和新的全权限数字发动机控制 (FADEC) 系统,取代前两个XA100实验型中从已取消的F136计划中借用的计算机化点火和控制系统。
自适应发动机有望实现涡扇发动机性能的下一个突破:增加4000磅(1.8吨)推力,或者根据任务需要将F-35A战斗机的航程增加360海里(667千米),同时机载电子设备的冷却能力提高四倍以上。虽然F135发动机能以14千瓦的冷却能力满足原始要求,但Block 4版本的F-35A中的新航空电子设备和传感器升级需要47千瓦。XA100的第一个型别可以提供高达62千瓦的冷却功率,并有望达到80千瓦。
为了证明这些能力,GE公司获得了允许记者和专家进入“高空台实验室44”(Altitude Test Cell 44)参观的批准。
第一台XA100发动机的拆卸件摆放在实验室的地板上。发动机风扇框架部分揭示了三气流、自适应涡扇技术的革命性几何形状,框架由一系列圆形通道雕刻而成。首先,一个大约8英寸(20厘米)直径的内涵道将风扇吸入的空气直接引入发动机核心机;在内涵道外,直径大约为2英寸(5厘米)的通道引导绕过核心机的气流,即旁路流;最后也是最重要的是第二个类似大小的涵道环绕着第一股旁路流。通过在巡航飞行期间打开一个阀门将空气释放到该涵道中,XA100可以显著增加核心机周围的旁路气流。
在风扇框架旁边,GE公司布置了两种用于低压涡轮第二级的叶片,一种由金属制成,另一种由陶瓷基复合材料(CMC)制成。金属叶片在普通战斗机发动机中暴露在高达2400°F(1316°C)的温度下,其边缘有数十个小孔,可让冷却空气流过叶片,有助于将叶片表面温度降至1900°F(1038°C)。相比之下,CMC叶片虽然是固体,但重量却轻了30%,其材料特性能够在没有主动冷却的情况下承受废气的热量。
XA100大约10%的重量来自增材制造部件,包括使用传统制造工艺无法制造的复杂预冷器和热交换器。
在实验室内看不到的是FADEC中控制复杂自适应旁路流量的软件。经过16年的模拟,算法已经成熟。GE公司表示,该软件曾经需要数小时来处理发动机巡航和冲刺模式之间的转换,现在可以根据油门输入进行即时和无缝的切换。