李治 2022-09-19发布 阅读:839次 ⋅ F-35  数字空军   ⋅
导读:为了深入理解数字工程,工业4.0研究院围绕“数字空军”,开展多方位的梳理分析,计划撰写100篇文章,发布在“数字孪生战场”公众号。本文是第18篇文章,介绍F-35战斗机现代化举措。

2022年9月12日,通用电气(GE)宣布,它已成功完成 F-35战斗机自适应发动机过渡计划(AETP)的最后一次重大测试,这是美军为了推动F-35战斗机现代化改造的一项计划,对提升F-35战斗机的性能有很大的意义。

F-35战斗机目前使用普惠公司的 F135 发动机。2011 年,美国国防部取消了GE制造第二台发动机的计划,为国防部最大的采购计划留下了一个供应商。

美国空军、海军陆战队和海军都在购买第五代战斗机的变体,许多美国盟友和合作伙伴也是如此。新发动机适用于空军的 F-35A 和海军的 F-35C,但不适用于海军陆战队的 F-35B,后者是一种具有不同发动机要求的短垂直起降飞机。

与此同时,普惠正在为其现有发动机(F135 增强型发动机套件)提供升级,而不是设计一个全新的发电厂。

美国空军官方介绍,自适应发动机过渡计划 (AETP) 正在生产可用于飞行的三流自适应发动机原型,以提高性能和能力。通过依靠可以在发动机核心和旁路气流之间动态调节的第三股气流,自适应发动机可以在战斗条件下提供更大的推力,并在巡航条件下提供更高的燃油效率。

在 F-35A 上部署自适应发动机将使空中动力具有更大的推力和航程,减少加油机的需求,并为热管理提供额外的冷却空气。AETP 利用自适应多功能发动机技术 (ADVENT) 计划和自适应发动机技术演示 (AETD) 计划。

该计划可能耗资高达 60 亿美元,这可能会减少五角大楼能够购买的 F-35 的数量。

美国空军部长弗兰克·肯德尔曾表示,“我不想继续在我们不会开发和投入生产的引擎上花钱,我们只需要做出决定,决定做什么,然后继续做下去。”

据数字孪生战场实验室了解,GE在自适应发动机过渡计划上经历了以下里程碑:

  • 2016 年 6 月,在竞争之后,获得了两份 AETP 合同中的一份;

  • 2019 年 2 月与美国空军完成详细设计;

  • 2020 年 12 月在俄亥俄州埃文代尔启动世界上第一台飞行重量、三流自适应循环发动机的测试,这是 GE 和美国空军历史上仪表化程度最高的发动机测试;

  • 2021 年 8 月在俄亥俄州埃文代尔开始第二次发动机测试;

  • 2022 年 3 月在 AEDC 开始对 AETP 发动机进行首次测试;

  • 2022 年 8 月在 AEDC 完成 AETP 测试和数据收集。

GE爱迪生工厂副总裁大卫·特威迪表示,“这台发动机不是一个概念、提议或研究计划。这是一种飞行重量、与产品高度相关的发动机,它将为 F-35 提供 30% 的航程,超过 20% 的加速,任务系统的增长可以利用 F-35 的升级及更高版本的全部功能。”

他补充说:“我们现在准备过渡到工程和制造开发计划,并在本世纪末之前将这种发动机与 F-35 一起带到战场。”

工程和制造开发阶段是生产前采购过程的最后一步。美国空军官员曾表示,他们希望在 2030 年的时间范围内部署该发动机。

XA100 结合了三项关键创新,实现了战斗推进性能的代际变革:

  • 一种自适应发动机循环,提供最大功率的高推力模式和最佳燃油节省和滞留时间的高效模式

  • 第三流架构提供热管理能力的阶梯式变化,使未来的任务系统能够提高战斗力

  • 广泛使用先进的组件技术,包括陶瓷基复合材料 (CMC)、聚合物基复合材料 (PMC) 和增材制造

这些革命性的创新将推力提高了 10% 以上,将燃油效率提高了 25%,并提供了显着更高的飞机散热能力,所有这些都在与当前推进系统相同的物理范围内。

GE 的发动机经过独特设计,可安装在 F-35A 和 F-35C 中,无需修改尾钩。

XA100 改进的燃油效率可显着减少碳排放,并将使用任何美国空军批准的可持续航空燃料。

普惠重申其立场,即其提议的对 F135 的整体升级,它称之为增强型发动机套件,或 EEP,对于 F-35战斗机来说将是比自适应发动机更好的方法。

EEP“为所有 F-35 运营商提供最快、最具成本效益、最低风险的途径,以全面启用 Block 4 功能,同时为纳税人节省 400 亿美元的生命周期成本,并建立在经过实战测试的架构之上,飞行次数超过 100 万次数小时的可靠运行,”普惠说。“新发动机将花费数十亿美元,带来不必要的安全风险,破坏与主要国际合作伙伴的联盟,而且迟到了。”

普惠表示,它致力于继续开发自适应发动机技术,但认为它更适合预计在未来十年内推出的第六代下一代空中优势系统系列。



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