国内外军用航空发动机技术发展报告
国内外军用航空发动机技术发展报告
随着全球军事技术的不断发展，军用航空发动机技术作为现代战争中的关键装备，其发展水平直接关系到国家的国防实力。本文将为您详细解析当前国际上主要军事强国在下一代战斗机和战略轰炸机发动机领域的最新进展，以及中国在这一领域的研发动态。
国外下一代战斗机发动机进入详细设计阶段
针对下一代战斗机用自适应发动机的研发，国际上目前已形成美国、法国/德国/西班牙联合团队、英国/日本/意大利联合团队、俄罗斯、中国等5个团队，其中美国处于绝对领先发展的地位，已进入详细设计阶段。同时，俄罗斯AL-51F-1发动机将于2024年配装苏-57战斗机交付空天军。
美国NGAP已进入详细设计阶段
2023年5月，美空军招标文件明确指出计划2024年正式授出工程和制造发展（EMD）合同，标志着美国空军正式启动了NGAD平台的工程研制方案征集与选择流程。
NGAD平台计划取代F-22，兼具对空和对地攻击能力，将增强杀伤力、远航久航能力、战场生存力、装备互用性和环境适应性，从而满足强对抗作战环境需要，将于2030年投入使用，并计划采购200架。
NGAD平台的配套动力研发项目为下一代自适应推进（NGAP），NGAP发动机将在自适应发动机转化（AETP）项目的技术基础上研发，由GE和PW竞争研发，2023年GE公司预研方案XA100自适应发动机进行了第三阶段试验，PW公司的正式方案完成了数字初始设计评审（PDR），在2024年均进入了详细设计方案。
GE公司预研方案XA100自适应发动机
法国/德国/西班牙联合团队的动力已形成两个方案
欧洲未来空中作战系统（FCAS）项目由法国、德国和西班牙合作。FCAS包括下一代战斗机（NGF）、下一代欧洲战斗机发动机（NEFE）等5个组成部分。NGF预计将是一种大型双发隐身多用途战斗机，约30t，能够从航母上起飞。NGF计划将在2029年进入工程研制阶段，2040年服役。
NEFE由欧美特公司（赛峰集团和MTU公司各占50%的股份）作为主承包商，西班牙ITP Aero公司参与研究。赛峰集团负责整体设计集成、热端部件和控制系统开发，MTU公司负责冷端部件，并提供维护、修理和大修（MRO）服务，ITP Aero公司负责开发低压涡轮和喷管等工作。发动机推力约为120kN，涡轮前温度可达2100K，计划在2024—2026年做出正式研发决策。
2023年11月，欧美特公司提出两种NEFE方案：一种是常规涡扇发动机，另一种是自适应发动机，自适应方案具有更大优势并有望成为NGF的最终选择，常规涡扇方案可作为低研发风险的备选方案。
英国/日本/意大利联合团队的下一代战斗机动力持续推进
2022年12月，英国、日本和意大利宣布共同研发下一代战斗机项目GCAP。GCAP计划于2027年首飞，2035年服役。
GCAP飞行验证机由2台EJ200发动机提供动力，正式发动机将由英国罗罗公司、日本石川岛播磨重工（IHI）和意大利Avio公司合作研发，在2026年做出有关进入完整开发计划的关键决定。新发动机将比现役发动机产生更多的电力，以支持飞机能够使用激光和其他定向能武器，采用自适应技术，并测试采用新的数字设计工具和新的制造技术以加快研发速度。
俄罗斯为下一代战斗机研发自适应发动机
俄罗斯留里卡设计局正在为下一代战斗机研发自适应发动机“产品333”，将采用高性能材料，如先进陶瓷、复杂的电气系统以及新型的三涵道结构。第三涵道在需要高推力时关闭，巡航时打开，旨在节流模式下减少高达5%的燃油消耗，极大地提高了不同飞行模式下的燃油效率，同时增加了散热能力，这对于下一代战斗机开发的电子战系统和激光武器至关重要。留里卡设计局表示，该型发动机可能要到2035年才能生产出来。
“产品333”三涵道发动机验证机
国内自适应发动机研发进展网络推测
根据自媒体报道，早在2018年有关媒体曾报道中国航发型号总师刘永泉的先进事迹，文中在提及国产新一代自适应变循环发动机研制进展时称，国产新一代发动机已经进入“关键技术整机验证阶段”，为歼20改进和发展六代机打下了基础。文中提到国产新一代自适应变循环发动机已经重点攻克了“高负荷、高效率、高稳定压气机”、“高升温、高稳定环形燃烧室”、“高耐温、高效率涡轮气动和冷却”等技术，并且广泛采用了新材料、工艺，解决了核心机部件匹配技术，这表明国产新一代自适应变循环发动机已经完成前期技术预研、部件试制和核心机研制，将进入发动机技术验证机研制阶段。这无疑将进一步扭转中国六代机在研制进度上相比美国的落后态势。
国外战略轰炸机发动机技术迭代升级
用于B-52换发的F130初步测试即将完成
2023年3月，罗罗公司开始为B-52轰炸机测试F130发动机。项目的开发主要集中在将发动机与B-52的机翼、短舱和驾驶舱控制集成方面。新发动机的项目成本可能上涨50%，预期燃油效率也有所降低，从之前的目标（比当前TF33发动机降低30%）降至约20%。F130发动机基于运行时间超过3000万小时的公务机动力BR725发动机改型开发，预计未来将交付600多台新发动机。F130发动机预计能将B-52的使用寿命延长30年，提高耐用性和性能。罗罗公司计划2024年年初开始F130发动机的关键设计审查。B-52H轰炸机换装F130发动机后，将被命名为B-52J，首批将于2026—2027年交付，2030年达到初始作战能力，并服役至2050年后。
用于B-52轰炸机换发的F130发动机
基于NK-32-02发动机改型的PAK DA持续研发
2023年12月，俄罗斯国家技术集团宣布完成用于测试下一代轰炸机未来战略轰炸系统（PAK-DA）的测试基地与综合试验台的开发工作。PAK-DA于2009年开始工程研制，2012年完成初步设计评审，2019年完成最终设计评审，2020年开始首架原型机组装，其配套动力为“产品RF”，由俄罗斯联合发动机制造集团（UEC）下属的库兹涅佐夫设计局提供，据推测是基于图-160M的NK-32-02发动机改进研发，并可能借鉴了民用发动机PD-14的相关先进技术。PAK-DA预计于2024年首飞，2028—2029年开始批量生产。
国内战略轰炸机发动机进展网络推测
根据自媒体报道，随着轰-6K的问世，这款轰炸机不再被视为低端落后的装备，而是成为了一种颇具现代化气息的空中打击平台。然而，近来轰-6K系列的生产面临了一些挑战，主要是受俄乌战争影响，轰-6K所需的D-30KP2型发动机其性能也已有些勉强，但已供应中断。
借鉴美国B-52轰炸机的换发升级，历经多次换发的轰-6系列已经证明了这种升级的可行性和必要性。轰-6最初使用仿制苏联的涡喷-8发动机，后来换装了D-30KP2。随着D-30KP2发动机供应中断，现在需要寻找新的替代方案，而涡扇-20发动机可能是一个合适的潜在选择。
考虑到涡扇-20发动机的体积较大，这可能会对轰-6内部空间产生影响。毕竟，轰-6的发动机设置在机身内部，空间有限。因此，将涡扇-20发动机作为轰-6K的新动力系统需要克服一定的技术难题。
尽管涡扇-20并不是最理想的选择，但目前来看却是最现实的替代方案。现代航空设计常常需要在硬件限制和用户需求之间找到平衡，只要不超出硬件限制，就是资源投入多寡的问题。因此，涡扇-20发动机可能是能够帮助轰-6K开启新生涯的关键。