美國第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)綜述

梁春華，索德軍，孫明霞

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽110015）

美國第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)綜述

梁春華，索德軍，孫明霞

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所，沈陽110015）

通過對(duì)美國政府報(bào)告、科研報(bào)告、會(huì)議論文、期刊論文、動(dòng)態(tài)信息的搜集、消化與分析，針對(duì)美國第6代戰(zhàn)斗機(jī)，歸納其超聲速巡航與作戰(zhàn)、超常規(guī)機(jī)動(dòng)、超級(jí)隱身、超遠(yuǎn)程打擊、超越物理域和信息域的實(shí)時(shí)控制等戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)需求，總結(jié)其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的大推力（推重比）、低油耗、超隱身、高機(jī)動(dòng)、低費(fèi)用等要求，并分析了其發(fā)動(dòng)機(jī)可能采取的變循環(huán)、高綜合性能、低信號(hào)特征、矢量噴管、熱管理等關(guān)鍵技術(shù)，得出了第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)大量關(guān)鍵技術(shù)需要深入驗(yàn)證，形成產(chǎn)品還需較長時(shí)間的結(jié)論。

第6代戰(zhàn)斗機(jī)；戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)；變循環(huán)；智能；隱身；矢量噴管；航空發(fā)動(dòng)機(jī)

0　引言

美國配裝F119-PW-100發(fā)動(dòng)機(jī)的第5代重型戰(zhàn)斗機(jī)F-22于 2002年投入部隊(duì)使用，配裝F135-PW-100發(fā)動(dòng)機(jī)的第5代輕型戰(zhàn)斗機(jī)F-35進(jìn)入小批量生產(chǎn)，標(biāo)志著第5代戰(zhàn)斗機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的研制已經(jīng)基本完成。

與此同時(shí)，美國政府利用X驗(yàn)證飛行器開發(fā)、驗(yàn)證新的飛機(jī)方案，以及利用綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)（IHPTET）和通用的經(jīng)濟(jì)可承受的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)（VAATE）等技術(shù)研究計(jì)劃開發(fā)和驗(yàn)證新技術(shù)，開始論證和籌劃下1代（第6代）戰(zhàn)斗機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)方案，以使武器系統(tǒng)更高效、更機(jī)動(dòng)、更致命和更經(jīng)濟(jì)，進(jìn)而持續(xù)保持空中優(yōu)勢和響應(yīng)軍方日益提高的要求。綜合美國國家級(jí)政府文件（《美國空軍2020年愿景》、《美國航空航天倡議》、《美國國防部空間科學(xué)與技術(shù)戰(zhàn)略》）描述和國防領(lǐng)域?qū)＜已芯拷Y(jié)論，基本可以明確：對(duì)未來武器裝備的宏觀需求是全球到達(dá)、快速打擊、持久攻擊、持久且快速反應(yīng)的情報(bào)/監(jiān)視/偵察（ISR）、多任務(wù)機(jī)動(dòng)、靈活的保障等；對(duì)第6代戰(zhàn)斗機(jī)的基本要求可能為可選有人與無人駕駛和具備超聲速巡航與作戰(zhàn)、超常規(guī)機(jī)動(dòng)、超級(jí)隱身、超遠(yuǎn)程打擊、超越物理域和信息域的實(shí)時(shí)控制等能力；對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)的基本要求可能為超大推力與推重比、超低油耗、超級(jí)隱身、超機(jī)動(dòng)、長耐久（壽命）、超低費(fèi)用。因而，美國的第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可能的結(jié)果是：以高效高耐久核心機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)大推力與高推重比；以低壓自適應(yīng)部件和智能控制，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)適應(yīng)性與低油耗；以高隱身結(jié)構(gòu)的進(jìn)口和噴管與超級(jí)隱身材料，實(shí)現(xiàn)超級(jí)隱身；以增加矢量控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高機(jī)動(dòng)性；借鑒預(yù)研與型號(hào)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)長耐久和超低費(fèi)用。

1　突出發(fā)展核心機(jī)技術(shù)，適應(yīng)超距離和超時(shí)限打擊要求

作為戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的技術(shù)指標(biāo)，推力和耗油率直接影響著戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)半徑、加速性、爬升率、持續(xù)轉(zhuǎn)向力、最大平飛速度等核心性能。由于必須在性能、質(zhì)量、可靠性、耐久性、成本等要求下綜合平衡，加之采用相對(duì)復(fù)雜的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，在原理方面沒有重大突破的情況下，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)推力和耗油率等關(guān)鍵性能指標(biāo)雖有一定的提升空間，但空間已經(jīng)不大。按自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃的目標(biāo)，與第5代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力可能增大10%，耗油率可能降低25%左右，亞聲速戰(zhàn)斗機(jī)航程延長30%，待機(jī)時(shí)間延長70%；超聲速戰(zhàn)斗機(jī)航程延長40%，待機(jī)時(shí)間延長80%。

這些指標(biāo)的提升需要提高渦輪進(jìn)口溫度（達(dá)到2200～2400 K）和總增壓比（達(dá)到30以上）等發(fā)動(dòng)機(jī)熱力循環(huán)參數(shù)；需要縮小核心機(jī)，減小風(fēng)扇直徑；增大單位推力和使核心機(jī)的單位功率生成能力最大。而增大單位推力會(huì)對(duì)單位耗油率造成不利影響，通過以下措施解決這一問題：在提高級(jí)負(fù)荷的同時(shí)，提高部件效率；采用變循環(huán)部件；減少冷卻空氣消耗量；采用先進(jìn)的熱管理方案；采用低損失的加力燃燒室和燃料噴射系統(tǒng)。

為了獲得所需的高部件效率，將采用以下新設(shè)計(jì)：（1）采用更加先進(jìn)的3D穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)氣動(dòng)設(shè)計(jì)；（2）采用主動(dòng)壓氣機(jī)喘振控制，在不犧牲氣動(dòng)特性的前提下改善可操作性；（3）采用與主動(dòng)間隙控制相結(jié)合的部件熱力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使間隙最小和補(bǔ)償性能衰減。

為了提高熱力機(jī)械負(fù)荷，將引入以下新穎結(jié)構(gòu)：（1）風(fēng)扇和高壓壓氣機(jī)整體葉環(huán)；（2）采用包括預(yù)冷冷卻方案在內(nèi)的新高壓渦輪冷卻方案；（3）采用新的短長度的加力燃燒室方案；（4）采用功率最佳化的附件結(jié)構(gòu)，包括電驅(qū)動(dòng)的泵和作動(dòng)器、完全一體化的電子起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、磁力軸承方案，將能在降低燃料消耗和減輕質(zhì)量的同時(shí)提高可靠性和可維護(hù)性，進(jìn)而降低壽命期費(fèi)用。

為了提高熱力機(jī)械負(fù)荷，將引入以下先進(jìn)材料：（1）采用耐704℃以上的壓氣機(jī)輪盤材料，打破最大壓縮比為50的限制值；（2）采用先進(jìn)的鈷基合金、陶瓷、陶瓷基復(fù)合材料或更好的熱障涂層技術(shù)，消除對(duì)熱端部件溫度的限制；（3）采用先進(jìn)的隱身材料與方法，提高隱身能力；（4）采用輕質(zhì)和多功能材料，大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量。

2　突出發(fā)展變循環(huán)技術(shù)，適應(yīng)超遠(yuǎn)程作戰(zhàn)要求

美國空軍要求第6代戰(zhàn)斗機(jī)在具備高速持續(xù)和沖刺飛行能力的同時(shí)，還具備遠(yuǎn)程和長航時(shí)能力，即要求發(fā)動(dòng)機(jī)具備高低速都能飛、高低速都省油，并且具有極高的經(jīng)濟(jì)可承受性。受部件和系統(tǒng)技術(shù)的限制，常規(guī)循環(huán)可能難以滿足未來擴(kuò)大的使用范圍、多種任務(wù)等需求，因而需要在高、低速等各種飛行和工作狀態(tài)下都具有良好性能的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。采用變循環(huán)技術(shù)，當(dāng)戰(zhàn)斗機(jī)亞聲速巡航時(shí)采用渦扇工作模式，超聲速巡航時(shí)則采用渦噴工作模式，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍拓寬、不同飛行狀態(tài)下工作效率提高，使第6代戰(zhàn)斗機(jī)既能亞聲速巡航飛行，又能進(jìn)行Ma=3～6不開加力超聲速巡航飛行。目前，美國預(yù)研的典型第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)包括以GE公司的自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)和PW公司的PW9000發(fā)動(dòng)機(jī)。

圖1　GE公司“3流道”渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

GE公司的變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了“3流道”技術(shù)，即在傳統(tǒng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)流道和外涵道流道的基礎(chǔ)上增加由自適應(yīng)風(fēng)扇產(chǎn)生的第3個(gè)外流道，如圖1所示。它在COPE布局上又增加了 1個(gè)“Flade （fan-on-blade接在轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)扇）”級(jí)，即在發(fā)動(dòng)機(jī)外圍又增設(shè)第3個(gè)外流道。第3外流道被關(guān)閉，可增大起飛和超聲速階段的推力；被打開，能降低巡航和留空時(shí)的耗油率。這種設(shè)計(jì)能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低速和高速巡航時(shí)都保持較高的效率。第3外流道相對(duì)涼爽的空氣可用于冷卻熱端部件，減少紅外特征信號(hào)；被注入核心機(jī)或加力燃燒室，可以增大推力。此外，增加第3流道可極大改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理及進(jìn)氣道壓力恢復(fù)能力，減小發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣流阻力，提高氣動(dòng)效率，從而減小安裝阻力，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，還可以為戰(zhàn)斗機(jī)提供額外的冷卻空氣。這不僅為未來軍民用飛機(jī)帶來航時(shí)、航程、速度和隱身等方面的巨大收益，同時(shí)可以滿足傳感器、武器和通信設(shè)備對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率提取的更高要求。美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）預(yù)計(jì)，自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率將比F135發(fā)動(dòng)機(jī)的提高25%，可以使飛機(jī)的作戰(zhàn)半徑增加25%～30%，續(xù)航時(shí)間延長30%～40%。其關(guān)鍵技術(shù)包括：單獨(dú)可變流量和壓比的輔助風(fēng)扇；高溫多轉(zhuǎn)子機(jī)械系統(tǒng)；高剩余功率、流量和壓比可變的核心機(jī)；可在大流量范圍工作的高效渦輪；綜合的熱管理技術(shù)；進(jìn)/排氣綜合改進(jìn)技術(shù)。

PW公司的PW9000發(fā)動(dòng)機(jī)是以F135和“靜潔動(dòng)力”PW1000發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，采用變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)和自適應(yīng)風(fēng)扇技術(shù)，如圖2所示。

圖2　PW9000發(fā)動(dòng)機(jī)

3　突出發(fā)展低信號(hào)特征技術(shù)，適應(yīng)超隱身要求

美國政府多年來不惜投入大量的人力、物力和財(cái)力，將發(fā)展隱身技術(shù)當(dāng)成國家“競爭戰(zhàn)略”的基本要素加以實(shí)施，把作戰(zhàn)飛機(jī)達(dá)到高度隱身視為發(fā)明噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一樣的重大飛躍。在發(fā)展F/A-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)之前，美國已經(jīng)研制并使用了F-117隱身攻擊機(jī)和B-2隱身轟炸機(jī)。美國軍方認(rèn)為：隨著各種反隱身技術(shù)的發(fā)展，依靠外形設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)隱身材料實(shí)現(xiàn)低可觀測性的第5代戰(zhàn)斗機(jī)在未來戰(zhàn)場上面臨著極大的威脅，現(xiàn)役隱身作戰(zhàn)飛機(jī)（如F-22戰(zhàn)斗機(jī)和B-2轟炸機(jī)）的技術(shù)優(yōu)勢最多只能維持到2020年左右。為此，第6代戰(zhàn)斗機(jī)在隱身方面的要求將會(huì)比第5代戰(zhàn)斗機(jī)更為嚴(yán)格，需要擴(kuò)大隱身頻段，如增加可見光、紅外、雷達(dá)波的隱身頻段，最終實(shí)現(xiàn)全向全頻段隱身，從而使任何探測設(shè)備無法探測。

隱身技術(shù)實(shí)際很復(fù)雜，僅戰(zhàn)斗機(jī)的雷達(dá)波隱身設(shè)計(jì)就涉及了眾多的關(guān)鍵技術(shù)或相關(guān)技術(shù)，其中包括為飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的大型承載結(jié)構(gòu)發(fā)展先進(jìn)復(fù)合材料和制造工藝、先進(jìn)的雷達(dá)吸波材料（RAM）和應(yīng)用工藝、雷達(dá)散射截面（RCS）精確測量技術(shù)、采用先進(jìn)電傳操縱系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)控制的電子飛行控制系統(tǒng)）為氣動(dòng)不穩(wěn)定的小RCS飛機(jī)提供增穩(wěn)控制、研制發(fā)射信號(hào)不易被敵方捕獲的低截獲概率火控雷達(dá)和無源探測裝置等。作為戰(zhàn)斗機(jī)信號(hào)特征貢獻(xiàn)大戶的發(fā)動(dòng)機(jī)，也必須在進(jìn)氣道、加力燃燒室、排氣噴管、機(jī)體與發(fā)動(dòng)機(jī)一體化方面依靠新的隱身機(jī)理，尋求新的隱身途徑，實(shí)現(xiàn)更寬頻段的雷達(dá)隱身、紅外隱身和目視隱身。除繼續(xù)改進(jìn)和發(fā)展S形進(jìn)氣道、雙斜面外壓式楔形進(jìn)氣道、進(jìn)氣道唇口平面對(duì)直設(shè)計(jì)、進(jìn)氣道格柵、機(jī)體遮擋、吸波材料、吸波結(jié)構(gòu)、傾斜設(shè)計(jì)、鋸齒形設(shè)計(jì)、2元噴管、冷卻設(shè)計(jì)、與機(jī)身結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)等先進(jìn)隱身技術(shù)外，還必須開發(fā)與驗(yàn)證更先進(jìn)的新1代隱身技術(shù)。這些技術(shù)可能包括：有可能實(shí)現(xiàn)寬頻隱身和多光譜隱身的納米材料和綜合飛行器能量管理技術(shù)；能夠?qū)走_(dá)波、紅外和光波都有效的隱身涂料，包括可同時(shí)應(yīng)付多種頻譜的多層或多功能隱身涂料和新型的導(dǎo)電涂層、放射性同位素涂層等；雷達(dá)和紅外等離子體隱身技術(shù)。

4　突出發(fā)展推力矢量技術(shù)，適應(yīng)超機(jī)動(dòng)要求

為滿足戰(zhàn)爭需要，美國軍方要求第6代戰(zhàn)斗機(jī)不僅要具有高空高速性能，而且要具有機(jī)動(dòng)、敏捷和隱身等方面的性能。波音和洛克希德·馬丁公司發(fā)布的第6代戰(zhàn)斗機(jī)概念圖都采用了無尾或V型尾結(jié)構(gòu)，可以滿足作戰(zhàn)戰(zhàn)斗機(jī)常規(guī)機(jī)動(dòng)性、過失速機(jī)動(dòng)性、敏捷性、短距起落、超聲速巡航、隱身等性能需求的推力矢量無疑成為提高戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)動(dòng)能力的重要支撐。

美國雖然已經(jīng)初步驗(yàn)證了軸對(duì)稱推力矢量噴管（AVEN）、俯仰/偏航平衡梁噴管、2元俯仰推力矢量噴管、球形收斂調(diào)節(jié)片推力矢量噴管（SCFN）和全方位軸對(duì)稱推力矢量噴管等機(jī)械調(diào)節(jié)式推力矢量噴管，但高度復(fù)雜的作動(dòng)部件導(dǎo)致其成本和質(zhì)量的增加（據(jù)統(tǒng)計(jì)，高度復(fù)雜的先進(jìn)推力矢量噴管占整個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)質(zhì)量和成本的25%～30%），可能不是最佳選擇。

流體推力矢量噴管需要極少的活動(dòng)部件，具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、隱身特性好、響應(yīng)快、易于冷卻和無封嚴(yán)問題等優(yōu)點(diǎn)，可以使噴管的成本大大降低，可靠性與可維修性提高和使用壽命延長，可能是更好的選擇。而在處于開發(fā)與驗(yàn)證中的激波、反流和喉部偏移等幾種流體推力矢量噴管中，流體喉道偏斜矢量方案兼顧了其他幾種推力矢量方案的優(yōu)點(diǎn)，不但可以進(jìn)行最佳氣流面積控制和推力矢量，而且推力損失較小、推力矢量效率較高，應(yīng)該是優(yōu)先選擇方案。

5　突出發(fā)展熱管理技術(shù)，適應(yīng)高溫輕質(zhì)要求

戰(zhàn)斗機(jī)熱載荷的不斷增加需要采用更加有效的冷卻方法，戰(zhàn)斗機(jī)隱身要求必須減少外開口蓋和熱排放，盡量減少使用沖壓空氣，使用具有質(zhì)量輕、體積小、溫度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)的燃油作為冷源，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機(jī)拋棄了許多現(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)所采用的接口溫度控制方案，采用了以燃油為熱沉的綜合環(huán)境控制/熱管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了燃油的散熱能力，不但把機(jī)體的燃油熱管理系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油熱管理系統(tǒng)綜合在一起，而且把環(huán)境控制系統(tǒng)的熱負(fù)荷也納入燃油冷卻對(duì)象，促進(jìn)了機(jī)載機(jī)電系統(tǒng)的綜合化。

第6代戰(zhàn)斗機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)熱管理系統(tǒng)的要求更高，要求采用更低溫度冷卻介質(zhì)（空氣、燃油、氫和水等）的預(yù)冷冷卻先進(jìn)熱管理技術(shù)?，F(xiàn)役戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度基本處于1600～1950 K，考慮到燃燒室的不均勻性，渦輪內(nèi)局部溫度會(huì)高達(dá)2000 K以上，第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪內(nèi)局部溫度還將有所提高。考慮到材料耐溫水平以5 K/a的速度發(fā)展，還需要新型高效冷卻技術(shù)。預(yù)冷冷卻采用少量的冷卻空氣能夠達(dá)到極好的冷卻效果，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的總效率提高、單位推力增大，允許通過提高渦輪進(jìn)口溫度來改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能（推重比），或在同樣的溫度下延長發(fā)動(dòng)機(jī)部件的壽命，并且能夠降低燃燒室的排放及對(duì)先進(jìn)材料的需要；如果將預(yù)冷空氣用于冷卻噴管，可以降低噴管表面溫度，改善發(fā)動(dòng)機(jī)隱身性，進(jìn)而提高戰(zhàn)斗機(jī)生存性。為了進(jìn)一步提高燃油的散熱能力和熱穩(wěn)定性，美國空軍已經(jīng)研制出了1種改善JP8燃油熱穩(wěn)定性的添加劑，把它添加到JP8燃油中可以使燃油溫度在升高56℃時(shí)仍具有良好的熱穩(wěn)定性，使散熱能力提高50%，這為燃油系統(tǒng)采用綜合控制布局創(chuàng)造了條件。但是，采用預(yù)冷冷卻需要增加換熱器，以將冷卻空氣的熱量交換給燃油，使發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜性增加、部件數(shù)增多、質(zhì)量增大、易損性加大，使戰(zhàn)斗機(jī)燃油的熱負(fù)荷增加，進(jìn)而增加發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)、使用和保障等費(fèi)用。另外，經(jīng)過加溫的氣/液二相燃料對(duì)燃燒室的燃燒與排放等也會(huì)帶來很大的影響。因而需要開發(fā)輕質(zhì)、低阻、高緊湊度、高效的空氣－空氣冷卻器和空氣－燃油冷卻器的結(jié)構(gòu)、傳熱、安全防護(hù)、制造、試驗(yàn)驗(yàn)證等技術(shù)等。

6　突出發(fā)展飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)一體化技術(shù)，適應(yīng)提高性能的要求

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、噴管、控制系統(tǒng)等對(duì)飛機(jī)推力的貢獻(xiàn)隨飛行速度的改變變化很大。對(duì)于高空高速戰(zhàn)斗機(jī)，在亞聲速飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生的推力約占總推力的73%；在高速飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)本身只提供17%的推力，進(jìn)氣與排氣系統(tǒng)提供83%的推力。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮飛機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的協(xié)調(diào)和相互影響，進(jìn)行進(jìn)氣道/前機(jī)體、噴管/后機(jī)體、飛機(jī)控制/發(fā)動(dòng)機(jī)控制的一體化設(shè)計(jì)，以便獲得最佳的飛機(jī)/推進(jìn)系統(tǒng)組合。

進(jìn)氣道的來流處于前機(jī)身的流場中，故進(jìn)氣道與機(jī)身一體化設(shè)計(jì)的核心任務(wù)是合理地安排進(jìn)氣道與機(jī)身的相對(duì)位置，細(xì)致地設(shè)計(jì)前機(jī)身的流場，使進(jìn)氣道與前機(jī)身均具有優(yōu)良的氣動(dòng)性能。高性能低可觀測性的進(jìn)氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下因素：良好的無機(jī)翼屏蔽的大迎角性能，滿足高的總壓恢復(fù)和低出口流場畸變要求；高效的低空條件下附面層吸除系統(tǒng)，在非低空條件下吸除量可增大；用于高速飛行時(shí)的機(jī)外旁路系統(tǒng)；在小到負(fù)迎角下能承受前體渦的卷入；發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇/壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)金屬面不外露，滿足低可觀測性要求。

噴管/后機(jī)體一體化設(shè)計(jì)的目的是降低阻力，并獲得對(duì)飛機(jī)后部繞流的有利干擾。對(duì)現(xiàn)代高速戰(zhàn)斗機(jī)，要求其在亞聲速和超聲速下均有良好的飛行性能，因此，不僅應(yīng)采用可變幾何截面的進(jìn)氣道，也應(yīng)采用可變幾何截面的噴管。

此外，為了滿足第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，還需大力開發(fā)與驗(yàn)證流體控制、高效大功率能源提取、新型燃料等技術(shù)。

7　結(jié)束語

美國國防部、空軍、海軍等已經(jīng)開始籌劃第6代戰(zhàn)斗機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)的需求論證和方案研究。按照戰(zhàn)斗機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展規(guī)律，希望在2030年以后研制出能夠裝備使用的第6代戰(zhàn)斗機(jī)。但是，根據(jù)美國戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制基礎(chǔ)、近期預(yù)先研究的進(jìn)展，及受變循環(huán)、低信號(hào)特征、矢量噴管、智能控制、先進(jìn)材料、先進(jìn)熱管理等關(guān)鍵技術(shù)的成熟度還不夠高的影響，預(yù)計(jì)進(jìn)入型號(hào)研發(fā)的時(shí)間不會(huì)太快，投入使用時(shí)間可能最早為2035年。目前，中國應(yīng)該結(jié)合已經(jīng)開展的技術(shù)研究，加強(qiáng)分析與借鑒國外的研究成果和成功經(jīng)驗(yàn)，沿著部件－驗(yàn)證機(jī)－工程研制的道路，加快先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展步伐，早日實(shí)現(xiàn)先進(jìn)航空動(dòng)力的跨越式發(fā)展。

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（編輯：趙明菁）

A Review on the Key Technologies of the Sixth Generation Fighter Engines in the US

LIANG Chun-hua，SUO De-jun，SUN Ming-xia
（AVIC Shenyang Engine Design and Research Institute，Shenyang 110015，China）

The strategies and tactics requirements of supersonic cruising and combat，super-maneuver，super-stealth，super long-range strike，real-time control of transcending physics and information region were concluded on basis of collecting，assimilating and analyzing U.S. government report，scientific research report，conference paper，journal paper and new information for the U.S sixth generation fighter to provide reference for the sixth generation fighter development.The requirements of fighter engine from high thrust（thrust weight ratio），low specific fuel consumption，super-stealth，high maneuver and low life cycle cost were summarized.The variable cycle，high performance，high stealth，thrust vectoring nozzle and heat management were analyzed.The research results reveal that a great deal of key technologies from the sixth generation fighter engine are required to be demonstrated deeply and that coming into being may take long time.

the sixth generation fighter；fighter engine；variable cycle；intelligence；stealth；thrust vectoring nozzle；aeroengine

V 235.1

A

10.13477/j.cnki.aeroengine.2016.02.018

2015-04-28基金項(xiàng)目：航空動(dòng)力基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助

梁春華（1968），男，工程碩士，自然科學(xué)研究員，從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)和航改燃?xì)廨啓C(jī)情報(bào)研究工作；E-mail：lllch1234@sina.com。

引用格式：梁春華，索德軍，孫明霞.美國第6代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)綜述［J］.航空發(fā)動(dòng)機(jī)，2016，42（2）：93-97.LIANGChunhua，SUODejun，SUNMingxia. AreviewonthekeytechnologiesofthesixthgenerationfighterenginesinUS［J］.Aeroengine，2016，42（2）：93-97.