美國(guó)新一代國(guó)家級(jí)軍用航空動(dòng)力預(yù)研計(jì)劃分析

■ 晏武英/中國(guó)航發(fā)研究院

未來(lái)10年，美國(guó)空軍最高優(yōu)先級(jí)的動(dòng)力預(yù)研目標(biāo)是發(fā)展具有顛覆性的技術(shù)，以大幅改善未來(lái)戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、高超聲速導(dǎo)彈和無(wú)人機(jī)的能量管理和發(fā)動(dòng)機(jī)性能。為此，美國(guó)空軍將啟動(dòng)新的國(guó)家級(jí)軍用航空動(dòng)力預(yù)研計(jì)劃，以降低下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)和保障成本，提高燃油效率和推進(jìn)能力。

美國(guó)新的國(guó)家級(jí)航空動(dòng)力預(yù)研計(jì)劃稱為“支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”（ATTAM）計(jì)劃，它是“綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”（IHPTET）計(jì)劃和“通用經(jīng)濟(jì)可承受先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”（VAATE）計(jì)劃的后繼項(xiàng)目。該計(jì)劃最早于2016年6月25日舉行的美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)（AIAA） “推進(jìn)與能源系統(tǒng)需求”研討會(huì)上，由美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）披露，并在2017年5月召開(kāi)了針對(duì)該計(jì)劃第一階段的預(yù)征詢會(huì)議，向有意投標(biāo)的美國(guó)企業(yè)進(jìn)行了項(xiàng)目說(shuō)明和一對(duì)一咨詢。同年11月7日，AFRL發(fā) 布 了ATTAM計(jì) 劃第一階段跨部門公告（BAA）草案，經(jīng)過(guò)修改的正式公告于2018年1月30日發(fā)出，并分別于1月31日和2月9日對(duì)部分附錄進(jìn)行了修訂。整個(gè)項(xiàng)目的投標(biāo)截止日期是2018年3月30日，預(yù)計(jì)會(huì)在年內(nèi)正式開(kāi)始實(shí)施。

ATTAM計(jì)劃啟動(dòng)的背景

VAATE計(jì)劃于2005年全面啟動(dòng)，旨在到2017年發(fā)展出具有革命性、創(chuàng)新性的技術(shù)，使渦輪推進(jìn)的經(jīng)濟(jì)可承受能力相比2000年的基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)提高10倍。該計(jì)劃分為三個(gè)階段，分別達(dá)到經(jīng)濟(jì)可承受能力提高4倍（2009年）、6倍（2013年）和10倍（2017年），技術(shù)成熟度和制造成熟度達(dá)到6級(jí)的目標(biāo)。該計(jì)劃第一階段按時(shí)完成，第二階段在2009年啟動(dòng)，但研發(fā)工作有所拖延，導(dǎo)致第三階段大部分合同到2015年年初才啟動(dòng)。第三階段合同針對(duì)國(guó)防部部長(zhǎng)辦公室提出的打擊/持續(xù)介入、多任務(wù)機(jī)動(dòng)、持續(xù)“指揮、控制、情報(bào)、監(jiān)視與偵察”（C2ISR）、快速空間進(jìn)入、敏捷戰(zhàn)斗支援/系統(tǒng)和平臺(tái)使能、空中優(yōu)勢(shì)/防護(hù)等6個(gè)平臺(tái)能力需求，共開(kāi)展了11個(gè)領(lǐng)域的研究，包括自適應(yīng)循環(huán)技術(shù)成熟、先進(jìn)能量和持續(xù)保障技術(shù)、先進(jìn)燃料、先進(jìn)綜合控制、先進(jìn)推進(jìn)一體化、高效亞聲速和超聲速可消耗發(fā)動(dòng)機(jī)、綜合電力和熱管理、無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、可重復(fù)使用高馬赫數(shù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、2035年技術(shù)概念、極高效發(fā)動(dòng)機(jī)等。VAATE計(jì)劃第三階段共收到34份投標(biāo)書，最終選擇了其中7家公司，授出的合同金額總計(jì)9.05億美元，時(shí)間均為8年，最終將在2023年全部結(jié)束。

VAATE計(jì)劃第三階段合同授出情況

VAATE的子計(jì)劃中，“通用自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”（ADVANT）和“先進(jìn)經(jīng)濟(jì)可承受渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”（AATE）已經(jīng)基本完成，并過(guò)渡到了型號(hào)研制階段；瞄準(zhǔn)先進(jìn)大功率渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的“未來(lái)經(jīng)濟(jì)可承受渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”（FATE）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)整機(jī)試驗(yàn)，計(jì)劃2020年轉(zhuǎn)入工程研制，而“高效嵌入式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”（HEETE）項(xiàng)目進(jìn)展緩慢，預(yù)計(jì)到2019年才能實(shí)現(xiàn)整機(jī)試車。美國(guó)軍方在以第六代戰(zhàn)斗機(jī)為主的下一代航空裝備論證過(guò)程中，逐漸形成了新的動(dòng)力需求，特別是在綜合推進(jìn)、動(dòng)力和熱管理方面，現(xiàn)有的VAATE計(jì)劃無(wú)法滿足到2030年實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)能力的要求。美國(guó)軍方已經(jīng)在機(jī)電領(lǐng)域啟動(dòng)了“兆瓦級(jí)戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)”（MOA）、“下一代熱、電力與控制”（NGT-PAC）等研究計(jì)劃，亟須航空動(dòng)力技術(shù)的同步跟進(jìn)，這也促成了在VAATE計(jì)劃尚未結(jié)束的情況下，提早開(kāi)始了ATTAM計(jì)劃研究工作。

ATTAM計(jì)劃主要研究領(lǐng)域

與VAATE計(jì)劃相同，ATTAM計(jì)劃也由美國(guó)國(guó)防部、國(guó)家航空航天局（NASA）、能源部、聯(lián)邦航空局（FAA）和工業(yè)界聯(lián)合實(shí)施，AFRL航空航天系統(tǒng)部負(fù)責(zé)管理。其目的是尋求用于下一代渦軸和戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)基礎(chǔ)技術(shù)和先進(jìn)部件，并通過(guò)部件、核心機(jī)及驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)來(lái)評(píng)估和確認(rèn)這些技術(shù)是否達(dá)到技術(shù)成熟度（TRL）6級(jí)或制造成熟度（MRL）6級(jí)。

機(jī)載激光武器

ATTAM計(jì)劃研究?jī)?nèi)容除先進(jìn)推進(jìn)技術(shù)外，還首次納入了完整的綜合動(dòng)力與熱管理要素，以滿足未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)支撐更多電力系統(tǒng)、定向能武器、功率更大的傳感器等需求，同時(shí)提高推進(jìn)效率和飛行器自身的動(dòng)力水平。第一階段將持續(xù)到2026年，任務(wù)是研發(fā)先進(jìn)渦輪推進(jìn)、動(dòng)力與熱技術(shù)，并開(kāi)展演示驗(yàn)證及轉(zhuǎn)化，涵蓋大量現(xiàn)有的、新涌現(xiàn)的及未來(lái)的多種軍用平臺(tái)推進(jìn)、動(dòng)力和熱技術(shù)需求，目標(biāo)是將不同類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率提高10%～30%，電力和熱管理能力提高2～20倍，推進(jìn)效率提升10%～25%。第一階段將在6個(gè)主要領(lǐng)域?qū)で蠡A(chǔ)與應(yīng)用研究招標(biāo)。

推進(jìn)、動(dòng)力與熱技術(shù)

研發(fā)能提供高發(fā)電和熱管理功能的一體化先進(jìn)推進(jìn)能力技術(shù)，為寬廣范圍級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)提供革命性能力。主要領(lǐng)域包括自適應(yīng)核心機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化、部件與系統(tǒng)技術(shù)、先進(jìn)材料、發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定性、電力、熱管理，以及預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）。

自適應(yīng)推進(jìn)技術(shù)用于自適應(yīng)循環(huán)核心機(jī)和驗(yàn)證機(jī)設(shè)計(jì)和研制的技術(shù)，通過(guò)部件試驗(yàn)使技術(shù)成熟度/制造成熟度達(dá)到為核心機(jī)和驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)做好準(zhǔn)備的程度。研究?jī)?nèi)容包括自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、可操作性、動(dòng)力與熱管理；先進(jìn)材料和制造系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用。

綜合推進(jìn)、動(dòng)力與熱管理（INPPAT）演示驗(yàn)證用于先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)架構(gòu)集成和控制的技術(shù)，研究?jī)?nèi)容包括用于先進(jìn)亞/超聲速飛行器概念的推進(jìn)、動(dòng)力與熱管理系統(tǒng)研發(fā)、集成和控制。通過(guò)部件設(shè)計(jì)研發(fā)和風(fēng)險(xiǎn)降低試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成驗(yàn)證。重點(diǎn)領(lǐng)域包括權(quán)衡控制部件研發(fā)、控制壽命管理建模、自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，以及武器系統(tǒng)集成性能與可操作性。

先進(jìn)推進(jìn)、動(dòng)力與熱系統(tǒng)控制用于未來(lái)飛行平臺(tái)能力實(shí)現(xiàn)的硬件研發(fā)和集成技術(shù)，研究領(lǐng)域包括用于控制、動(dòng)力、作動(dòng)和傳感的電子器件，預(yù)測(cè)與健康管理，以及先進(jìn)材料與制造系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用。

用于集成系統(tǒng)的熱技術(shù)用于熱管理系統(tǒng)研發(fā)和集成的技術(shù)，覆蓋將要應(yīng)用的所有級(jí)別推進(jìn)系統(tǒng)，重點(diǎn)領(lǐng)域包括用于推進(jìn)和飛行器系統(tǒng)的動(dòng)力與熱管理需求，先進(jìn)材料和制造系統(tǒng)的創(chuàng)新應(yīng)用，以及提高TRL/MRL的部件開(kāi)發(fā)和風(fēng)險(xiǎn)降低試驗(yàn)，從而為系統(tǒng)集成驗(yàn)證做準(zhǔn)備。

發(fā)動(dòng)機(jī)概念的系統(tǒng)探索（SEEC）研究將先進(jìn)推進(jìn)、動(dòng)力與熱管理系統(tǒng)集成入未來(lái)飛行器系統(tǒng)的技術(shù)，開(kāi)展系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)，規(guī)劃航空推進(jìn)/動(dòng)力/熱管理架構(gòu)，確定相關(guān)技術(shù)、制造和集成難點(diǎn)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括建立和評(píng)估關(guān)鍵使用效能、系統(tǒng)級(jí)性能矩陣、技術(shù)和制造成熟度水平，以及開(kāi)展技術(shù)組合研發(fā)和投資策略的案例分析。

中小尺寸推進(jìn)技術(shù)

用于中小尺寸推進(jìn)系統(tǒng)的創(chuàng)新構(gòu)型研發(fā)和驗(yàn)證的技術(shù)，包括推力/功率不大于89 kN或7350 kW的渦軸、渦噴和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。這些技術(shù)應(yīng)當(dāng)能改善發(fā)動(dòng)機(jī)在寬廣飛行條件范圍和馬赫數(shù)下的性能和可操作性，滿足飛行器及推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力和熱管理需要，滿足用于時(shí)間敏感目標(biāo)或增程和/或巡飛任務(wù)的特殊需求。

高效小尺寸推進(jìn)（ESSP）研發(fā)用于可重復(fù)使用小型發(fā)動(dòng)機(jī)（推力/功率不大于4450N/1000shp）的創(chuàng)新技術(shù)和構(gòu)型，能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能、效率、可操作性和耐久性。重點(diǎn)領(lǐng)域包括先進(jìn)核心機(jī)技術(shù)，先進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)，以及用于改善耐久性、降低全生命周期成本的先進(jìn)材料/涂層。

高效中等尺寸推進(jìn)（EMSP）用于高效推進(jìn)系統(tǒng)研發(fā)和驗(yàn)證的技術(shù)，能夠使作戰(zhàn)飛機(jī)在具備綜合動(dòng)力與熱系統(tǒng)能力的同時(shí)提高載荷/航程/巡航時(shí)間。重點(diǎn)領(lǐng)域包括創(chuàng)新功率提取，提高推重比或功重比的創(chuàng)新循環(huán)，創(chuàng)新飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)型，綜合推進(jìn)、動(dòng)力與熱需求的一體化飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，能提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的先進(jìn)材料、涂層和制造工藝，改善部件效率以降低耗油率，以及降低采辦和全生命周期成本的技術(shù)。

亞聲速可消耗渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于亞聲速特定任務(wù)壽命系統(tǒng)研發(fā)和驗(yàn)證的技術(shù)，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)成本、擴(kuò)大任務(wù)需求與成本的權(quán)衡空間，并高效滿足所需的性能、可靠性和壽命。重點(diǎn)領(lǐng)域包括能夠減少維修的創(chuàng)新途徑，創(chuàng)新應(yīng)用材料、涂層和制造方法以降低成本，在降低成本的同時(shí)提高性能的創(chuàng)新途徑。

可消耗無(wú)人機(jī)概念圖

超聲速可消耗渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和演示用于超聲速系統(tǒng)的技術(shù)，將聚焦能為高馬赫數(shù)用途提供高效推進(jìn)能力的創(chuàng)新構(gòu)型技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括創(chuàng)新熱管理系統(tǒng)和推進(jìn)構(gòu)型，渦輪-沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)，高效進(jìn)氣道和尾噴管一體化，材料、涂層的創(chuàng)新應(yīng)用，先進(jìn)潤(rùn)滑和機(jī)械系統(tǒng)，先進(jìn)材料和制造。合同商應(yīng)研發(fā)能滿足軍方重點(diǎn)任務(wù)的先進(jìn)概念設(shè)計(jì)，確定經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)權(quán)衡空間和轉(zhuǎn)化策略，并通過(guò)部件/系統(tǒng)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)促使關(guān)鍵技術(shù)成熟。

保障與經(jīng)濟(jì)可承受技術(shù)

研發(fā)能夠使現(xiàn)有、新研及未來(lái)航空平臺(tái)在具備適用性的同時(shí)改善經(jīng)濟(jì)可承受性、可用性并提高作戰(zhàn)效能的通用技術(shù)。除了更加環(huán)境友好，這些技術(shù)還要滿足對(duì)更高效的成本-效益設(shè)計(jì)方法和預(yù)測(cè)能力的需要，從而獲得更好的部件/系統(tǒng)性能、可操作性、耐久性、診斷與預(yù)測(cè)，以及先進(jìn)燃油和潤(rùn)滑等。這些技術(shù)應(yīng)當(dāng)通過(guò)分析和/或部件、核心機(jī)及驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行演示和驗(yàn)證。

先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)保障技術(shù)（AEST）研發(fā)與現(xiàn)有、新研及未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)安全性、耐久性和降低保障成本相關(guān)的技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括改善部件效率、部件和涂層耐久性、減輕重量（質(zhì)量）的技術(shù)，基于物理建模，概率設(shè)計(jì)方法，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)，預(yù)測(cè)與健康管理，先進(jìn)材料和工藝設(shè)計(jì)方法，用于制造和材料衰減等場(chǎng)景的無(wú)損評(píng)價(jià)/檢測(cè)能力，多模交互作用，先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備，以及能夠使部件/系統(tǒng)達(dá)到特定循環(huán)壽命的高置信度設(shè)計(jì)方法。

加力設(shè)計(jì)系統(tǒng)（ADS）用于下一代加力系統(tǒng)研發(fā)和演示的技術(shù)，包括能改善現(xiàn)有加力燃燒室和研發(fā)創(chuàng)新系統(tǒng)構(gòu)型的技術(shù)。形成能夠支持和驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法和模型的診斷和試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑪U(kuò)展使用包線并保持燃燒效率。

戰(zhàn)場(chǎng)燃料（BF）用于先進(jìn)燃料系統(tǒng)及部件研發(fā)和演示的技術(shù)，能夠使推進(jìn)系統(tǒng)性能和平臺(tái)能量管理領(lǐng)先一代。重點(diǎn)領(lǐng)域包括改善噴氣燃料熱穩(wěn)定性的技術(shù)，能夠適應(yīng)燃料化學(xué)成分和熱動(dòng)力特性存在不確定性的燃料熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維修與保障能力，用于高度一體化推進(jìn)、動(dòng)力與熱系統(tǒng)狀態(tài)預(yù)警和主動(dòng)控制的燃料健康狀況主動(dòng)監(jiān)測(cè)，提高用于高馬赫數(shù)平臺(tái)的燃料熱沉能力，提高用于大航程、有限體積飛行器的燃料體積能量密度，能降低維修成本和確保任務(wù)準(zhǔn)備度的生物污染防止與機(jī)上處理。

噴氣噪聲降低（JNR）研發(fā)和演示基于物理的先進(jìn)分析方法技術(shù)，能夠?qū)姎庠肼暜a(chǎn)生的根本機(jī)理提供更好的原理解讀，并提出控制方案。研發(fā)能降低噴氣噪聲的技術(shù)，并通過(guò)分析和試驗(yàn)進(jìn)行演示驗(yàn)證。

創(chuàng)新構(gòu)型和技術(shù)

研發(fā)和演示創(chuàng)新的飛機(jī)推進(jìn)構(gòu)型和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綜合推進(jìn)、動(dòng)力與熱能力的躍升。重點(diǎn)領(lǐng)域包括能夠顯著改善熱效率和推進(jìn)效率、降低系統(tǒng)級(jí)成本、縮短抵達(dá)目標(biāo)時(shí)間，以及提高動(dòng)力/熱管理能力的革命性技術(shù)。

高馬赫數(shù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)用于高馬赫數(shù)飛行的可重復(fù)使用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)使能技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括能夠改善總體性能、可操作性和系統(tǒng)集成度的創(chuàng)新構(gòu)型和部件，創(chuàng)新熱管理，先進(jìn)材料和制造，先進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)、燃料及潤(rùn)滑。

增壓燃燒研發(fā)和演示可將增壓燃燒引入主推進(jìn)和加速推進(jìn)裝置、主燃燒室及發(fā)電等所需的技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括燃燒系統(tǒng)總壓增加技術(shù)，并演示系統(tǒng)效率提升。

渦輪-電推進(jìn)能使高效渦輪-電推進(jìn)與相應(yīng)軍用平臺(tái)兼容的技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括渦輪-電推進(jìn)，混合電推進(jìn)，可靠的混合控制，高效電力分配。

極高效發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和演示與極高熱效率和推進(jìn)效率相關(guān)的技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括高壓比壓縮系統(tǒng)，綜合動(dòng)力與熱管理，創(chuàng)新自適應(yīng)循環(huán)構(gòu)型，軸承壽命改善模型，先進(jìn)材料/制造系統(tǒng)。

2040年后技術(shù)概念識(shí)別和評(píng)估可在2040年后開(kāi)展演示驗(yàn)證的候選技術(shù)。重點(diǎn)領(lǐng)域包括加深對(duì)用戶能力需求的理解，遠(yuǎn)景飛行器系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)和分析，下一代航空推進(jìn)構(gòu)型的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，革命性、顛覆性技術(shù)的技術(shù)成熟度、制造成熟度及其他關(guān)鍵參數(shù)的評(píng)估和規(guī)劃，支撐技術(shù)投資策略的業(yè)務(wù)案例分析（BCA），應(yīng)用系統(tǒng)工程方法協(xié)助技術(shù)組合開(kāi)發(fā)。特定推進(jìn)研究方向包括先進(jìn)部件技術(shù)，革命性燃料來(lái)源，增壓燃燒，先進(jìn)材料。

材料與制造技術(shù)

材料研究是一項(xiàng)用于新型推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研發(fā)和試驗(yàn)的使能技術(shù)，而且涵蓋本計(jì)劃的所有重大挑戰(zhàn)領(lǐng)域。材料和制造技術(shù)的關(guān)鍵研究領(lǐng)域包括新型創(chuàng)新性材料和涂層，用于材料制備、損傷演變預(yù)測(cè)的基于物理的工具、不同尺寸下的特性、真實(shí)使用條件下先進(jìn)材料壽命等優(yōu)化建模和方針工具的開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證與確認(rèn)，先進(jìn)制造方法，計(jì)算材料學(xué)及材料特性研究。

計(jì)算工具

本計(jì)劃所有重大挑戰(zhàn)領(lǐng)域的產(chǎn)品都應(yīng)當(dāng)考慮由發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字孿生技術(shù)和壽命循環(huán)產(chǎn)生機(jī)制所帶來(lái)的敏捷性、決策速度和互用性等方面的收益。重點(diǎn)領(lǐng)域包括簡(jiǎn)化的機(jī)上模型，更高的處理能力，生成可行決策所需的數(shù)據(jù)獲取、采集和存儲(chǔ)，光纖通信，先進(jìn)計(jì)算/處理方法，帶有嵌入式傳感器、軟件、網(wǎng)絡(luò)連通性的測(cè)試設(shè)備，帶有機(jī)下飛行平臺(tái)模型/工具的數(shù)據(jù)陣列。

ATTAM計(jì)劃的運(yùn)行特點(diǎn)

與VAATE計(jì)劃的銜接與協(xié)調(diào)

VAATE計(jì)劃第三階段將會(huì)持續(xù)到2023年，與ATTAM第一階段會(huì)存在6年左右的重合期，包括自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、高效中小尺寸推進(jìn)和極高效發(fā)動(dòng)機(jī)等在兩個(gè)計(jì)劃中都有安排，但二者的重點(diǎn)和技術(shù)成熟度目標(biāo)會(huì)有所差異。

VAATE計(jì)劃對(duì)自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研發(fā)主要是低壓部件，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)整機(jī)技術(shù)驗(yàn)證并轉(zhuǎn)入工程驗(yàn)證機(jī)階段，由GE公司和普惠公司分別開(kāi)展XA100/101的研制和試驗(yàn)。ATTAM計(jì)劃則將重點(diǎn)轉(zhuǎn)到自適應(yīng)核心機(jī)技術(shù)的研發(fā)，很大可能就是2016年披露的“空中優(yōu)勢(shì)自適應(yīng)推進(jìn)技術(shù)”（ADAPT）計(jì)劃，初始焦點(diǎn)將放在部件研發(fā)和風(fēng)險(xiǎn)降低上，為核心機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)試車做準(zhǔn)備。“極高效發(fā)動(dòng)機(jī)”有可能是HEETE項(xiàng)目的后續(xù)，后者的重點(diǎn)是部件設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)降低試驗(yàn)，技術(shù)成熟度目標(biāo)是TRL4級(jí)，在ATTAM計(jì)劃中有可能進(jìn)一步提高成熟度，或推進(jìn)其他關(guān)鍵技術(shù)成熟，為未來(lái)核心機(jī)和驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)做好準(zhǔn)備。

GE公司脈沖爆震試驗(yàn)

旋轉(zhuǎn)爆震燃燒室

為了避免重復(fù)、提高效率，美國(guó)國(guó)防部要求每個(gè)申報(bào)方都制訂一份協(xié)調(diào)VAATE和ATTAM研究工作的“先進(jìn)渦輪推進(jìn)規(guī)劃”（ATPP），在獲得政府批準(zhǔn)后方可提交申請(qǐng)。此外，ATTAM計(jì)劃下的“綜合推進(jìn)、動(dòng)力和熱管理（INPPAT）演示驗(yàn)證”項(xiàng)目已經(jīng)先期啟動(dòng)，并為“能量?jī)?yōu)化飛機(jī)”（EOA）和“兆瓦級(jí)未來(lái)空中優(yōu)勢(shì)”計(jì)劃提供支持。

ATTAM計(jì)劃的創(chuàng)新技術(shù)

該計(jì)劃納入了一些稱之為“革命性”和“顛覆性”的新技術(shù)和新概念。首先是完整的綜合動(dòng)力與熱管理要素，以滿足未來(lái)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)支撐更多電力系統(tǒng)、定向能武器、功率更大的傳感器等需求，同時(shí)提高推進(jìn)效率和飛行器自身的動(dòng)力水平。其次是高效渦輪-電推進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在民用航空研究領(lǐng)域風(fēng)生水起，GE、羅羅、賽峰和霍尼韋爾等公司均開(kāi)展了相關(guān)技術(shù)研究，預(yù)計(jì)2030年后將用于商業(yè)航空，美國(guó)空軍也積極加入了這一領(lǐng)域的研發(fā)。第三是納入了“增壓燃燒”概念，一般多采用定容燃燒方式，與定壓燃燒相比能夠降低油耗最高達(dá)15%，可行的概念包括脈沖爆震、旋轉(zhuǎn)爆震以及爆震波轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)等。這種燃燒技術(shù)已開(kāi)展了較長(zhǎng)時(shí)間的研究，但一直沒(méi)有取得重大突破。目前俄羅斯也開(kāi)始了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和試驗(yàn)，ATTAM計(jì)劃將有力推動(dòng)這一技術(shù)向?qū)嵱没~進(jìn)。此外ATTAM計(jì)劃還加強(qiáng)了設(shè)計(jì)方法和研發(fā)能力的要求，并首次將材料與制造技術(shù)、計(jì)算工具分別列為單獨(dú)研究領(lǐng)域，而噴氣噪聲降低是在正式公告中才出現(xiàn)的新需求，反映了空軍對(duì)環(huán)境特性和信號(hào)特征控制方面越來(lái)越重視。

經(jīng)費(fèi)規(guī)模和參與范圍

ATTAM計(jì)劃第一階段從2018—2026財(cái)年，總經(jīng)費(fèi)為7億美元。初始合同到2024財(cái)年，初始授予經(jīng)費(fèi)1.57億美元。合同采用不確定交付物/不確定數(shù)量（ID/IQ）形式，初始訂單的類型包括成本加固定費(fèi)、成本分?jǐn)偤统杀狙a(bǔ)償?shù)?。合同期?6個(gè)月，首批訂單期限為60個(gè)月。該計(jì)劃的合同商均要求為美國(guó)企業(yè)，并鼓勵(lì)1500人以下的小企業(yè)參與申請(qǐng)。同時(shí)提供政府試驗(yàn)設(shè)施供合同商使用，并列出了AFRL推進(jìn)系統(tǒng)部渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)分部下屬10個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室的15套設(shè)備，包括壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、機(jī)械系統(tǒng)、熱交換、熱通量測(cè)量等實(shí)驗(yàn)室，以及燃燒與激光診斷研究綜合設(shè)施、爆震發(fā)動(dòng)機(jī)研究試驗(yàn)臺(tái)、發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境研究試驗(yàn)臺(tái)、國(guó)家航空航天燃料研究綜合設(shè)施、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)疲勞試驗(yàn)臺(tái)、低速風(fēng)洞等一批綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)施。