2月22日，据飞行国际消息，美国通用电气航空公司继续向美国空军施压，要求其为洛克希德·马丁公司的F-35第五代战斗机采购新的动力装置，而不是对现有的F-35核心动力装置进行升级。

据了解，美国通用电气航空公司正在研制的XA100自适应变循环发动机已经完成地面测试，预计5年内将定型量产，难怪它会催促美国空军对F35动力进行升级，说白了就是要求美国空军将F35现有的F135涡扇发动机更换成XA100型变循环发动机。


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XA100自适应变循环发动机宣传照片



为了让战机拥有尽可能大的飞行包线，它采用的发动机一般采用小涵道比设计，例如美国的F119-PW-100，涵道比仅0.3左右，却能让F22最大飞行速度达到2.2马赫，并具备1.5马赫以上的不开加力超音速巡航能力，最大升限也达到20000米。然而，小涵道比涡扇发动机却存在耗油率偏大的缺点，这将影响战机的滞空时间和航程。

答案是肯定的，它就是变循环发动机。



变循环发动机运行原理示意图



通过调节机构，变循环发动机可以根据不同飞行高度、飞行速度调节出最适合的等效涵道比，以便提升发动机的燃油效率。例如，低空低速飞行时，将涵道比调节到最大，高空高速飞行时，直接变成一台涡喷发动机，始终以最省油状态运行。

正因为变循环发动机有如此巨大的优势，美国、英国、日本等发达国家纷纷启动自己的变循环发动机研制计划。

按照我国标准，涡扇15属于第四代航空发动机，而自适应变循环发动机属于第五代航空发动机。

2018年7月，刘大响院士在某公开讲座上首次表示我国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展顺利，将在未来3至五年内设计定型。2021年，有网友宣称拍到一架安装一台涡扇15和一台涡扇10改进型的歼20在试飞。无独有偶，2022年12月，刘大响院士在“2022中国航空产业大会暨南昌飞行大会”上透露，涡扇15已经装上歼20试飞了。


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2022中国航空产业大会暨南昌飞行大会演讲现场图片资料



从中我们可以确定的一点是，涡扇15发动机的研制工作已经进入尾声。按照美国F119-PW-100涡扇发动机1997年装机试飞，1999年设计定型来看，涡扇15很可能将在2023年定型量产，甚至可能已经定型，开始量产。

美国的同代航发F119-PW-100是在1999年定型量产的，从时间节点来看，涡扇15比它晚了22-24年时间，成熟的时间节点还是太晚了，至少比很多业界人士预计的时间更晚。当然，在上一篇文章我们也通过事实告诉大家，涡扇15中间至少经历了一次更换核心机的重大变故，才导致进度延后的，因此不能简单类比。

2018年6月，国内专业期刊《中国科技奖励》发布了一篇名为《航空动力的攻“心”战——记中国航空发动机集团专职型号总师、沈阳发动机研究所总设计师刘永泉》的文章，文中提到

由此可见，我国在2018年就已经完成了变循环发动机的技术验证机测试工作。


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《中国科技奖励》2018年6月发布的文章截图



如果一切顺利，5-8年左右就能走完技术验证机、工程验证机、原型机阶段，实现定型量产，以美国的F119-PW-100型发动机为例，它在1991年启动工程研制，仅耗时8年左右，1999年就完成设计定型并量产；F135-PW-100完成这个过程缩短至5年。

作为忠实的美粉，我国从涡扇10开始，就逐渐照搬美国的航空发动机研制模式，遵循“关键核心零部件-核心机-技术验证机-工程验证机-原型机”研制模式和“服役一代、研制一代、预研一代、探索一代”发展模式。涡扇15更是全面照搬美国发动机研制模式，走完全部研发流程。


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网友拍到的疑似按装一台涡扇15和一台涡扇10改进型的歼20



这个进度并不会比美国的XA100和XA101晚，甚至有望领先。据了解，美国GE公司的XA100自适应变循环发动机在2018年完成核心机测试，在2019年左右进入技术验证机阶段。

资料显示，美国在航空发动机涡前温度这项指标方面已经可以做到2400K级别，并已经储备了2700K级别的关键技术。相比之下，涡扇15涡前温度只有1850～1950K，差距十分巨大。当然，我国也在发展耐高温陶瓷涡轮叶盘技术，目前也取得不小进展，但能否达到美国的水平仍有待观察。 6park.com


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我国CMC整体涡轮叶盘成功首飞的官方报道



目前尚不清楚我国的变循环发动机总体设计指标与美国同类发动机是否相当。

从结构上来说，常规涡扇发动机本身就已经足够复杂，而变循环发动机复杂度还进一步大幅度提升。从工作模式来说，它不再只有1种工作模式，而是至少总有4个工作模式。这就带来4方面问题：

当年F120变循环发动机就因为维修难度更大，维修成本更高，在竞标中输给了F119小涵道比涡扇发动机。XA-100和XA-101自适应变循环发动机复杂度相比F120变循环发动机又进一步提升，最终实用性能否达标仍有待验证。



经典变循环发动机结构与F120变循环发动机结构对比



从飞行包线来看，变循环发动机相比小涵道比涡扇发动机来说并没有很大的优势，仅在耗油率方面具有很大优势，但实用性方面面临大麻烦。