PWXA101

何鹏
　　在上世纪八九十年代进行的美军五代机动力选型中，通用电气（GE）曾推出YF120变循环发动机与后来成功中标的普惠（P&W）YF119 开展竞争。尽管当时未能取得成功，但这一代表发动机技术发展方向的先进技术将在未来为F-35和“下一代空中主宰”（NGAD）提供创新动力。
　　基本情况
中文名：自适应变循环发动机英 文 名：Adaptive Cycle Engine（ACE）或Variable Cycle Engine（VCE）
　　基本原理：通过改变涵道比，实现发动机模式的切换。超声速巡航时，减小涵道比，增大推力，进入“涡喷”（高推力）模式，亚声速巡航时，增大涵道比，降低油耗和噪音，进入“涡扇”（高效率）模式。此外，能够自动适应不同的工作环境，实现涵道比的改变。
　　2007年，随着自适应通用发动机技术（ADVENT）项目的提出，美国空军和海军开始研究自适应变循环发动机的概念，GE公司即参与其中（另一参与方为罗罗公司）。尽管普惠公司没有参与ADVENT，但还是与GE 一道在2012年入选自适应发动机技术开发（AETD）项目（罗罗被淘汰）。2016年，后续的自适应发动机转化项目（AETP）正式启动，美国空军寿命周期管理中心（AFLCMC）分别授予两家公司超过10亿美元合同，负责各自开发200千牛推力级AETP演示验证机，即GE XA100和P&W XA101。AETP的目标是提高25%的燃油效率，10%的附加推力和显著改善的热管理。截至目前，GE公司的XA100发动机项目进展较为顺利。
　　代表型号介绍
（一）通用电气XA100发动机适用机型：F-35、六代机（下一代空中主宰NGAD）
　　最大推力：200千牛（带加力）设计特点：XA100是一种三涵道自适应循环发动机，可以根据情况调整涵道比和风扇压力，以提高燃油效率或推力。它通过使用第三涵道流来实现这一点，引入空气以提高燃油经济性，并充当冷却的散热器，这将使F-35更大程度地利用飞行包线的低空高速部分。冷却和动力的增加也使得定向能武器在未来的应用成为可能。当需要额外的推力时，来自第三涵道的空气可以被引向核心机和风扇。该发动机可提供两种模式：高推力模式，实现最大功率；高效率模式，实现最佳的燃油节省和续航时间。发动机可自动在高推力模式和高效率模式之间切换，以获得最大功率和最佳燃油节省。
　　除了三涵道自适应循环配置，XA100发动机的部件使用陶瓷基复合材料（CMC）和聚合物基复合材料（PMC）等先进材料，提高耐热性并改善性能。据GE公司称，与目前的涡扇发动机相比，XA100的推力增加10%，巡航时间增加50%，航程增加35%，油耗降低25%，并具有更强的散热能力。
　　最新进展：据GE航空公司网站今年5月13日消息，历时5个月，GE航空公司已经完成了第一台XA100变循环发动机的测试，该发动机可用于F-35和第六代战斗机。该机全尺寸原型机测试在GE位于俄亥俄州埃文代尔的高空台完成，相关技术开发始于14年前，第二台原型机的组装也在进行中，预计将于2021年晚些时候开始测试。
　　（二）普惠XA101发动机适用机型：F-35、六代机（下一代空中主宰NGAD）
　　最大推力：200千牛（带加力）设计特点：XA101同样是一款三涵道自适应循环发动机，基本原理与XA100相同或类似。
　　进展情况：2017年，普惠公司成功测试了具有F135核心机的自适应三涵道发动机，并在其F135长期开发计划中将XA101视为“增长选项2.0”。空军寿命周期管理中心（AFLCMC）在2018年进一步授予了合同并对其进行了修改，使人们更加关注F-35的换发，还进行了有关将该技术应用于F-15、F-16和F-22推进系统升级的研究。2018年6月，普惠公司更改了F135的开发计划，将XA101与“增长选项2.0”分离，而XA101则将具有新的核心机。
　　作为F-35发动机F135的供应商，普惠在AETP项目中始终保持优先为F-35换发的态度。因而当F135 开发计划发生改变，XA101不再作为换发选项后，XA101的进度有所放缓，公开的消息也大大减少。
　　2019年9月，普惠发动机公司总裁Matthew Bromberg透露，普惠最近完成了对XA101发动机验证机的详细设计评审。
　　小结变循环发动机可以很好地解决涡扇发动机涵道比、推力和油耗三者之间的矛盾。当年YF120由于变循环技术需要人工干预而效果较差，导致竞标“先进战术战斗机”计划（ATF）失败。如今随着自适应技术的成熟，变循环发动机技术将成为下一代战斗机动力系统的不二选择。