最近有一條短到毫不引人注目的新聞悄悄出現(xiàn)在各大門戶網(wǎng)站上——
據(jù)路透社12月3報(bào)道，法國賽峰公司(Safran)與德國MTU航空發(fā)動機(jī)公司(MTXGn.DE) 就合作開發(fā)FCAS(未來空中戰(zhàn)斗系統(tǒng))第六代戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動機(jī)細(xì)節(jié)達(dá)成協(xié)議。
這份協(xié)議稱，賽峰公司將主導(dǎo)發(fā)動機(jī)研發(fā)工作，而MTU將主導(dǎo)發(fā)動機(jī)的服務(wù)。兩家公司將在2021年底前建立一個(gè)各占一半的合資企業(yè)，以管理該項(xiàng)目研發(fā)、生產(chǎn)和售后支持。
新聞只有短短139字，但是新聞傳播的定理你知道：
字?jǐn)?shù)越少，事情越大。
關(guān)于六代機(jī)發(fā)動機(jī)，各個(gè)大國都憋著勁兒，同時(shí)也諱莫如深。但新聞早已透露出一些苗頭——
今年7月，美國空軍官方雜志《飛行員》發(fā)表文章稱，美國國防高級研究計(jì)劃局(DARPA)和美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)提供了一些關(guān)于美國未來戰(zhàn)斗機(jī)的細(xì)節(jié)。其中最重要的一點(diǎn)，就是美國未來戰(zhàn)機(jī)會著眼于速度，力爭突破5倍音速的極限。
2018年7月的范保羅航展上，英國展示了一架名為“暴風(fēng)（Tempest）”的全尺寸戰(zhàn)機(jī)模型，并稱這架正在開發(fā)中的戰(zhàn)機(jī)足以滿足英國未來幾十年的作戰(zhàn)需求。
據(jù)美國《防務(wù)更新》雜志披露，“暴風(fēng)”將是一架雙發(fā)飛機(jī)，由先進(jìn)的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)提供動力，此發(fā)動機(jī)采用了羅羅公司所開發(fā)的先進(jìn)技術(shù)，重量更輕、機(jī)身更小、馬力更大。
此外，德國與法國聯(lián)合研制的第六代戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目“未來空戰(zhàn)系統(tǒng)”已經(jīng)亮相今年的巴黎航展，
俄羅斯研發(fā)的第六代戰(zhàn)機(jī)也被揭秘將主打無人駕駛模式……
其實(shí)每個(gè)劃時(shí)代的新型戰(zhàn)機(jī)，都擁有兩條“護(hù)城河”：
1、相比上一代的典型戰(zhàn)斗機(jī)，有壓倒性優(yōu)勢；
2、在生產(chǎn)上有技術(shù)門檻，保證只有掌握了這一技術(shù)的國家可以生產(chǎn)，并供應(yīng)給其核心盟友。
早在2016年3月，英國空軍研究中心高級研究員、英國皇家空軍上校帕蒂爾就在其發(fā)表的《美國對六代機(jī)的期待》一文中列出了一些關(guān)于六代機(jī)發(fā)動機(jī)的研判，概括了全球航空界對六代機(jī)發(fā)動機(jī)的期待，也是六代機(jī)發(fā)動機(jī)的“護(hù)城河”——
新一代發(fā)動機(jī)要支持超高空飛行和超聲速巡航，比現(xiàn)有戰(zhàn)斗機(jī)快得多。新一代發(fā)動機(jī)將具有空間任務(wù)能力，這將使得飛機(jī)擁有更大的航程、更快的加速度、 更高的亞聲速巡航效率。同時(shí)，這將是一架旨在降低空中加油需求的遠(yuǎn)程飛機(jī)，能夠以高超聲速和亞聲速在超高空飛行，且具有垂直起降（VTOL）能力。
從這些需求來看，有一些技能點(diǎn)是業(yè)內(nèi)默認(rèn)的戰(zhàn)斗機(jī)“玩家們”爭先恐后都要點(diǎn)上的——
自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)
六代機(jī)所用發(fā)動機(jī)對推重比和燃油經(jīng)濟(jì)性要求都十分苛刻，目前看來能同時(shí)滿足這兩個(gè)要求的發(fā)動機(jī)非變循環(huán)發(fā)動機(jī)莫屬。
2004年，GE首次提出自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)（ACE）的概念，允許發(fā)動機(jī)改變空氣流量和單位推力，適應(yīng)飛機(jī)在超聲速巡航、跨聲速加速和亞聲速巡航時(shí)對發(fā)動機(jī)的不同性能要求，同時(shí)也滿足越來越嚴(yán)格的噪聲要求。
自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)的獨(dú)特之處是在雙外涵變循環(huán)基礎(chǔ)上隱去第三外涵流路（FLADE）。與單一工作模式的常規(guī)航空發(fā)動機(jī)和兩種循環(huán)的變循環(huán)發(fā)動機(jī)相比，采用了FLADE+核心機(jī)驅(qū)動風(fēng)扇級結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)四種工作模式。
ACE高效能模式 （圖源：GE官網(wǎng)）
ACE大推力模式（圖源：GE官網(wǎng)）
四種工作模式可以使自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)在飛行狀態(tài)不同時(shí)主動改變發(fā)動機(jī)涵道比，相當(dāng)于讓發(fā)動機(jī)在不同速度下都可以達(dá)到最高工作效率，能夠大幅增加飛機(jī)航程，讓飛行更快、更遠(yuǎn)、更經(jīng)濟(jì)。
美國從2013年開始分階段實(shí)施自適應(yīng)發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展（AETD）計(jì)劃，并在2016年與GE和普惠公司簽訂合約，正式啟動“自適應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換項(xiàng)目”的第六代戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī)預(yù)研項(xiàng)目，并宣布第六代戰(zhàn)機(jī)必須使用自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)。
超燃沖壓發(fā)動機(jī)
前文已經(jīng)提到“美國未來戰(zhàn)機(jī)會著眼于速度，力爭突破5倍聲速的極限”。5倍音速正好是高超聲速的門檻。美軍將高超聲速作為六代機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)以實(shí)現(xiàn)“即時(shí)全球打擊”能力，很符合其追求“全球”和“全域”兩種頂層能力的目標(biāo)。
雖然目前能達(dá)到這個(gè)速度的基本都是導(dǎo)彈。但近 20 年來，超高聲速已經(jīng)成為各航空大國搶占空中和空間戰(zhàn)略優(yōu)勢的利器。如2017年9月27日，據(jù)美國《大眾機(jī)械》網(wǎng)站報(bào)道，一架SR-72高超聲速無人偵察機(jī)的縮比驗(yàn)證機(jī)在洛馬公司一個(gè)工廠中被發(fā)現(xiàn)，這次發(fā)現(xiàn)與洛馬公司關(guān)于高超聲速飛機(jī)研究進(jìn)展情況的公告吻合。
2017年10月11日，據(jù)美國《防務(wù)新聞》報(bào)道，諾格公司下屬“比例復(fù)合材料”公司當(dāng)天公布了其新型試驗(yàn)飛機(jī)“401型”原型機(jī)完成首飛的相關(guān)信息和視頻。
從外形來看，“401型”明顯具有隱身特征，還有亞聲速、高升阻比的機(jī)翼以及不太適合大過載機(jī)動的背部進(jìn)氣設(shè)計(jì)。這兩種飛機(jī)總體上代表著美國航空器的兩個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向：高超聲速和隱身。
如果說隱身代表的是現(xiàn)在進(jìn)行時(shí)，那么高超聲速則代表未來。如果美國六代機(jī)要達(dá)到高超音速，毫無疑問，必須要使用超燃沖壓發(fā)動機(jī)，因?yàn)槠胀ǖ臏u扇渦噴發(fā)動機(jī)無法提供這么高的速度。
新型航空材料
不論是自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動機(jī)還是超燃沖壓發(fā)動機(jī)，第六代飛機(jī)發(fā)動機(jī)牽引力與其自身重量的比例關(guān)系應(yīng)當(dāng)達(dá)到20:1甚至更高。要解決在高溫高壓下長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的問題，必須在材料科技上有突破。
未來的航空材料必須首先全面具備耐高溫 、耐高壓和抗腐蝕等特性，同時(shí)，耐火焊接結(jié)構(gòu)、抗腐蝕保護(hù)層等技術(shù)難題也依然有待突破。
除了一直作為研發(fā)重點(diǎn)的單晶式材料、特種合金材料、金屬復(fù)合材料等航空材料之外，目前日本正重點(diǎn)使用陶瓷、碳素和復(fù)合材料技術(shù)研制輕量化大功率發(fā)動機(jī)，尤其是陶瓷等材料，可以提高發(fā)動機(jī)風(fēng)扇等核心部件耐高溫高壓的能力。
推力矢量控制技術(shù)
為了實(shí)現(xiàn)垂直起降和超聲速無尾氣動布局，六代機(jī)發(fā)動機(jī)必須采用推力矢量控制或創(chuàng)新控制面進(jìn)行航向穩(wěn)定。
從目前的技術(shù)看，從壓氣機(jī)引入射流注入函道或擴(kuò)散段對推力的大小、方向進(jìn)行控制的射流推力矢量技術(shù)，有可能可以提供簡單、高效、高可靠性的航向控制手段。據(jù)洛馬公司的預(yù)計(jì)，采用該技術(shù)能使發(fā)動機(jī)尾噴管減重50%，部件數(shù)量下降 70%，也許這項(xiàng)技術(shù)的成熟度將很大程度決定下一代戰(zhàn)斗機(jī)的命運(yùn)。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展， 各國對六代機(jī)的探索和研究可能還會發(fā)生變化。不過按照現(xiàn)在先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)周期，以及近期的新聞動向來看，六代機(jī)發(fā)動機(jī)已經(jīng)從概念推演階段進(jìn)入到了真正的研發(fā)階段，讓我們拭目以待下一代戰(zhàn)機(jī)的橫空出世。
排版：藍(lán) 風(fēng)
編審：武 晨
監(jiān)制：王 蘭
如雁，今日又北歸！
