降低AETD项目的风险将有助于把自适应循环技术推向成熟
GE和AETP项目
根据麦考密克的说法,赖特-帕特森空军基地的美国空军寿命周期管理中心(LCMC)将负责管理AETP项目,军方仍在与GE和普惠讨论项目的潜在严研究范围和时间表。AETP项目将把AETD的研究成果转化为较大规模的工程发展项目,为批量生产的一种或多种自适应循环发动机铺平技术道路。
麦考密克说:“我们与他们密切合作,他们发下RFP草稿,我们提供反馈意见。他们的目标是到六月底发布最终RFP(实际上一直拖延到2015年8月)。我们正非常积极地参与这些讨论,AETP将接过AETD的接力棒。AETP项目肯定会包含更多设计工作,需要为详细设计评审(DDR)来完善设计,我们还想制造几台全尺寸发动机进行测试。”
根据麦考密克的说法,DDR阶段将是美军自适应循环发动机研制工作的下一个正式设计里程碑,投资将从“2016财年的相对少量开始,这种资金投入状况会持续整个五年财年防务计划(一直持续到2020财年),然后研究资金的投入量会显著增加。”
GE航空集团认为,如果国会通过了奥巴马总统的AETP预算要求,该公司将能在AETP阶段参与到自适应循环发动机的研制工作中去。麦考密克说:“LCMC说他们计划发出两份AETP项目合同,一份给GE一份给普惠。如果该项目能够在预算挑战面前生存下来并继续前进的话,我们期望能获得AETP合同。”
LCMC正与这两个AETD承包商密切协商,麦考密克补充说:“LCMC要求我们为项目制定一个计划来定义AETP的研究范围。他们要求我们对自己眼中的项目提出建议,如我们将会在设计制造组件、装配和发动机测试上怎么做。我们已经向他们提供了AETP之后EMD项目的概念图,我们认识到现在还没有开始EMD的时候。”
GE的FLADE技术
无论GE还是普惠都不会制造出一台全尺寸AETD发动机,但在这个研究项目中两个承包商都必须把多种设计提炼成一个。AFRL对发动机尺寸做出了限制,两家公司的AETD需要在尺寸上与F135相同,也就是说能装进与F-35战斗机的机身。
AFRL紧守两家公司AETD发动机架构细节的秘密,但实际上两家公司的设计都具有自适应循环风扇和第三涵道这两个特点。其中第三涵道气流是对其核心和旁路气流的补充,意味着这两种发动机都具有可变几何特征,这是因为发动机不仅需要产生第三涵道气流,还需要把气流引导向发动机内部的不同区域,必须可变。
麦考密克证实了GE的AETD设计具有可变几何机构,也就是该公司称之为“FLADE”的技术。“FLADE”这个术语是“叶片上的风扇”(fan-on-blades)的缩写。
GE在2003-2005年间向美国专利局提交了一系列专利申请,描述了多种具有自适应循环第三涵道和FLADE技术的发动机设计,GE在2007年获得了这些专利。在2005年4月21日的US 005/0081509号专利申请描述中,这种FLADE发动机构型极有可能表示GE的AETD在主要外函道和发动机核心之外还有第二个外部涵道。

GE专利中描述的第三外涵道与FLADE风扇
第二个环形外涵道也被称为FLADE涵道,允许第三涵道的冷空气在发动机壳体和主外涵道间流动。FLADE涵道流出的空气被可变几何机构根据发动机需要进行分流,实现增强涡轮冷却、或提高推力、或增强其他性能的目的。
FLADE涵道通过风扇壳体内侧但位于第一级风扇叶片外侧的环形进气口进气,进气口内部有一排或者两排FLADE导向叶片,位置在一二级主风扇定子之间。导向叶片可以偏转调节,也可以完全打开或关闭进气口,从而调节FLADE涵道的进气量。

在整体叶盘外圈增加的FLADE风扇


FLADE风扇叶片的细节
在两排导向叶片间,还有一排外侧FLADE风扇叶片呈放射状连接在第二级主风扇叶片上,这就是“叶片上的风扇”这一名称的来源,进气经过FLADE风扇的压缩加速后再进入FLADE涵道。

US 005/0081509号专利申请中GE绘制的发动机剖面图
可变几何设计的特点
环形FLADE涵道包裹着发动机核心和主涵道,此外还配备了可变截面的FLADE气流喷嘴来控制进入主涵道末端的第三涵道气流。
FLADE发动机还具有其他可变几何特点,如可变截面风扇定子,可变截面旁通引射门,以及一个“单边膨胀斜面引射器”,控制着风扇段和主涵道的气流进入尾喷管。
GE航空使用FLADE可变几何风扇设计在其ADVENT发动机内部产生第三涵道气流,并且在发动机其他地方也采用了FLADE可变几何设计。该公司一份内部白皮书中确认FLADE设计在控制核心气流和外涵道气流比例上面能满足所有性能目标。
GE表示在其ADVENT发动机中,FLADE设计已被证明“在高速飞行条件下能有效保持流量(不溢出任何发动机-进气口进气)”,这种发动机有很宝贵的超巡应用潜力,“在整个飞行包线内,较冷的气流能使发动机不受限制地运行。”而且,第三涵道气流是“冷却喷管硬件,从而增强部件耐久性的源泉。”
麦考密克指出:“AETD的FLADE设计由于受到AETD的尺寸限制会有所不同,但从技术的角度看,AETD和ADVENT的FLADE具有相同的概念和基本特征。”
如同其ADVENT发动机一样,GE的AETD也会把FLADE技术使用在“风扇的其他级上,在其他方面帮助完成自适应循环。”
其他方面设计
GE的AETD发动机有三级风扇,这点和该公司的F136相同,但相同点也就仅此而已。麦考密克说,不仅自适应循环风扇能产生第三涵道气流,而且“AETD核心机是全新的,如果你仔细端详AETD发动机的核心机,就会发现它和F136的核心机大为不同。”这种AETD发动机的压缩机“与LEAP涡扇的压缩机有很大渊源,虽然派生自LEAP压缩机的一种早期版本,但与前者同属高总压比压缩机家族中的一员。”
