羅羅公司瞄準(zhǔn)新的軍用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

美國五角大樓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的要求非常苛刻，包括航程更長、速度更快、耐久性更好、飛行高度更高，而所有這些改進(jìn)的前提是成本更低。

　　最近，美國空軍宣布，將發(fā)展下一代推進(jìn)和無人系統(tǒng)技術(shù)，以保證2018年部署遠(yuǎn)程攻擊機(jī)所需要的技術(shù)在未來10年發(fā)展成熟。

　　過去10年，航空工業(yè)唯一的大項(xiàng)目是JSF項(xiàng)目，但是今后將有多種形式的飛機(jī)項(xiàng)目獲得發(fā)展。羅羅公司在對(duì)五角大樓40多份規(guī)劃和交換文件進(jìn)行分析后認(rèn)為，今后美國將對(duì)超聲速遠(yuǎn)程攻擊機(jī)更感興趣。對(duì)"全球鷹"高空長航時(shí)無人機(jī)和未來信息、監(jiān)視和偵察(ISR)飛機(jī)的需求也將十分迫切，目前，這種飛機(jī)的航時(shí)可達(dá)到30小時(shí)，不久就要達(dá)到2天甚至7天。

　　目前，羅羅公司的任務(wù)是將這些需求轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力系統(tǒng)需要的改進(jìn)。現(xiàn)在，該公司不知道具體的發(fā)動(dòng)機(jī)需求，只知道要求高度更高、航時(shí)更長。因此，該公司今后的任務(wù)是把這些進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的性能要求，最終分解為需要發(fā)展的技術(shù)并制定計(jì)劃來發(fā)展這些技術(shù)。

　　例如，羅羅公司目前正在從推進(jìn)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)中取消諸如潤滑部分之類的累贅。

　　羅羅公司位于美國的自由工作組副主管說："如果你希望一次在天空中停留幾周和數(shù)月，就要從發(fā)動(dòng)機(jī)中取消滑油，采用磁浮軸承支撐。齒輪箱是用滑油潤滑的系統(tǒng)，它產(chǎn)生熱量，今后我們的飛行器系統(tǒng)將更加綜合，為減少阻力和紅外信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)上的齒輪箱將消失。

　　隨著美國國防部最新的四年一度防務(wù)評(píng)審文件的發(fā)布，羅羅公司似乎切中了五角大樓的脈搏。

　　防務(wù)部長拉姆斯菲爾德和參謀長聯(lián)席會(huì)副主席Adm. Edmund Giambastiani也要求，今后要重點(diǎn)發(fā)展增加航程和留空時(shí)間的能力、用于監(jiān)視或攻擊的更大和更靈活的有效載荷，以及在敵占區(qū)的滲透和生存能力。其他的重點(diǎn)是：在聯(lián)合機(jī)動(dòng)、ISR等方面增加投資

　　除遠(yuǎn)程、快速打擊和長航時(shí)偵察外，羅羅公司還計(jì)劃發(fā)展軍用低可探測(cè)、短距起飛并帶有強(qiáng)大電力系統(tǒng)(以驅(qū)動(dòng)傳感器和定向能束武器)的戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸用途的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。美國空軍已表示對(duì)這種系統(tǒng)感興趣。該公司計(jì)劃研究能力、單位燃油消耗和航程與C-130 相當(dāng)，但是雷達(dá)反射截面較小的推進(jìn)器的下一代運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。這些要求將需要新的設(shè)計(jì)。

　　未來的運(yùn)輸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可能埋入機(jī)翼內(nèi)，戰(zhàn)斗機(jī)將有更好的短距起飛能力。有些飛機(jī)需要升力發(fā)動(dòng)機(jī)--例如JSF埋入機(jī)翼內(nèi)的升力風(fēng)扇。另外，電力作動(dòng)將取代機(jī)械作動(dòng)。軍事用戶還要求發(fā)動(dòng)機(jī)能提供幾兆瓦的電力，為大量的傳感器和定向能束武器提供電能。

　　從發(fā)電的角度看，AE3007(用于V-22)或T56(用于C-130和P-3)發(fā)動(dòng)機(jī)是合適的動(dòng)力，其轉(zhuǎn)速可驅(qū)動(dòng)幾兆瓦的發(fā)電機(jī)。高速發(fā)電機(jī)使燃?xì)鉁u輪硬件無需齒輪箱減速，達(dá)到更直接的耦合。通過10年的工作，該公司開發(fā)了高溫Lamilloy材料，用于燃燒室、渦輪葉片和導(dǎo)向器。壓氣機(jī)空氣對(duì)這種材料制成的部件進(jìn)行冷卻，使發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)到金屬熔點(diǎn)溫度時(shí)能保持核心機(jī)的功能。采用這種材料后，發(fā)動(dòng)機(jī)可在更高的工作溫度下運(yùn)行，推力更大。但是，要使這些系統(tǒng)能共同工作還有很長的路要走。

　　將要發(fā)生巨大革新的其他3個(gè)領(lǐng)域是：燃油更改、發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電力和發(fā)動(dòng)機(jī)無需潤滑。

　　對(duì)于高馬赫數(shù)飛行來說，最關(guān)鍵的一個(gè)問題是用燃油吸熱。燃油吸熱后可更高效地燃燒。但是，燃油吸收的熱量是有限的，當(dāng)過量時(shí)就會(huì)形成焦炭沉積在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部。目前，羅羅公司正在對(duì)焦炭問題進(jìn)行研究，例如用催化劑或噴入燃油對(duì)燃料進(jìn)行還原。

　　通常，發(fā)電機(jī)是由燃?xì)廨啓C(jī)高速轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的。羅羅公司為"全球鷹"無人偵察機(jī)發(fā)展了一種由低壓風(fēng)扇轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，可提供2倍的電力。

　　羅羅公司認(rèn)為，驅(qū)動(dòng)一個(gè)裝有大量傳感器的飛機(jī)平臺(tái)需要250KW的電力。如果考慮定向能武器的需求，就要求達(dá)到兆瓦級(jí)。

　　目前，該公司正在發(fā)展無濕潤滑的軸承系統(tǒng)，采用磁性支撐重量超過2噸的轉(zhuǎn)子。這種系統(tǒng)有助于控制振動(dòng)，在足夠低的溫度下運(yùn)行，可取消滑油槽(是主要的熱源)，因此使飛機(jī)的留空時(shí)間更長。帶高速發(fā)電機(jī)的耦合(主動(dòng)磁性)無軸承系統(tǒng)還能取消齒輪箱。

　　羅羅公司將首先在船用系統(tǒng)上部署兆瓦級(jí)發(fā)電機(jī)。取消齒輪箱可大大節(jié)省重量和空間，這將影響艦船的結(jié)構(gòu)。在飛機(jī)上運(yùn)用將是下一步的目標(biāo)。

　　根據(jù)創(chuàng)新性進(jìn)入時(shí)間關(guān)鍵遠(yuǎn)程攻擊機(jī)(RATTLRS)計(jì)劃，洛克希德·馬丁/羅羅公司發(fā)展的M3+超聲速巡航導(dǎo)彈將促使發(fā)動(dòng)機(jī)制造商進(jìn)行續(xù)航時(shí)間更長的設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)出沖壓或超燃沖壓組合的組合循環(huán)推進(jìn)，用于M6~7的飛行。RATTLRS計(jì)劃只是一個(gè)短航時(shí)的設(shè)計(jì)。 RATTLRS的推進(jìn)系統(tǒng)是一種迎風(fēng)面積小、推力大的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。為使速度更快，需要采用組合循環(huán)。

　　高速對(duì)于時(shí)間關(guān)鍵這個(gè)目標(biāo)來說是適合的，但是高速并不是偵察和搜集信息或監(jiān)視數(shù)據(jù)的理想選擇。羅羅公司將研究用速度更慢、無人駕駛、成本效益更高的系統(tǒng)重新建立SR-71監(jiān)視和滲透能力的技術(shù)。另一個(gè)考慮是改善噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，包括將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成"能感知內(nèi)部發(fā)生的情況，并采取糾正措施或通知維護(hù)"的推進(jìn)系統(tǒng)，以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。