先进变循环发动机技术研究
文献综述：工质相变循环发动机的研究
斯特林发动机性能的模型，并应用拟牛顿法和惩罚函数法实 现了对最优化模型的求解，设计了输出功率从 5KW 到 25KW 的 四缸双作用斯特林发动机，对斯特林发动机的结构参数进行 优化等等。国内对于斯特林发动机各个方面的研究还有很多， 不在一一列举。
由此展开了一系列的研究。 1.2 斯特林发动机的优点 作为外部燃烧的封闭式活塞发动机，斯特林发动机具有很多 独特的优点，例如燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪 音低，运转特性好，结构简单，维修方便，可以利用低品位 热源等优点，并且在太阳能碟式发电系统中有着重要的应用。 运用斯特林发动机的碟式太阳能发电系统，相对于太阳能光 伏发电板而言，具有明显的优势，它投资规模小，占地面积 小，同等规模的情况下发电量是光伏电板发电量的 1.1 倍。 此外，其最大优势是发动机维修率低，短期内回收投资。发 动机在设计寿命期内不必更换或处理。 2. 国内外的发展现状 2.1 国外的发展现状 Kaushik 对不可逆斯特林发动机进行了有限时间热力学分析。 指出在不考虑各种损失和回热器效率为 1 的条件下， 2 钟循环 的效率等于卡诺循环的效率，同时还指出了回热器的效率不 会影响发动机的输出功率。Halit 指出工质泄露对于斯特林 发动机的性能有着重要的影响，Koichi 建立以一个斯特林发 动机原型为基础，在标准状态和无负载的情况下，用空气作 为工质进行试验，最后得出：提高换热器性能、降低机械损 失对提高斯特林发动机的性能是十分有效的。Nezaket 基于 Urieli and Berchowitz’s 规则，用热力学原理中稳流分析
文献综述
（2012 届）
工质相变循环发动机的研究
学生姓名：刘克楠 学号：08131213 院系：工学院机电系 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：黄德中 完成日期：2011-12-20
基于常规涡扇发动机发展变循环发动机的研究
２ ０ １ ３年 ６ 月
沈 阳 航 空 航 天 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｓｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎｇ Ａｅ ｒ ｏ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
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到底什么是变循环航空发动机？
到底什么是变循环航空发动机？变循环航空发动机，是最近⼏年⾼频出现的⼀个词汇。
之所以被各军事强国所⾼度重视，就是因为这种发动机是和各⼤国正在全⼒攻关的第6代战机所配套的航发项⽬，正如说起5代战机必然有隐⾝性能⼀样，那么若6代机不具备变循环发动机，那么这种6代机也只能是⼀种伪6代。
传统的航空涡扇—涡轮发动机的热⼒循环特性是固定不变的，⼀种发动机只能在⼀种模式下⼯作，并且仅在有限的飞⾏包线范围内具有最好的性能。
这往往是现役航发的⼀个难以克服的死结。
⽐如某超级⼤国著名的F404—F414中等推⼒航空发动机，这种航发在海平⾯和6000⽶以下的中低空的推⼒很强劲，燃油效率也⾼，这是因为他的叶⽚和涡轮和外壳之间的密封性能基本做到了极致，⼏乎可以发挥每⼀克氧⽓的燃烧效率。
⽽这类发动机⼀旦到了万⽶以上的⾼空，在⾼空⾼速下出现准冲压燃烧状态，⾼度密封的涡轮⼏乎成了⼀个累赘。
发动机的推⼒会急剧下降。
因此装备这类发动机的战⽃机都尽量避免飞的太⾼。
还有⼀个与前⾯的例⼦⼏乎相反的典型，这就是著名的F22A的发动机F119。
这种先进⼤推⼒发动机为了追求⾼空超⾳速巡航性能，因此涵道⽐做的⾮常⼩，⼏乎和过去的涡喷发动机差不多。
因此在⾼空性能⾮常好。
⽽因为涵道⽐过低，其在低空的推⼒就⼤打折扣，燃油效率甚⾄⽐不过落后他⼀代的三代涡扇，⾮常的耗油。
因此F22A的航程是出了名的腿短。
甚⾄远远不如F16A等典型的偏轻型的三代机，这就造成F22A不能适合空域⼴阔的战场环境。
先进变循环发动机技术的出现就是要解决前两类发动机不能兼顾⾼空和低空性能的⽭盾，可以通过改变⼀些部件的⼏何形状、尺⼨或位置，来调节其热⼒循环参数：如增压⽐、涡轮进⼝温度、空⽓流量和涵道⽐，改变发动机循环⼯作模式。
在⼏乎所有包线下，都维持⾼推⼒的同时确保低油耗，使发动机在各种飞⾏情况下都能⼯作在最佳状态。
与此同时，变循环发动机能以多种模式，包括涡轮模式、涡轮风扇模式和冲压模式等⼯作，因⽽在亚声速、跨声速、超声速和⾼超声速飞⾏状态下都具有良好的性能。
变循环发动机模式转换调节计划仿真研究
关键 词 ： 变循 环发 动机 ； 总体 结构 ； 节计划 ； 式转换 ； 调 模 仿真 中图分 类号 ： ２ ３ ７ Ｖ ３ ． 文献 标识 码 ： 文 章编 号 ：０ ０— ８ ９ ２ １ ） ２— ０ ７— ４ Ａ １０ ８ ２ （ ０ １ ０ ０ ４ ０
ｔｅｃｌ ｃ ｖ ｙｃｎｉ ｒｔ ｎｏ ｖｒ ｂｅｃｃｅｅ ｇ ｅｉ ａ ａ ｚｄ Ｔ ｅａｊｓ ｅ ｔ ｌｎｏ ｎ ｉｅｉ ｄ ｓ ｎｄｔ ｈ ｏ ｅｔ ｉ ｏ ｆ ｕａ ｏ ｆ ａｉ ｌ ｙｌ ｎｉ ｎ ｌ ｅ ． ｈ ｄｕｔ ｎ ｐａ ｆ ｇ ｅｉ ｅ ｌ ｉｔ ｇ ｉ ａ ｎ ｓ ｙ ｍ ｅ ｎ ｓ ｇ ｏ
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变循环发动机原理
变循环发动机（Variable Cycle Engine）是一种燃气涡轮发动机，它结合了传统的喷气发动机和涡扇发动机的特点。
变循环发动机的工作原理是根据飞行阶段的要求，通过调整发动机的参数和工作模式，实现在不同飞行条件下的最佳性能。
变循环发动机的关键特点是它能够在不同模式之间切换，以适应不同的飞行阶段。
通常，变循环发动机可以在两种基本模式之间切换：高涵道比模式和低涵道比模式。
在高涵道比模式下，发动机采用较大的涵道比，这意味着进气流经过的气流比例较大。
这种模式适用于飞行的高速巡航阶段，因为高涵道比可以提供较高的推力和燃油效率。
在低涵道比模式下，发动机的涵道比较小，进气流经过的气流比例也较小。
这种模式适用于低速飞行或起降阶段，因为较小的涵道比可以提供更大的推力和较好的加速性能。
变循环发动机实现这些模式切换的方法可以有多种。
一种常见的方式是通过可调节的涵道比风扇来实现。
在高涵道比模式下，风扇的涵道比较大，使得进气流量比例较大；而在低涵道比模式下，涵道比会减小，从而提供更大的推力。
此外，变循环发动机还可以通过调整压气机和燃烧室的工作参数来实现不同的工作模式。
例如，在高涵道比模式下，可以采用较高的压比和较低的燃烧室出口温度以提高燃油效率；而在低涵道比模式下，可以增加燃烧室出口温度以提供更大的推力。
总之，变循环发动机通过调整发动机参数和工作模式，可以
在不同飞行条件下实现最佳性能。
这使得飞机可以在高速巡航和低速起降等不同飞行阶段都能够得到有效的推力和燃油效率。
变循环自适应发动机技术
变循环⾃适应发动机技术2007年美国空军在发展未来的先进航空发动机技术⽅⾯有了进⼀步的动作，年初1⽉29⽇美国空军研究实验室（AFRL）发出了投标征询书，要求到2017年时⽐2000年的基准发动机⽔平在经济可承受性⽅⾯提⾼10倍。
计划的关键是美国空军研究实验室的"⾃适应通⽤发动机技术"（ADVENT）项⽬。
为此美国空军研究实验室的⼯程师们制定了⼀个为期5年的时间表，希望在2012年进⾏技术验证。
新技术可⽤于⼀系列的平台：超声速、亚声速、攻击、机动以及情报、监视和侦察，也可以⽤于海军的平台。
以⾃适应通⽤发动机技术为基础的发动机可能到2014年开始研制。
2007年9⽉25⽇，美英的公开消息来源报道美国空军研究实验室授予美国通⽤电⽓公司（GE）和罗罗美国公司两项合同，开发⾼压⽐压⽓机系统和主动⽓流控制进⽓道和喷管。
这些⾏动预⽰着美国正在积极准备新⼀代发动机的研制⼯作。
⾸先在通⽤经济可承受先进涡轮发动机计划提出验证的概念是美国通⽤电⽓公司（GE）的⾃适应循环发动机概念。
特点是发动机的总压⽐、涵道⽐、流量可调，发动机可以在固定进⽓道的情况下，以亚声速和超声速⼯作，过多的⽓流不会因⽆法通过发动机⽽从进⽓道溢流，引起过⼤阻⼒。
发动机可以调节装置改变空⽓流量和单位推⼒，以适应超声速巡航、跨声速和亚声速巡航，同时满⾜最严格的噪声要求。
⾃适应通⽤发动机技术项⽬源于美国空军正在实施的通⽤经济可承受先进涡轮发动机计划（VAATE），⽽VAATE计划是"综合⾼性能涡轮发动机技术"（IHPTET）的继续。
技术持续发展的需要随着发动机控制技术的提⾼，实现变循环/⾃适应技术变得易于实现，⽽这种能够全⾯提升飞机性能的新技术的出现，相当于从涡轮喷⽓发动机到涡轮风扇发动机的进步，具有⾥程碑意义。
"⾃适应通⽤发动机技术"项⽬是通⽤经济可承受先进涡轮发动机计划中的典型项⽬。
⽬标是发展在飞⾏包线内可以改变风扇、核⼼机流量和压⽐，从⽽优化发动机性能的能⼒。
变循环与自适应循环发动机技术发展
54航空制造技术·2014 年第 1/2 期NEW VIEWPOINTMBD。
北京航空航天大学能源与动力工程学院 李 斌中航工业沈阳发动机设计研究所 赵成伟变循环与自适应循环发动机技术发展Consider on Variable Cycle Engine and Adaptive Cycle Engine Technology De-velopment动机（Adaptive Cycle Engine, 简称ACE）。
其独特之处在于它是在典型的类似YF120发动机的双外涵变循环发动机布局基础上又增加了一个外涵道而构成，即在双外涵变循环发动机风扇上采用一个“Flade”（风扇叶尖风扇）级延伸出第3外涵道，见图1。
Flade 是接在风扇外围的一排短的转子叶片，有单独可调静子。
因为采用Flade 和多个外涵道，自适应循环发动机能够实现更大幅度的变循环能力，是变循环发动机技术发展重要的前沿方向。
变循环发动机技术进化分析变循环发动机（Variable Cycle Engine，简称VCE）的研究由来已久。
从20世纪60年代开始，国外各大航空发动机公司均在不断地进行VCE 的概念和方案设计以及相关技术的本文所论及的变循环发动机是指实际使用中能通过（但不限于）控制调整发动机相关部件的几何形状、尺寸或者位置等手段，改变流路结构和相应热力循环参数（流量、压比、涵道比等）、获得预期性能的航空燃气涡轮发动机。
广义上看，能够通过再燃、电功转换等途径实现工作循环过程中能量的可控“迁移”的发动机，也可以归为变循环发动机的范畴。
与常规循环发动机相比，变循环发动机在配装飞行包线宽广、任务剖面复杂多样的飞机时，可以有针对性地采用不同的工作模式，最大限度地兼顾超声速飞行的高推力性能和亚声速巡航低耗油率的矛盾性要求，适应多用途飞机的各种任务需求。
并且与进气道的流量匹配性能好，减小飞机在低速飞行时因发动机深度节流而产生的溢流阻力，从而降低推进系统的安装损失，提高飞行器性能。
航空航天工程的前沿技术研究
航空航天工程的前沿技术研究在人类不断探索未知的征程中，航空航天领域一直是最具挑战性和吸引力的前沿阵地之一。
从早期的梦想飞行到如今的太空探索，航空航天工程的每一次进步都离不开前沿技术的推动。
这些技术不仅改变了我们对天空和宇宙的认知，也为人类的未来发展开辟了无限可能。
一、先进的航空发动机技术航空发动机被誉为飞机的“心脏”，其性能直接决定了飞行器的飞行速度、航程和燃油效率等关键指标。
在前沿技术的推动下，航空发动机正朝着更高推力、更低油耗和更低排放的方向发展。
其中，变循环发动机技术备受关注。
这种发动机能够根据不同的飞行条件，自动调整工作模式，在亚音速和超音速飞行中都能实现最优性能。
通过改变发动机的涵道比、压气机和涡轮的工作状态等，变循环发动机可以在不同的飞行阶段提供恰到好处的动力输出，有效提高了飞机的整体性能和燃油经济性。
此外，新材料的应用也为航空发动机带来了革命性的变化。
陶瓷基复合材料、高温合金等新型材料具有更高的强度、耐高温性能和抗腐蚀能力，使得发动机能够在更加恶劣的环境下稳定工作，同时减轻发动机的重量，提高推重比。
二、高超音速飞行技术高超音速飞行是指飞行器的速度超过 5 倍音速以上。
这一领域的研究对于未来的军事、民用航空以及太空探索都具有重要意义。
实现高超音速飞行面临着诸多技术挑战，其中热防护是关键问题之一。
由于飞行器在高速飞行时与空气剧烈摩擦，会产生极高的温度，传统的材料和结构难以承受。
因此，研发新型的热防护材料和冷却技术成为当务之急。
另外，高超音速飞行器的气动设计也极为复杂。
需要精确计算和优化飞行器的外形，以减少空气阻力和提高飞行稳定性。
同时，高超音速飞行过程中的燃烧控制、导航与制导等技术也需要取得重大突破。
三、可重复使用运载火箭技术随着太空探索活动的日益频繁，降低发射成本成为航天领域的重要目标。
可重复使用运载火箭技术的出现为解决这一问题带来了希望。
以SpaceX 的猎鹰9 号火箭为例，其通过回收一级火箭并重复使用，大幅降低了发射成本。
先进航空发动机技术研究与开发
先进航空发动机技术研究与开发随着时代的进步和技术的发展，航空发动机技术的不断进步是航空工业中不可或缺的一部分。
发动机作为整个飞机的“心脏”，它的性能关系到飞机的安全性和经济性。
因此，先进航空发动机技术的研究和开发具有非常重要的意义。
一、先进航空发动机技术的发展历程航空发动机的发展历程可以分为四个阶段。
第一阶段是直线活塞式内燃机时期，主要应用于轻型飞机和舰载机。
第二阶段是喷气式内燃机时期，主要应用于民用和军用喷气飞机，如战斗机、轰炸机、客机等。
第三阶段是涡扇式喷气发动机时期，其特点是高效、低噪声、低污染，应用于现代喷气客机和商用飞机等。
第四个阶段是高温合金材料、先进材料和复合材料的应用时期，主要应用于高速飞机、超音速飞行和太空航行。
随着航空飞行的不断推进，先进航空发动机技术研究和开发也从传统的涡轮扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、高温高速喷气发动机等方向不断向复合材料、新型燃烧室、先进气体涡轮、高效推进、发动机控制系统等方向拓展。
二、先进航空发动机技术的特点和优势先进航空发动机技术的特点主要包括：高效、高速、高可靠性、低噪声、低污染和多功能化等因素。
这些特点是基于目前现代航空工业的需求，能够更好地适应高速和高温环境，减轻飞机重量和燃料消耗，提高飞机的安全性和经济性。
其中，高效是指发动机的热效率、压缩效率和推力重量比等都要比传统发动机高。
高效发动机能够在较低的燃料消耗下提供更高的推力，从而减少运营成本。
高速是指发动机能够适应高速和高温的环境，以满足高速飞行的需求。
高可靠性是指发动机的工作时间、寿命和故障率都要比传统发动机高。
低噪声和低污染是指发动机要具备低噪声和低污染的特点，以保护环境和减少对居民的干扰。
多功能化是指发动机在不同工作条件下，能够执行不同的任务和应用。
三、先进航空发动机技术的研究和开发航空发动机技术的研究和开发需要投入大量的人力、物力和财力，但对航空工业的发展意义重大。
目前，国际上很多航空工业制造企业都在积极进行先进航空发动机的技术研究和开发。
变循环发动机发展综述
变循环发动机发展综述刘治呈【摘要】在介绍变循环发动机概念基础上,对不同国家变循环发动机研究历程与成果进行介绍,同时分析每一段历程所具有的技术特点,希望能够为相关专业提供可以参考的理论依据.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P177-179)【关键词】变循环发动机变几何结构推力耗油率【作者】刘治呈【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院,成都 610500【正文语种】中文航空发动机由最初的活塞发动机逐渐发展为涡喷、涡扇发动机，性能得到了显著提升。
变循环发动机是通过改变发动机零部件几何形状与尺寸的一种热力循环燃气涡轮发动机[1]。
1 英国变循环发动机的研究英国设计了一款选择性排气变循环发动机，这款发动机采用两轴三压气机的设计原理[2]。
发动机结构如图1所示。
这款发动机在低马赫数飞行过程中，燃油消耗率非常低；当在超音速飞行时，具备较高推力。
在这两种基本特性要求下，发动机上设计了两种工作模式：一种是低压工作模式；另一种是高压动作模式。
选择性排气变循环发动机采用了固定几何结构涡轮技术，有效降低了设计风险。
2 日本变循环发动机的研究日本发明了一种变循环发动机，该发动机属于组合循环发动机，核心机为HYPR90-T涡轮风扇发动机，HYPR90-T结构如图2所示。
HPYRBO-T将低压涡轮设计成可调结构，可调低压涡轮叶片结构是这款发动机可变结构之一。
3 美国变循环发动机的研究除了日、英两国，美国关于变循环发动机的研究也取得了显著成果，截至目前一共发明设计了五代变循环发动机，并且每一代变循环发动机都有着自己独特的技术特点。
3.1 GE第一代变循环发动机图1 选择性排气变循环发动机图2 HYPR90-T结构图图3 后VABI变循环发动机在第一代变循环发动机中，技术人员设计了可调面积涵道引射器（VABI）这一关键构件[3]。
第一代变循环发动机采用了后VABI设计方式，具体结构如图3所示。
下一代战机“心脏”——自适应变循环发动机发展追述_
下一代战机“心脏”——自适应变循环发动机进展追述在上个世纪八九十年月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进展方向的先进技术将在将来为 F-35 和“下一代空中主宰”（NGAD）供应创新动力。
一、基本状况中文名：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：通过转变涵道比，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，实现涵道比的转变。
2007 年，随着自适应通用发动机技术(ADVENT)项目的提出，美国空军和海军开头争辩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当。
二、代表型号介绍通用电气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，可以依据状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。
变循环发动机建模及控制规律研究
研究方法
本次演示采用理论建模与数值模拟相结合的方法，对变循环发动机进行建模及 控制规律研究。首先，利用CFD方法建立发动机气动模型，并对其中的湍流模 型、燃烧模型等进行详细描述。其次，利用建好的模型进行数值模拟，分析发 动机的性能参数以及稳态和动态特性。最后，采用智能控制方法对发动机进行 控制规律设计，并通过仿真实验验证控制器的性能。
1、控制规律的本质
控制规律的本质是通过调节进入涡轮的燃气流量、压力和温度等参数，实现对 航空涡轴发动机输出转速和扭矩的精确控制。其关键在于找到燃气流量、压力 和温度等参数与发动机输出转速和扭矩之间的关系。
2、控制规律的建立
建立控制规律首先需要通过对航空涡轴发动机的实验测试，获得不同工况下燃 气流量、压力和温度等参数与发动机输出转速和扭矩的实际数据。然后利用这 些数据，采用插值、拟合等方法，建立燃气流量、压力和温度等参数与发动机 输出转速和扭矩之间的数学关系。最后，通过反馈控制系统实现对发动机输出 转速和扭矩的精确控制。
一、背景
航空涡轴发动机是一种通过旋转轴输出动力的发动机，具有较高的能量密度和 可靠性。其工作原理基于燃气在涡轮中膨胀、高速旋转，进而推动轴转动，产 生动力。为了进一步优化其性能、提高可靠性，需要对其数学模型进行深入研 究和建立精确的控制规律。
二、方法
1、系统分析
首先需要对航空涡轴发动机进行系统分析，包括其组成、工作原理、能量转化 过程等方面。这有助于对整个系统有全面的了解，为后续的数学建模打下基础。
结果分析
通过对变循环发动机的建模及控制规律研究，我们得到了以下结果：
1、模型性能评估：通过与实验数据的对比，我们发现所建立的模型能够准确 预测发动机的性能参数，如推力、耗油量等，从而验证了建模方法的可行性。
美军为下代战机研发变循环发动机 应对中国挑战
美军为下代战机研发变循环发动机应对中国挑战变循环涡喷发动机结构示意图据美国《航空周刊与空间技术》2012年9月24日报道，自美国最近一次启动发展全新战斗机发动机已经几乎过去30个年头了，而自涡轮喷气发动机让位给涡轮风扇发动机后到现在则已超过了50年。
现在，美国正着手发展新一代的战斗机发动机，结构上即是涡轮风扇发动机，后又可是涡轮喷气发动机。
对于工业界，关键在于通过努力，未来数十年要能够生产出制空作战飞机的发动机。
因而GE和PW公司在获得美国空军研究实验室(AFRL)的自适应发动机技术发展(AETD)项目后，要马不停蹄的工作，使燃料高效、高推力的动力装置更成熟，2020后可升级洛克希德-马丁公司的F-35和用于未来的第6代作战飞机。
AETD是AFRL耗资5.24亿美元的GE和罗罗北美公司承担的、将在2013年进行发动机整机试验的自适应通用发动机技术(ADVENT)项目的后继项目。
对于2007年在与GE和罗罗公司竞争ADVENT项目中出局的PW公司而言，被AETD选中是出乎预料的结果，而对于没有收到下一步项目合同的罗罗公司却是一个打击。
PW公司先进发动机项目主管Jim Reed说：“当我们未被ADVENT选中时，我们做过许多我们自己台架上的工作。
假如我们被AETD选中，可能与此有关。
我们必须提出强有力的建议。
”燃料高效发动机可能的发展攸关2020年后用于升级F-35和作为2030年前后服役的未来空军和海军制空战斗机发动机。
上一次美国着手发展全新一代的作战飞机发动机是在1980年代早期，开始联合技术演示试验发动机(JTDE)项目，该项目使PW公司发展出洛克希德-马丁公司F-22飞机使用的F119发动机和更进一步的发展型用于F-35的F135发动机。
成功扼杀了GE/罗罗公司的F-35替代发动机F136后，PW公司的国会支持者危胁要切断AETD资金，担心它又是一个搞竞争发动机的暗中伎俩。
但空军一再保证其目的是成熟技术而不是发展一个发动机，以选择PW公司取代罗罗来平息对AETD批评。
变循环与自适应循环发动机技术发展_李斌
定的涵道比工作。
动过程中不断测量被控系统的状态
虽然 GE、R·R 等重要发动机厂 参数或输出参数，以便了解系统的状
商在变循环发动机技术领域探索研 态或性能，并与期望的性能或性能指
究从未止步并不断深入，但现役发 标进行比较，当偏离期望的性能或性
动机中，变循环技术的应用还不广 能指标时，改变控制器的结构、参数
自适应循环发动机采用 Flade、 CDFS 结构实现 3 个可调外涵道结构 的突出优势在于具备更多的工作模 式，与传统的常规循环航空发动机单 一工作模式和之前具有单 / 双外涵 两种工作模式的变循环发动机相比， 自适应循环发动机可能的工作模式 包括如下 4 种：单涵循环工作模式 （Single Bypass），即第一涵道打开，第 二、三涵道关闭；双涵循环工作模式 （Double Bypass），即第一、二涵道打 开，第三涵道关闭；单外涵与第三涵 道工作模式（Thrid+Single Bypass）， 即 第 一、三 涵 道 打 开，第 二 涵 道 关 闭；三 涵 道 循 环 工 作 模 式（Three Bypass），即所有涵道全部打开。
安装损失，提高飞行器性能。 变循环发动机的研究由来已
久。从 20 世纪 60 年代开始，国外各 大航空发动机公司均在不断地进行
变循环发动机的概念和方案设计以 及 相 关 技 术 的 研 究 和 验 证 工 作，比 如，英国提出有分排、混排涡扇和涡 喷 3 种循环方式的选择放气式变循 环发动机概念 [1]，法国 SNECMA 公 司提出双压缩系统变循环发动机概 念，日 本 牵 头 开 展 了 变 循 环 发 动 机 “HYPR90-T”的技术研究与验证 。 [2-3]
GE21 发动机与常规混排涡扇发 动机不同的是将风扇分为前后两段， 后段与压气机连在一起，称为核心机 驱动风扇级（CDFS），并带有可调进 口导流叶片。在风扇和 CDFS 之后 设有外涵道，用以在宽广的工作范围 内更好地控制空气流量。其他变循 环发动机部件有模式选择阀门、前可 变面积涵道引射器（前 VABI）、后可 变面积涵道引射器（后 VABI）和可 变面积低压涡轮导向器。模式选择 阀门用来确定发动机以涡喷或涡扇 模态工作；可变面积低压涡轮控制 高、低压涡轮转速，从而使发动机具 有更大的灵活性，可在宽广的工作范 围内提高循环匹配能力。
斯特林发动机基础研究与优化设计
斯特林发动机基础研究与优化设计斯特林发动机是一种热机，利用外部热源和内部工作物质的循环变化完成能量转换，实现动力输出。
与内燃机相比，斯特林发动机具有结构简单、噪音低、排放少、维护成本低等优点，而且可以使用多种燃料，因此备受研究者和工程师的关注。
本文将介绍斯特林发动机的基础原理和优化设计方法。
一、斯特林发动机的基础原理斯特林发动机的工作原理基于一个简单的热力学循环，称为斯特林循环。
这个循环包括四个处理过程：加热、等容膨胀、冷却和等容压缩。
斯特林发动机的关键组成部分包括热源、工作物质、热交换器、活塞、缸筒和阀门。
斯特林发动机的热源可以是任何方便的燃料，例如天然气、液化石油气和生物质。
燃料在热源中燃烧，产生高温高压的气体。
这些气体通过热交换器传递给工作物质，使工作物质的温度升高。
工作物质是斯特林发动机的动力源，通常是氢气、氦气或空气。
当工作物质从温度低的热交换器进入温度高的热交换器时，它会被加热并膨胀。
此时，压力在活塞的作用下推动活塞向外运动，这就是等容膨胀过程。
等容膨胀完成后，工作物质从热交换器中流出，进入温度低的热交换器，被冷却并压缩。
这就是等容压缩过程。
最后，工作物质从压缩器流回膨胀室，完成一个斯特林循环，可以输出动力。
二、斯特林发动机的优化设计虽然斯特林发动机具有许多优点，但是它也存在一些缺陷。
例如，斯特林发动机的功率密度通常低于内燃机，而且在实际应用中具有较低的效率。
因此，研究人员一直在进行斯特林发动机的优化设计，以提高功率密度和效率。
1. 优化工作物质为了提高斯特林发动机的功率密度和效率，研究人员通常会优化工作物质的选择和属性。
例如，在高温下，氢气比空气更适合用作工作物质，因为它具有更高的热导率和更低的分子量。
此外，添加适量的抑制剂可以减少工作物质的分子大小和热传导率，有助于提高发动机的效率。
2. 优化热交换器热交换器是斯特林发动机中的一个重要组成部分，其性能对发动机的效率和功率密度有较大影响。
对Atkinson循环发动机的研究
报告人：罗劲松对A t k i ns o n 循环发动机的研究报告人罗劲松学科专业车辆工程指导教师王德伦教授报告人：罗劲松课题研究计划一课题提出的背景二课题的学术意义或工程意义三国内外研究现状四课题的研究目标、内容、拟解决的关键问题、试验方法、技术路线报告人：罗劲松一课题提出的背景在制约电动车发展的电池技术没有取得重大突破的前提下，混合动力汽车以其有效地节能减排的特性成为一个过渡性产品，并且会与石油时代伴生。
已经投入市场实用的混合动力车都能够达到节能25%的技术指标。
混合动力车特别适用于城市工况，不仅节能，而且有效地减少城市空气污染；当油电同时驱动，能满足人们汽车加速性的要求。
报告人：罗劲松一课题提出的背景目前，已经上市的混合动力汽车包括：丰田Prius0 本田Insight 、Ford Escape Hybrid 、Lexus RX450h Hybrid 、Mercedes S400 Blue Hybrid 。
用于以上混合动力汽车的发动机都采用的是Atkinson 循环。
在国内提出对Atkinson 循环发动机的研究符合当前国内汽车行业的发展形势。
报告人：罗劲松二课题的学术意义或工程意义A t k i n s o n 循环：膨胀比>压缩比（p r u i s ：膨胀比：13.0）A t k i n s o n 循环的实质是膨胀比大于压缩比，将绝热膨胀线适当延长到b ″（b ′为理想状态）,按b ″a ″进行等容放热，再按a ″a 进行等压放热回到压缩始点a ，获得图示b b ″a ″a b 面积大小的超膨胀功量而使循环热效率ηt 上升。
报告人：罗劲松实现手段1、采用特殊的机构实现压缩行程比膨胀行程短，从而实现内燃机的膨胀比大于压缩比。
2、可以通过调节内燃机进气门的关闭时刻，来调整压缩冲程，而膨胀冲程还是保持不变，从而实现膨胀比大于压缩比。
报告人：罗劲松二课题的学术意义或工程意义A t k i n s o n 循环意义：（1）膨胀比大于压缩比能够更大程度地将热能转换为机械能，提高发动机的热效率，降低燃油消耗。
基于iSIGHT的变循环发动机性能优化
（ ｏ ｅｅｏ ｏ ｅ ｎ ｎ ｒｙ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏｙ ｃ ｎｃｌ ｎｖｒｉ ， ｉａ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｗ ｒ ｄＥ ｅｇ ， ｏ ｈ ｅｔ ｎＰ ｌ ｅ ｈ ｉａ Ｕ ｉ ｓｙ Ｘ ’ｎ７ ７ ， ｈｎ ） ｌ Ｐ ａ ｔ ｅ ｔ ｅ ｔ １ ０
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｖａ ｉ ｂ ｅｃ ｃ ｅｅ ｇ ｎ ｓ Ｎｕ ｒ ｃ ｌ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ； Ｉ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒａ ｌ ｙ ｌ ｎ ｉ ｅ ； ｍｅ ｉａ ｍ ｌ ｔ ｓ ｏ ｉ ＧＨＴ Ｓ
ｆ ０１ｈ ＇ ｐ－ ＇ ｔ ＿ １ｈ Ｐｔ ＿１ ＾ －－ｔ ， ｔ １ｎ ｈ ｒ １ｈ ｉ ＾ １ 、ｈ ● ， ＿１ｎ Ｐ ｔ ， ｔ １ｈ ■ ｎ ｔ １ １ ＿ 『 １ １ ｈ ｔ １ｈ １ ＋ １ｈ ｉ、 ， ｔ １
中图分 类 号 ： Ｈ１ ， ２ １ 文献标 识 码 ： Ｔ ６Ｖ ３ Ａ
１ 引 言
．
力， 同时低压 涡轮导 向器开到最大 ， 提高高压涡轮膨胀 比以保证 其做功能力。前 、 Ｖ Ｉ 后 ＡＢ 和喷管喉道面积被设置为适 当的大小 来保持所需 的涵道 比和背压 ， 以给加速或超音巡航状态提供高的 单位推力 。在双外涵模态下 ， 发动机选择 阀门打开 ， Ｄ Ｓ和压气 Ｃ Ｆ
ｓｏ ｅ ａ ｔｅｃ ｎｒｌ ｃ ｅ ｕｅ ａｅ ｎｉｌｔｅ ｐ ｒ ｕｅｏｆ ａ ｐｉ ｚ Ｃ ｅ ｏｍ ｃ ｎｔｅ ｈ ｗ ｄｔｔ ｈ ｏ ｔ ｈ ｄ ｌｓｂ ｄｏ ｅ ｔ ｅａ ｒ ｆ ａ ｃｎｏ ｔ ｅＶ Ｅｐ ｒ ｒ ａ ｅｉ ｈ ｈ ｏｓ ｓ ｎ ｍ ｔ ｎ ｍｉ ｆ ｎ ｗ ｏｅ ｈｌｅ ｏ ｅａｉｎｅｖ ｌ ｅｐｔ ｍｕ ｉ ａｉ ｌｓ ｎ ｏ ｐ ｉ ｅ ｏｋｃ ｎ ｉｏ ｓ Ｖ Ｅ ｐ ｒ ｏ ｎｅｏ ｄ ｓｉ ｌ－ ｒ ｂｅ ｄｃ ｍ ｌ ａ ｄｗ ｒ ｏ ｄｔ ｎ Ｃ ． ｔ ｐ ｅ ｔｖ ａ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｆ
一种涡轮发动机一二次流组合变循环方法
一种涡轮发动机一二次流组合变循环
方法
涡轮发动机一二次流组合变循环方法是一种利用涡轮发动机中的一、二次流组合变循环来提高发动机性能的新技术。
该方法通过优化涡轮发动机中的流体循环过程，提高热能转换效率，减少能量损失，从而实现更高的动力输出和更低的能耗。
在传统的涡轮发动机中，一次流是指进入涡轮的空气，二次流则是指由燃烧室排出的燃烧产物。
一二次流组合变循环方法通过改变一、二次流之间的相互作用，以提高发动机效率。
具体而言，该方法包括以下几个关键步骤：
通过优化进气系统设计，提高进气流量和质量。
这可以通过增加进气口的尺寸、减少进气阻力、改善进气道设计等手段来实现。
通过调整一、二次流之间的流动速度和压力比，优化压气机和涡轮之间的能量传递效率。
这可以通过改变涡轮的叶片设计或调整压力比来实现。
然后，通过优化燃烧室设计和燃烧过程控制，提高燃烧效率和排放性能。
这可以通过改进燃烧室结构、优化燃烧室内部流场和燃烧控制系统等手段来实现。
通过精确控制涡轮发动机的工作参数，如转速、温度和压力等，以确保其在最佳工作状态下运行。
这可以通过采用先进的控制系统和实时监测技术来实现。
涡轮发动机一二次流组合变循环方法的应用可以显著提高发动机的综合性能，包括功率输出、燃烧效率、燃料经济性和排放性能等方面。
这不仅有助于降低能源消耗和环境污染，还
能提供更高的动力和可靠性，满足不同领域对发动机性能的需求。
因此，该方法具有广阔的应用前景和市场潜力。
变循环发动机总体结构和模式转换机构研究
关键词 ： 变循环发动机 ； 总体 结构 ； 模式转换机构 ； 运动仿真 ； 有限元分析
Ｉ ｖ ｓｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｒ ｌＳ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｍ ｏ ｅ Ｔｒ ｎ ｉ ｏ ｎ ｅ ｔｇ ｔ ｆＧｅ ｅ ａ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｄ ａ ｓｔ ｎ ｏ ｉ Ｍ ｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｒａ ｌ ｃｅ Ｅｎ ｉ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｆＶａ ｉｂ ｅ Ｃｙ ｌ ｇｎ
得传统 的单一循环方式 的发动机无法充 分发挥作 用 。而 Ｖ Ｅ（ ａ ａｌ Ｃ ｃｅ ｎｉｅ—Ｖ Ｅ 则 可 以通 Ｃ Ｖ ｒｂｅ ｙｌＥ ｇ ｉ ｎ Ｃ）
循 环 的燃气 涡轮 发动机 … 。
研究 表明＿ ， ２ 与传统发动机相 比， Ｊ 双涵道 Ｖ Ｅ Ｃ
的燃 油消耗 在相 同设计 点 下 可 减少 ２ ０ 一３５ ； ．％ ．％
略不能 改 变发 动机 基 本 的热 力 学循 环 ， 因此 不 能 使 发 动机 在 整个 飞行 包线 内的性 能始终 最优 。这 就使
２ 变循环发 动机
Ｖ Ｅ是 指在 同 １台发 动机 上 ， 过改 变 发 动机 Ｃ 通
一
些部 件 的几何形 状 、 尺寸 或位 置 ， 实现 不 同热力 来
Ｌ Ｕ ｎ Ｉ Ｈｏ ｇ—ｂ ｏ，Ｗ ＡＮＧ ｎｇ—ｑ ａ Ｒｏ ｉｏ
（ｃｏｌ ｆ ｅ Ｐｏｕｓ ｎ ｅｉｇＵ ｉｅｓｙｏ ｅｏａｔｓ ｎ ｓｏａｔ ｓ Ｂ ｉｎ ００ ３ ｈｎ ） Ｓｈｏ ｏ ｔ ｒｐｌｏ ，Ｂ ｉｎ ｎｖｒｉ ｆ ｒｎｕｉ ｄＡ ｔｎｕｉ ， ｅｉｇ１０ ８ ，Ｃ ｉａ Ｊ ｉ ｊ ｔ Ａ ｃａ ｒ ｃ ｊ
ｓ ｕｔｒ ｅｉ ｏｃ ｔ ａｔｒ ｆｎａ ｄｔｅ ｒｌ ｉ ｒ ｎｅｔ ｔ ａ ａｌ ｃｃ ￣ｎ ｅｅａ ｒｃ ｒ Ｗ ｉ ｎ ｔ ｃ ｓ ｎｃｎｅ ｂ ａ ｎ ｅ ｍｎ ｙｃ ｃ ｈ ｖｒ ｅ ｙｌ ｅ ｅｇｎｒｌｔ ｔ ｅ ａ ｇｖ ｒ ｕｄ ｇ ｐｏ ｕｏ ｆ ｈ ｐ ｉ ａ ｏ ｐ ｏ ｅ ｉ ｅｎ ｆ ｂ ｓｕ ｕ ｓ ｅ ａｄｔｅ ｏ ｅ ｒｎｉｏ ｒ ｃ ｌ ａ ｄｓ ｕｔｒｌ ｎ ｂ ｎ ｏ ｅｔ ｅｅ ｓ ｎｄ ａｉ ｓ ｎｏ ａｉｂ ｒ ｙ ｎ ｄ ａｓｉｎ ｉ ｉ ｅ ｎ ｒｃ ａ ｌ ｇｃｎ ｐ ｒ ｄ ｉ ｅ．Ｔ ｋ ｇｄ ｉ ｔ ｖｒ ｌ ａｅ ｂ－ ｈｍ ｔ ｔ ｐ ｎｐ ｔ ｕ ｅ ｉ ａ ｃ ｗ ｇ ｅ ｎ ｅ ｇ ｆ ｈ ｅ ａｅ ａ
艾利逊公司试验变循环战斗／强击机的发动机核心机
艾利逊公司试验变循环战斗／强击机的发动机核心机Kand.,SW;梁春华
【期刊名称】《航空发动机》
【年(卷),期】1992(000)006
【总页数】3页(P75-77)
【作者】Kand.,SW;梁春华
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】V263.3
【相关文献】
1.第三代战斗机用大推力涡扇发动机巡礼（二）核心机衍生发展的经典之作——F110涡扇发动机 [J],
2.艾利逊公司的XTC16／1A核心机及其所采用的新技术 [J], 无
3.几何调节对变循环核心机过渡态性能影响研究 [J], 李俊;苏桂英;韩佳
4.第三代战斗机用大推力涡扇发动机巡礼(二)核心机衍生发展的经典之作——F110涡扇发动机 [J],
5.GE-RR公司战斗机发动机小组恢复F136发动机试验 [J], 刘峻峰
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（见图 1），已经受到了各航空强国的重 VCE F120、F136 的研制成功，VCE 设 进气道总压恢复，降低排气温度，减少
视，是目前航空动力主流的研究方向。 计概念和设计方法大致经历了 5 次大 红外信号。这不仅为未来军民用飞机
特别是在先进战斗机研究方面， 的技术发展，开发出了具有代表性的 带来航时、航程、速度和隐身等方面的
106 航空制造技术·2012 年第 23/24 期
新视点
NEW VIEWPOINT
在未来陆、海、空、天、电多维力量
表1 VCE的5个发展阶段
和多维战场的信息化战争中，配装先 进动力系统的航空武器装备是一个重 要环节，是夺取制空权和决定战争胜 负的决定性因素之一。VCE 概念的提
时期 1960~1970 1970~1974
局上又增加了一个部件，即在发动 型号，而自适应通用发动机技术需要
格林公司组合循环发动机技术是
机外围又增设一个涵道，有一个从主 通过验证机来达到 6 级的水平，通过 在 NASA 革新涡轮加速器（Revolutionary
风扇出来的单独流道，并且采用一个 30 多年来研究的变循环技术才能用于 Turbine Accelerator ，RTA）计划下发展。
动机将成为是航空涡轮发动机发展史
自适应发动机未来的路还很长。 2018~2020 年间推出的 VCE 上 。 [13-14]
上又一个重大里程碑，其意义相当于 按照美国国家航空航天局（NASA）对
2012 年 9 月，美国空军选择了 GE
涡喷发动机向涡扇发动机的跨越，是 技术完备或成熟程度（TRL）共 9 级的 和 P&W 公司参与为其 4 年的自适应
姚艳玲 助理工程师，2009 年毕业于南京理
工大学，现为航空发动机高空模拟航空 科技重点实验室研究人员，从事航空发 动机高空模拟试验研究和高空模拟试车 台建设工作。
现代航空发动机技术走过了百 年的辉煌历程，已经发展得非常成熟。 今天，传统的航空动力技术将面临严 峻的挑战，世界航空动力技术呈现出 强劲的加速发展态势，将引发第三次 动力“革命”。为适应未来新一代先 进战机的更高、更强、更狠、更霸的发 展需要和对成本、速度、环境和燃料高 效利用等方面的高要求，一些主要航
音速性能，高的推进效率，使得发动机 设计师不断地追求更大涵道比的发动
1995~2010
RTA、Advent
宽适用性
双轴、双外涵
机。在超音速飞行状态，由于大涵道 尤为明显，于是，对军用战斗机用的 型 F136 发动机作为 JSF（F-35）轻型
比的涡扇发动机耗油率明显高于等推 VCE 研究逐步开展起来。国外最早的 多用途联合攻击机的备用推进系统正
本，而且也是目前无人机动力发展的 系统设计，关键部件的试验包括全环燃 未来的高超声速飞行器象飞机一样工
必由之路。因为这些飞机的生产数 烧室试验、陶瓷基复合材料部件的研究 作，并且可重复使用（大于 1000 次任
量一般不会大到足以支持发展一种新 与试验，并完成一台核心机试验。在 务，每年可飞行 100 次），用途多样，有
力级的小涵道比涡扇发动机，因此限 制了超音速飞机发动机涵道比的进一 步增加。为了使航空发动机在亚音速
VCE 是美国 20 世纪 60 年代初在 SR- 处于发展、研制和完善中。
71“黑鸟”上投入使用的 J58 发动机 [6]，
该发动机可在涡喷发动机模式和冲压 变循环发动机技术的新发展
和超音速状态下都具有较好的性能， 发动机模式之间转换，是到目前为止 1 ADVENT（自适应发动机）计划
机机体／推进系统一体化设计。由 经过飞行试验验证的（双外涵）变循环 F135 发动机的高 25%，可以使飞机的
于 VCE 在满足上述指标方面的优势 发动机。现在 F120 发动机的 JSF 改 作战半径增加 25%~30%，续航时间增
强烈的军事需求
加 30%~40%。可以满足下一代战斗机、 轰炸机、战术战机、超声速客机和高超
的发动机的地步。目前，美国海军正 ADVENT 计划第一阶段，技术重点放在 灵活的发射和着陆点，耐久性高，单位
在考虑将 ACE 用于其无人空战系统 使耗油率降低 25% 和降低用于热管理 推力大，能采用普通的燃料和润滑剂、
(UCAS-N) 及改装 F/A-18E/F 和 EA- 的冷却空气温度的开发上。
“Flade”级——接在转子叶片上的风 实用型号发动机的设计 。 [11-12]
组合式发动机结合了各单一发动机的
扇（fan-on-blade），这是接在风扇外围
目前，国外自适应发动机技术已 优点，使其能够在宽的马赫数—高度范
的一排短的转子叶片，后面有单独可 进入加速发展阶段，欧美在自适应发 围内高效率工作。其研究难点主要是 调静子 [10]。在超声速运输机上，这种 动机技术研究方面取得了突破性进 发动机各要素之间的匹配性。对于完
设计理念能够使发动机改变其空气 展。2007 年 4 月，GE 公司和美国罗· 全一体化的组合循环发动机目前还处
流量和单位推力，以适应超声速巡航、 罗公司各赢得美国空军研究实验室的 于研究试验阶段。
跨声速加速和亚声速巡航要求，使发 ADVENT 项目第一阶段合同，其中 GE
组合循环发动机从结构上分主
新视点 NEW VIEWPOINT
先进变循环发动机技术研究
Research on Advanced Variable Cycle Engine
中航工业燃气涡轮研究院 姚艳玲 黄春峰
为适应未来新一代先进战机的更高、更强、更狠、更 霸的发展需要和对成本、速度、环境和燃料高效利用等方 面的高要求，一些主要航空国家持续实施先进航空发动 机研究和发展战略计划，加速研发以变循环及组合发动 机为特征的第 5 代航空发动机。
动机兼有民用飞机高涵道比涡扇发动 公司和罗·罗公司分别获得的 2.3 亿美 要有以下 2 种：基于涡轮的组合循
机和战斗机低涵道比涡扇发动机的特 元和 2.96 亿美元合同。主要工作包括 环（TBCC）和基于火箭的组合循环
点。因此此款发动机适用于多种飞行 概念探索、关键部件技术研发和试验， （RBCC）。其中，基于涡轮的组合循环
一台发动机。实践证明，VCE 技术以 环发动机概念设计和方案设计研究， 术特征是第三个涵道内的气流温度较
其内在的性能优势，能够满足强大的军 并进行试验验证。从早期的 VCE 概 低，可用于提取更多的功率和实现更
事需求，并显示出巨大的应用发展潜力 念提出，到目前具有实际使用功能的 好的热管理，也可减小安装阻力，改进
战机发展方向
战机任务剖面
声速飞行器等多种军民用飞行平台的 动力需求，是当前世界航空发动机领
更
更
短
高
大
距
M
作
起 降
数 巡 航
战 半 径
更 强 生 存 能 力
更 高 可 靠 性
低 全 寿 命 周 期 费
用
域的发展重点。
低 亚 声 速 待 机
高 亚 声 速 巡 航
超
大
ADVENT 计划是 IHPTET 计划后
真正的“游戏规则改变者”，其发展将 定义和分类，其中达到 TRL=5 说明技 发动机技术发展（AETD）计划，将变
引发航空推进领域的一场革命，也将 术已经完成了部件验证。TRL=6 表明 循环发动机技术的发展推向了一个新
实现航空航天领域的深度融合与跨越 完成了验证机试验，技术已经可以用 的阶段，ADVENT 和 AETD 计划的成
平台，包括超声速、亚声速的攻击 / 运 并开始整机的初步设计和详细设计、分 发动机主要有涡轮火箭发动机和涡轮
输及情报、监视和侦察平台。另外，发 析，以及风险减少研究。其中 GE 公司 冲压发动机。TBCC 将成为 21 世纪
展多用途的发动机不仅可降低研制成 负责核心机设计，罗·罗公司负责低压 从地面起降的空天飞机的动力，可使
国外航空发动机科学家提出了变几何 投入生产的变循环发动机。
自适应发动机是国外正在发展
和 VCE 思想 。 [4-5]
迄今，VCE 技术已有 50 年的探 的先进变循环发动机。国外研究的
VCE 的优点就是在宽广的飞行包 索研究与发展历程（1960~2010 年）。 变循环发动机的方案主要有单涵道、
线内，都能保持很好的效率和较低的 国外各大航空发动机公司，如英国的 双涵道、串联 / 并联式选择放气变循
变循环发动机军事需求与 发展背景
传统航空涡轮发动机的热力循环 特性是固定不变的，一种发动机只能 在一种模式下工作，并且仅在有限的
飞行范围内具有最好的性能。先进的 变循环发动机（Variable Cycle Engine， VCE）则不同，它是一种多设计点发 动机，通过改变一些部件的几何形状、 尺寸或位置，来调节其热力循环参数 （如增压比 、涡轮进口温度、空气流量 和涵道比），改变发动机循环工作模式 （高推力或低油耗）使发动机在各种飞 行情况下都能工作在最佳状态。与此 同时，变循环发动机能以多种模式（包 括涡轮模式、涡轮风扇模式和冲压模 式等）工作，因而在亚声速、跨声速、超 声速和高超声速飞行状态下都具有良 好的性能。在涡喷 / 涡扇发动机领域， VCE 研究的重点是改变涵道比，如发 动机在爬升、加速和超声速飞行时涵 道比减小，接近涡喷发动机的性能，以 增大推力；在起飞和亚声速飞行时，加 大涵道比，以涡扇发动机状态工作，降 低耗油率和噪声 [4]。
耗油率，可以看作将亚音速性能很好的 罗·罗公司、法国的 SNECMA 公司、日 环等类型。目前，国外正在发展带第
大涵道比涡扇与超音速性能很好的小 本的工业科学与技术研究所和美国 三个涵道的自适应发动机（Adaptive
涵道比涡扇、涡喷取各自优点，结合成 的 GE 公司等，均在不断地进行变循 Variable Cycle Engine ,ADVENT），其技
自 20 世纪 60 年代以来，战斗机一方 5 代 VCE，分别是 YJ101、GE21、GE37、 巨大收益，同时可以满足传感器、武器