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终于知道F-47为何要装鸭翼了!变循环发动机难产:美军六代机延期
送交者: 员外 2026-05-29 16:33:13 于 [世界军事论坛]

据美媒突破防御在5月26日报道称,美军寄予厚望的变循环发动机又双叒叕的延期了,原型机的研发要到2031年才能完成,等到变循环发动机成熟并装机,美六代要形成战斗力的话至少也是2035年以后的事情了,按美军又又又延期的节奏,六代机拖延到2040年也很正常!

美军终于尝到中国当年的五代隐身战斗机研发是缺少足够推力发动机的滋味了,所以各位发现了吧,美军的F-47为什么要长出一对鸭翼了,歼-20当年的鸭翼的重要原因之一就是为了解决发动机推力不足又要超音速巡航+大升力完全矛盾的要求了!那么问题来了,变循环发动机到底遭遇了什么问题?

变循环发动机难产:到底出了啥问题?

据美媒突破防御在5月26日报道,美国空军在2027财年预算文件中披露,NGAP项目的原型机研制工作预计要到2031年才能完成。报道称这款发动机是为美军六代机(NGAD/F-47)开发的自适应循环发动机,由GE Aerospace(XA102)和Pratt & Whitney(XA103)竞争开发。

按正常思维理解,GE和普惠这两大发动机巨头研发的双保险,终有一个能保证正常装机吧,但是令人好奇的是美国空军NGAP(下一代自适应引擎)计划整体推迟到2031年,据TheAviationist在5月13日报道,GE的XA102和普惠的XA103都已经通过了“装配准备审查”。

双方动作同步,延期也同步,这发动机到底出了啥问题?

自适应循环发动机早期称变循环发动机,这是一种能根据工作状态切换涵道比的先进发动机,早期是固定几种状态切换,后来发展到能根据工作状态的需要,自适应工作在最佳状态!可能这并不是很容易理解,下文作个简单的解释。

常见的喷气式发动机有两大类,一类涡喷发动机,比如各位的比较熟悉的航模喷气式发动机,大都是离心式涡轮喷气发动机;还有一类是涡扇发动机,平时大家都接触不到,但客机发动机大都是这种类型。两者原理其实没多大差别,只是结构上有些不同:

涡轮喷气式发动机:前后只有一个通道,所有的气流都通过压气级一级一级向后压缩,然后混入燃料在燃烧室点燃,再推动高温涡轮,然后在尾喷口排出,这就是涡喷发动机的结构。当然各位熟悉喷气式发动机的大佬不要挑刺,比如离心式、轴流式等不同结构还是有些细微差别的。

涡轮风扇喷气式发动机:有内外两个通道,外涵道和内涵道会在某个位置分离,一般在内涵道会有1~3级风扇,这三级风扇的气流分一部分到外涵道,作用相当于螺旋桨推动空气直接产生推力;而内涵道气流则通过一级级的压气级,然后混入燃料在燃烧室做功后通过高温涡轮排出尾喷口。

外涵道的流量与内涵道的流量比就是涵道比,涵道比越大越省油,比如最高可以超过10,但速度也越慢,因为这表示这个外涵道的风扇直径很大,比如客机的发动机;需要高速的就用小涵道比发动机,比如F-22的发动机F119,涵道比只有0.3,WS-15更是低至0.25。

从涵道比也能看出来,涵道比等于0时最适合高空高速,而涵道比很大时则适合低速以便节省油料。所谓的变循环发动机就是在涡扇发动机的不同位置加装一系列的活门可以释放气流进入外涵道增加涵道比,或者封闭外涵道全部通过内涵道,让发动机工作在涡扇模式或者涡喷模式。

自适应则是能让发动机能根据飞行速度和高度自动调节经过外涵道的气流比例或或者将外涵道封闭全部经过内涵道,比如起飞时使用最大的旁通比,以获得最大推力以及节油效果。在中高空巡航时则以小涵道飞行,速度和节油效率兼顾,而在高空高速模式下则是涵道比为0的涡喷模式。

美军的变循环发动机发展是相当早,SR-71的J58发动机能算第一代变循环发动机,其原理是在第四压气级通过六条管道引出气流直接通入加力燃烧室。正常模式下这条通道是关闭的,需要高速飞行时打开活门引出气流通往加力燃烧室,可以让加力燃烧持续进行,推动SR-71最高速度超过3.3马赫。

这种模式的高速性能相当不错,只是非常耗油!SR-71最大起飞重量78吨,空重只有30.6吨,正常起飞时燃料达到36吨。但航程只有5230公里,在加力模式下非常耗油。所以后来美国并没有在J58上继续走下去,而是走向了内外涵道旁通比的改变,比如1980年代末期的YF-23的发动机YF-120就是变循环发动机,用了一套非常复杂的变循环结构。

这是GE经典变循环,上半部为涡喷工况,下半部为涡扇工况

之后就是GE的XA100和102和普惠的XA101和103了,你没看错,在102和103之前已经有100和101了,这个发动机路线稍稍有点复杂,再来简单解释下,几句话就能说清楚:

通用的XA100和普惠的XA101是为代替F-35的F135发动机研发的自适应发动机,前些年已经测试成功了,性能比F135提升约25%燃油效率、10-20%额外推力,热管理能力显著增强,但最后发现更换成本实在太高了,全面换装涉及飞机改型、全球后勤保障系统调整等,总成本可能高达400亿美元,最后空军放弃了改装计划,转而使用F135发动机的升级版。

通用的XA100和普惠的XA101是为F-35的发动机舱设计的,尺寸有点不合适,无法适配六代机的发动机舱,所以目前通用和普惠各自启动了XA102和XA103发动机的研发任务。这就是美国自适应发动机的前世今生。

看起来XA100和XA101并非因为性能问题没让F-35瞧上,不过社交媒体上倒也有些不同意见,倒也不是XA100和XA101性能不足,而是因为重大战略投资失误,比如目前公开的信息就非常离谱,主要有四大原因:

  1. 单价超过预期:XA100/XA101单价约2000万美元,比F135高出30%,美军全机队1000架换装加上后勤超过400亿美元;

  2. 型号适配性不足:F-35B(短距/垂直起降型)完全装不了,XA100/XA101直径更大、结构更复杂,无法适配B型的升力风扇+旋转喷管布局,强行改装会导致重量超标、重心失衡、需要改结构;

  3. 维护与后勤体系无法兼容:XA100/XA101是全新三流道自适应架构,与现有F135的维护工具、备件库、人员培训体系完全不通用,要重建一套后勤体系,长期维护成本极高。

  4. 发动机与平台不匹配:XA100/XA101推力+10%、燃油效率+25%、航程+30%,但F-35机身、进气道、航电、热管理都是为F135设计,无法完全发挥新发动机潜力;

性能不错,但问题无法适配,装了也发挥不出作用,研发成功等装了才发现不能用?早干嘛去了啊?不如一开始就研发六代机发动机,现在倒好,5代机装不上,结果六代机也不能用,还要重新开发一套新发动机,这下是真特么尴尬了!

美军六代机被迫延期:终于知道F-47为何要装鸭翼了

发动机舱不将就,所以大概率美军的六代机也要跟着延迟了!不过各位可千万别小看美国人的骚操作,中国人先用成熟发动机将就下,以后再用专用发动机代替这个可能性是完全存在的。比如F-47的发动机选择可能性是这样的:

XA102(GE)和XA103(普惠):这两款是AETP项目为F-35开发的发动机(尺寸针对F-35发动机舱),尺寸和集成需求与F-47不匹配。F-47需要针对其更大航程、更高超音速性能和热管理优化的专用发动机,因此空军直接转向了XA102(GE)和XA103(普惠)

不过XA102和XA103的原型机要等到2031年才能完成,而F-47的目标是在2028年就要首飞,这三年的时间差怎么办?据目前公开的信息,F-47极有可能会使用成熟发动机保证进度,比如使用F119的改进型。

稍稍了解点发动机推力和战斗机最大起飞重量这个关系的朋友已经在计算F-47的推重比了,F119最新改进型的发动机最大推力大约是16吨左右,而中间推力在12吨左右;F-47的最大起飞重量可能会比F-22略大一些,社交媒体上根据F-47作战半径比F-22增加70%所需的燃油估计,最大起飞重量可能会在42~45吨左右。

5代机的超巡有一个推重比要求在0.6~0.8左右,六代机的超巡要求应该会更高,从F119中间推力只有24吨计算,F-47在超音速巡航时总重量不可超过30吨,所以F-47会遭遇一个歼-20一模一样的问题。

  • 推重比低也能达到超巡:需要将F-47的展弦比降低,也就是减少阻力可以增加巡航速度;

  • 降低展弦比后,升力会出现不足,需要更高的速度才能起飞,此时又会遭遇动力不足;

歼-20当年就是这样,歼-20刚开始研发时能用的发动机只有AL-31F,最大推力不过12.5吨,后来的WS-10C也只有14.2吨!而AL-31F的中间推力更小,只有8吨,要更小的展弦比增加高速性能,却会遭遇起飞升力不足的问题,歼-20就是用了鸭翼和主翼前的边条解决了问题,两者结合完成了在小展弦比的条件下达到大升力的目的。

这是对F-47为什么会出现鸭翼的最好解释!有网友认为F-47是为了高机动性,这个也有点说服力,比如F-47在取消垂尾后,能增稳并且能控制高机动性的翼面会出现严重不足,因此需要一对鸭翼来增稳或者在超音速飞行中作为配平用。

这个有一定的理由,但问题是中国的六代机都没有鸭翼,也有超音速配平问题需要解决,为什么美国人就解决不了?那么只剩下了高机动性一个要求,作为全球最顶尖的美国空军,会不知道高机动性在六代机上要求并不是特别高吗?因为中距空空导弹成为标配,甚至超远程空空导弹已经取得了八比零的战绩后,六代机的超级机动其实已经不那么重要了。

因为在超远程空空导弹的打击下机动性的意义已经没那么大了!前阵子不是有美媒报道AIM-260已经测试成功,这表示美军也进入真正的超远程空空导弹时代了。那么问题来了,美军是否真的会为了超机动性去给六代机增加一套鸭翼?

所以从这些个角度来看,F-47增加鸭翼的最大作用就是增升,并且波音很可能是考虑了XA102和XA103可能会大幅延期的情况,在那种情况下F-47依然能按时首飞与服役。当然前提是波音的F-47研发顺利。


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