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罗罗公司瞄准新的军用飞机发动机技术 |
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| http://cn.newmaker.com
2/27/2006 10:26:00 AM
《航空周刊与航天技术》
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美国五角大楼对发动机制造商的要求非常苛刻，包括航程更长、速度更快、耐久性更好、飞行高度更高，而所有这些改进的前提是成本更低。
最近，美国空军宣布，将发展下一代推进和无人系统技术，以保证2018年部署远程攻击机所需要的技术在未来10年发展成熟。
过去10年，航空工业唯一的大项目是JSF项目，但是今后将有多种形式的飞机项目获得发展。罗罗公司在对五角大楼40多份规划和交换文件进行分析后认为，今后美国将对超声速远程攻击机更感兴趣。对"全球鹰"高空长航时无人机和未来信息、监视和侦察(ISR)飞机的需求也将十分迫切，目前，这种飞机的航时可达到30小时，不久就要达到2天甚至7天。
目前，罗罗公司的任务是将这些需求转变为动力系统需要的改进。现在，该公司不知道具体的发动机需求，只知道要求高度更高、航时更长。因此，该公司今后的任务是把这些进一步转变为发动机的性能要求，最终分解为需要发展的技术并制定计划来发展这些技术。
例如，罗罗公司目前正在从推进系统和发电系统中取消诸如润滑部分之类的累赘。
罗罗公司位于美国的自由工作组副主管说："如果你希望一次在天空中停留几周和数月，就要从发动机中取消滑油，采用磁浮轴承支撑。齿轮箱是用滑油润滑的系统，它产生热量，今后我们的飞行器系统将更加综合，为减少阻力和红外信号，发动机上的齿轮箱将消失。
随着美国国防部最新的四年一度防务评审文件的发布，罗罗公司似乎切中了五角大楼的脉搏。
防务部长拉姆斯菲尔德和参谋长联席会副主席Adm. Edmund Giambastiani也要求，今后要重点发展增加航程和留空时间的能力、用于监视或攻击的更大和更灵活的有效载荷，以及在敌占区的渗透和生存能力。其他的重点是：在联合机动、ISR等方面增加投资
除远程、快速打击和长航时侦察外，罗罗公司还计划发展军用低可探测、短距起飞并带有强大电力系统(以驱动传感器和定向能束武器)的战术运输用途的发动机技术。美国空军已表示对这种系统感兴趣。该公司计划研究能力、单位燃油消耗和航程与C-130 相当，但是雷达反射截面较小的推进器的下一代运输机发动机。这些要求将需要新的设计。
未来的运输机发动机可能埋入机翼内，战斗机将有更好的短距起飞能力。有些飞机需要升力发动机--例如JSF埋入机翼内的升力风扇。另外，电力作动将取代机械作动。军事用户还要求发动机能提供几兆瓦的电力，为大量的传感器和定向能束武器提供电能。
从发电的角度看，AE3007(用于V-22)或T56(用于C-130和P-3)发动机是合适的动力，其转速可驱动几兆瓦的发电机。高速发电机使燃气涡轮硬件无需齿轮箱减速，达到更直接的耦合。通过10年的工作，该公司开发了高温Lamilloy材料，用于燃烧室、涡轮叶片和导向器。压气机空气对这种材料制成的部件进行冷却，使发动机温度达到金属熔点温度时能保持核心机的功能。采用这种材料后，发动机可在更高的工作温度下运行，推力更大。但是，要使这些系统能共同工作还有很长的路要走。
将要发生巨大革新的其他3个领域是：燃油更改、发动机产生电力和发动机无需润滑。
对于高马赫数飞行来说，最关键的一个问题是用燃油吸热。燃油吸热后可更高效地燃烧。但是，燃油吸收的热量是有限的，当过量时就会形成焦炭沉积在发动机内部。目前，罗罗公司正在对焦炭问题进行研究，例如用催化剂或喷入燃油对燃料进行还原。
通常，发电机是由燃气轮机高速转子驱动的。罗罗公司为"全球鹰"无人侦察机发展了一种由低压风扇转子驱动的发电机，可提供2倍的电力。
罗罗公司认为，驱动一个装有大量传感器的飞机平台需要250KW的电力。如果考虑定向能武器的需求，就要求达到兆瓦级。
目前，该公司正在发展无湿润滑的轴承系统，采用磁性支撑重量超过2吨的转子。这种系统有助于控制振动，在足够低的温度下运行，可取消滑油槽(是主要的热源)，因此使飞机的留空时间更长。带高速发电机的耦合(主动磁性)无轴承系统还能取消齿轮箱。
罗罗公司将首先在船用系统上部署兆瓦级发电机。取消齿轮箱可大大节省重量和空间，这将影响舰船的结构。在飞机上运用将是下一步的目标。
根据创新性进入时间关键远程攻击机(RATTLRS)计划，洛克希德·马丁/罗罗公司发展的M3+超声速巡航导弹将促使发动机制造商进行续航时间更长的设计，并设计出冲压或超燃冲压组合的组合循环推进，用于M6~7的飞行。RATTLRS计划只是一个短航时的设计。 RATTLRS的推进系统是一种迎风面积小、推力大的涡喷发动机。为使速度更快，需要采用组合循环。
高速对于时间关键这个目标来说是适合的，但是高速并不是侦察和搜集信息或监视数据的理想选择。罗罗公司将研究用速度更慢、无人驾驶、成本效益更高的系统重新建立SR-71监视和渗透能力的技术。另一个考虑是改善喷气发动机的运行，包括将发动机设计成"能感知内部发生的情况，并采取纠正措施或通知维护"的推进系统，以大大提高发动机的寿命。
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