【行业动态】普惠透露F135发动机进一步升级改型的三种方案
导读：近日，普惠公司公开了F-35联合攻击机动力引擎F135发动机的进一步升级方案：增大推力、提升燃烧效率和其它改进。这可能使得美国军方最早在2020年就能够获得3型F135发动机（常规起降型、短距起飞/垂直降落型和航母起降型）的升级版本。
普惠公司认为F135改型发展至少需要一个两步走的计划，在2025~2030年左右，最终获得一个全新的改型F135发动机具备三涵道功能，具有一个自适应循环压气机和自适应循环涡轮，并且具有更先进的武器冷却技术。
此外，普惠公司先进项目和技术总工程师史蒂文-伯德（Steven Burd）透露，另外还有一个中间级的升级步骤：大幅修改F135发动机和垂直升降系统的组合，来升级目前美国海军陆战队和英国皇家空军的F-35B战机推进系统。
普惠公司分别将这三个F135发动机升级项目命名为：升级选项1、升级选项2和升级选项1A。其中“升级选项1A”即所谓的中间级升级计划，目前还没有得到普惠的官方命名，而伯德拒绝透露该升级将纳入的技术改进细节。
近日，还有彭博社的记者访问了位于美国佛罗里达州西棕榈滩的普惠发动机测试中心。普惠已经自行验证了一套压气机、涡轮和软件控制的气流调节技术。在F-35发动机的飞行包线内，这些新技术提供了燃料改善5~6%的提升，而推力也从原来F135发动机40,000磅的最大推力上提升了6~10%。普惠军用航空发动机总裁Matthew Bromberg拒绝量化每种不同升级方案带来的整体性能提升参数，表示每种升级计划都是针对特定的使用环境。
在西棕榈滩的测试台上，普惠已经验证的发动机性能改善的可行性，而且包括热端部耐久性和可靠性的改进。对于改进的发动机，普惠称之为FBR，即燃油消化降低引擎（Fuel Burn Reduction），代号为FX701-01。伯德表示，FX701-01发动机包含两套独立的技术升级方案。
伯德表示，FBR发动机的第2套升级是根据海军的FBR研究计划开展自适应压气机技术，和根据美国空军CAESAR(Component And Engine Structural Assessment Research)计划开展涡轮冷却技术。
伯德表示：“这种改型后的压气机和涡轮将提供更好的效率和冷却，这些技术在未来几年可能对F135发动机有用，因为F35战机推进系统的现代化提出了更高的要求。”
普惠公司将F135发动机中的所有经过测试验证的技术改进包装到升级选项1中，这可能适用于所有型号的F135发动机，无论是新生产还是已经安装的发动机。根据伯德的说法，升级选项1将需要更换F135的核心机模块，对于任何已经安装的引擎，可以在大修期间执行模块更换，并且没有其他修改的必要。作为客户，“你完全看不到升级的部件。”他说。
Bromberg表示：“如果军方对我们开绿灯，我们将推出一个简短的计划，并将在2020年之前准备好。并按照第四批生产合同，将新技术纳入到新的F135发动机中。”
普惠所需要的“绿灯”具体一点就是联合攻击战斗机JSF联合计划办公室的授权和资助，以开始升级选项1的全面研发和验证测试。根据Bromberg的说法，JSF联合计划办公室可以使用几种采购策略来进行升级：“对于发动机的采购成本，这取决于项目办公室的做法。如果他们以磨损为基础，则成本不会有太大变化，因为对于旧的损坏模块是直接购买新模块替代。”
如果JSF联合计划办公室希望采用升级选项1来改造所有现役的F-35战机，则可以购买新的动力系统来替代现在正在大修车间维护的F135发动机老模块。根据Bromberg的说法，从2020年起，就可以生产按照升级选项1升级的新F135发动机，并且成本没有变化。不过值得指出的是，现在F135发动机的每台采购价已经降低了50%以上，与早期生产的F135发动机相比。
截至5月底，普惠公司已经交付了325台F135系列发动机，而且产能还在持续增长。普惠在2015年交付了42台F135发动机，2016年交付了72台，而今年将交付80台，到2018年将交付110台。F135发动机的可靠性和可用性现在高于98%，高于普惠公司定下的2020年原始目标。
普惠的F135发动机升级选项2方案则是一个全新的引擎，普惠认为它可以适应美国空军订购的F-35或任何第六代战机。根据Bromberg的说法，这款发动机将在“升级选型1”方案完成之后的4~8年内可用。与“升级选型1”或“升级选型1A”方案相比，这个方案下改型的F135发动机提供的燃烧效率，推力和寿命的极大提升。
升级选项2，又被美国空军研究实验室称之为XA101，将得益于美国空军的自适应循环计划。美国空军研究实验室已经分别与普惠和GE公司签署了合同，两家发动机制造商利用各自的技术研发用于第六代战机的变循环发动机，GE公司研发的自适应引擎发动机（AETD，Adaptive Engine Technology Development），被取名为XA102。
GE公司公布的三股气流变循环发动机方案，简单点说，就是可以通过增大和减少外涵道的气流来改变发动机的涵道比，这样就相当于根据需要实现超音速的小涵道比和省油的大涵道比之间进行模式切换。
Bromberg说：“自适应航空发动机就是在不同的飞行包线下改变性能配置。” Bromberg还强调F135发动机垂直起降型，已经具备了一定的自适应热力循环特性。而且他认为“自适应循环”将对应4种不同类型的技术：发动机核心机的运行；发动机中引入第三股气流，在不同的飞行包线下优化发动机性能；对发动机部件和流道进行软件控制，为发动机热端部件提供可调冷却气体；在必要时，发动机还为飞机武器系统提供可调冷却气流。
Bromberg还表示，普惠的自适应发动机研发工作进展顺利。他说“我们正在按时完成合同，我们正在击中所有关键的发展里程碑。” 事实上，普惠公司可能已经在验证样机中运行了3股气流的AETP自适应循环风扇和核心机。但当被问及普惠公司是否已经这样做时，Bromberg拒绝透露“是”或“不”，但他补充说：“我们将在不久的将来宣布测试结果，我们感觉非常好。”