近年來，隨著美、歐、俄等世界航空發(fā)達國家和地區(qū)的新一代作戰(zhàn)飛機、新一代遠程轟炸機、無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、未來旋翼機以及高超聲速飛行器的不斷探索發(fā)展，其技術(shù)特征已經(jīng)基本明晰，下一代軍用航空動力技術(shù)的需求也應(yīng)運而生。目前，以變循環(huán)發(fā)動機、高效嵌入式渦輪發(fā)動機、超燃沖壓發(fā)動機、先進渦軸發(fā)動機、組合循環(huán)發(fā)動機、非傳統(tǒng)新能源動力等為代表的新型航空動力技術(shù)正在開展試驗驗證，有些技術(shù)已經(jīng)取得實質(zhì)性進展和突破。

　　國外下一代軍用航空動力技術(shù)重點領(lǐng)域研究進展

　　從目前國外軍用航空動力技術(shù)研究現(xiàn)狀來看，目前下一代航空動力技術(shù)主要有以下幾個方面：

　　變循環(huán)發(fā)動機技術(shù)

　　通過改變發(fā)動機部件的幾何形狀、尺寸或位置來優(yōu)化熱力循環(huán)，在各種飛行條件和工作狀態(tài)下提供良好的性能。自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)是在變循環(huán)發(fā)動機的基礎(chǔ)上增加自適應(yīng)控制后的進一步發(fā)展。美國已經(jīng)突破自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)的概念驗證和關(guān)鍵技術(shù)，原計劃到2014年完成整機試驗，但尚無報道證實。

　　高效嵌入式渦輪發(fā)動機技術(shù)

　　以嵌入式安裝的8900~15575daN(1daN=10N)推力的小型渦扇發(fā)動機，與基準機相比耗油率降低30%，推重比提高60%，待機時間延長2倍，功率提取達到400千瓦，可滿足未來的中高空情報、監(jiān)視和偵察(ISR)平臺的無人作戰(zhàn)飛機和運輸機的超強耐久性和超長航程需求。2013年，羅羅公司已經(jīng)完成了壓比超過70的壓氣機試驗，計劃到2019年試驗高效渦輪發(fā)動機整機。

　　先進渦軸發(fā)動機技術(shù)

　　目前美國正在實施多項先進渦軸發(fā)動機研究計劃，包括小型重油發(fā)動機(SHFE)、先進經(jīng)濟可承受渦輪發(fā)動機(AATE)、改進渦輪發(fā)動機項目(ITEP)、未來經(jīng)濟可承受渦輪發(fā)動機計劃(FATE)、替代概念發(fā)動機(ACE)計劃、先進變速動力渦輪(AVSPOT)計劃等，改進和替換現(xiàn)有發(fā)動機，探索新概念渦輪發(fā)動機技術(shù)，為下一代和未來渦軸發(fā)動機的型號研制打下基礎(chǔ)。

　　超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)

　　超燃沖壓發(fā)動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓發(fā)動機，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低、比沖高和速度快(馬赫數(shù)6~25)的優(yōu)點。美國是目前超燃沖壓技術(shù)研究的主力，開展了多項超燃沖壓發(fā)動機演示驗證活動。其中具有典型意義的是美國X-51A項目，已經(jīng)驗證了采用碳氫燃料超燃沖壓發(fā)動機的技術(shù)可行性。

　　組合循環(huán)動力技術(shù)

　　采用渦輪發(fā)動機和雙模態(tài)沖壓發(fā)動機的渦輪基組合循環(huán)動力系統(tǒng)(TBCC)是在大氣層內(nèi)飛行的空天飛行器的一個很好的選擇，而基于火箭技術(shù)的火箭基組合循環(huán)(RBCC)發(fā)動機則適合于跨大氣層飛行的空天飛行器。渦輪基組合動力技術(shù)由于其在下一代高超聲速ISR/打擊平臺的應(yīng)用前景，近年來研究更為活躍，而火箭基組合動力技術(shù)的研究成果并不明顯。美空軍在規(guī)劃中仍將組合循環(huán)動力作為其高超聲速飛行器推進的重要解決方案。

　　爆震發(fā)動機技術(shù)

　　脈沖爆震發(fā)動機是眾多爆震推進概念中最受關(guān)注的，也是探索時間最長、研究最深入、最接近實用的爆震發(fā)動機，具有熱效率高、比沖大以及結(jié)構(gòu)簡單等特點，是目前惟一能以雙模式工作的發(fā)動機概念，被視為未來軍用和航空航天運輸領(lǐng)域最有前途的新概念發(fā)動機之一。國外已在脈沖爆震技術(shù)的研究方面投入了大量的人力和物力，并已驗證了實際應(yīng)用的可行性。

　　非傳統(tǒng)新能源動力技術(shù)

　　燃料電池可以直接將氫轉(zhuǎn)化成電和熱，無排放、噪音小，不但節(jié)省了燃料，對環(huán)境也沒污染。燃料電池的效率是內(nèi)燃發(fā)動機的兩倍以上。目前，國外采用液氫燃料電池推進系統(tǒng)的高空長航時無人機已經(jīng)進行了飛行試驗。太陽能動力飛機是以太陽輻射為推進能源的飛機，目前許多國家都在進行相關(guān)技術(shù)的研究，發(fā)展以太陽能為能源的高空長航時無人機，從而大幅提高續(xù)航時間，并已實現(xiàn)夜航，將實現(xiàn)環(huán)繞地球飛行。

滿足下一代航空裝備需求的關(guān)鍵動力技術(shù)

　　從當(dāng)前國外政府和企業(yè)重點發(fā)展的航空動力技術(shù)研制項目來看，未來將圍繞新一代航空平臺，將重點發(fā)展如下關(guān)鍵動力技術(shù)：

　　自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)將是美國下一代戰(zhàn)斗機和轟炸機的重要動力形式

　　自適應(yīng)發(fā)動機可滿足下一代戰(zhàn)斗機、轟炸機、戰(zhàn)術(shù)飛機、超聲速客機和高超聲速飛行器等多種軍民用飛行平臺的動力需求，將引發(fā)航空推進領(lǐng)域的一場新變革。美國2012年啟動“自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)發(fā)展”(AETD)項目，將研制全尺寸的自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)驗證機，驗證能夠用于第六代戰(zhàn)斗機、未來轟炸機和其他戰(zhàn)術(shù)飛機的低油耗發(fā)動機技術(shù)，為2020年后下一代作戰(zhàn)飛機的研制做好準備。2014年美國空軍預(yù)算披露，未來將投資15億美元加速該技術(shù)的成熟。

　　新能源動力技術(shù)可大幅提高未來長航時無人機的耐久性

　　長航時無人機推進系統(tǒng)的類型包括渦扇發(fā)動機、渦輪-活塞組合發(fā)動機，以及燃料電池和太陽能動力等。為大大提高“全球鷹”級飛行器的耐久性，國外對各種替代推進系統(tǒng)進行了大量研究。隨著氫燃料、燃料電池和太陽能電池系統(tǒng)的逐步成熟，長航時無人機的耐久性預(yù)計可提高10倍。

　　變轉(zhuǎn)速渦軸發(fā)動機是未來旋翼機動力的重要方向

　　變轉(zhuǎn)速渦軸發(fā)動機可以大幅提高發(fā)動機效率、降低油耗和增加航程，與美軍未來旋翼機的需求十分吻合，而變轉(zhuǎn)速渦軸發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)在于變轉(zhuǎn)速動力渦輪。因此在ACE計劃中變轉(zhuǎn)速動力渦輪是潛在的技術(shù)發(fā)展途徑之一，而且AVSPOT計劃將專門研究這一關(guān)鍵技術(shù)，爭取把其融入到JMR旋翼機的先進發(fā)動機中。

　　渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機是未來高超聲速飛行器關(guān)鍵技術(shù)

　　國外正在加緊研制適應(yīng)高超聲速的動力裝置，渦輪基組合循環(huán)動發(fā)動機是其中一個重要方向。2013年洛克希德·馬丁公司公布SR-72高空無人機偵察機就將采用這種動力系統(tǒng)。同時，“三合一”組合高超聲速推進系統(tǒng)、以定容燃燒(CVC)發(fā)動機為基礎(chǔ)的組合循環(huán)方案等新型渦輪基組合動力方案也不斷涌現(xiàn)。

　　下一代航空動力技術(shù)對航空裝備研制的影響分析

　　下一代動力技術(shù)的應(yīng)用可行性分析

　　根據(jù)技術(shù)成熟度評估(TRA)，整體來看，目前國外在自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)、氫燃料動力技術(shù)、渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機技術(shù)等先進航空動力技術(shù)領(lǐng)域正處于研究和驗證階段，預(yù)計到2020年前完成驗證機驗證，達到TRL6級，能夠用于下一代航空動力系統(tǒng)的研制，并支持下一代戰(zhàn)斗機、轟炸機、無人機和高超聲速飛行器在2030年前投入使用。而變轉(zhuǎn)速渦軸發(fā)動機技術(shù)等要到2020年以后才能成熟，要用于JMR旋翼機仍需加速技術(shù)驗證和工程化應(yīng)用。

　　下一代航空動力技術(shù)對航空裝備研制的影響

　　提升下一代航空裝備的性能水平。美空軍在2010年發(fā)布的《技術(shù)地平線》中認為，下一代高效燃氣渦輪動力是運用非常廣泛的技術(shù)，可大幅提高下一代作戰(zhàn)飛機、遠距離打擊和長航時ISR系統(tǒng)等的燃油效率。超燃沖壓發(fā)動機、組合循環(huán)動力技術(shù)的成熟和應(yīng)用使全球精確打擊、快速全球機動、低成本可重復(fù)使用入軌系統(tǒng)成為可能。高效太陽能電池、燃料電池以及綜合電力管理系統(tǒng)技術(shù)使全球一體化ISR能力大幅提高。

　　催生新型航空平臺和武器的產(chǎn)生。無論是發(fā)展軍用遠程打擊和偵察系統(tǒng)，還是未來民用航空動力的應(yīng)用，超燃沖壓動力技術(shù)都將扮演重要的角色。近期超燃沖壓發(fā)動機的技術(shù)成果最直接而明確的應(yīng)用方向是全球打擊武器(HSSW)項目，正在發(fā)展能夠?qū)嵤┚_打擊的高超聲速巡航導(dǎo)彈。遠期來看，超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)必將為ISR/打擊平臺的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，使平臺能常規(guī)起降，巡航馬赫數(shù)達到4，同時能夠在無通信和衛(wèi)星支持的情況下實現(xiàn)對禁入?yún)^(qū)域的滲透。

　　國外下一代航空動力技術(shù)研究將重點提高發(fā)動機的經(jīng)濟可承受性，采用自適應(yīng)、變轉(zhuǎn)速等手段，以自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機、多電發(fā)動機、變轉(zhuǎn)速渦軸發(fā)動機及渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機技術(shù)等為主要方向，充分利用預(yù)研計劃、技術(shù)開發(fā)階段工作開展部件、核心機和整機驗證，逐步提升技術(shù)成熟度，降低型號研制風(fēng)險，滿足下一代戰(zhàn)斗機、遠程轟炸機、ISR飛機、旋翼機及高超聲速飛行器的動力需求。