世界前沿技术发展报告2023《世界航空技术发展报告》（六）航空动力技术
（六）航空动力技术
资料来自：《世界前沿技术发展报告2023》和网络
航空动力技术根据用途不同可分为军用航空动力技术和民用航空动力技术。军用航空动力对于提高战斗机的机动性、航程和运载能力至关重要。民用航空动力是决定民用飞机经济性、安全性和环保性的决定性因素。2022年，世界航空动力科研机构针对未来飞机发展需要，开展了多项产品研发和技术探索工作，进展显著。中国航空动力技术着力打造国家战略科技力量，实现了从装备自主向装备和能力双自主的跨越，主要航空武器装备国产化率屡创新高。
1.军用航空动力技术
2022年，美国和法国针对第五代战斗机的升级和第六代战斗机的发展需要，分别开展了自适应发动机技术研发工作。同时，美国还加大了涡轴发动机和重油发动机的研发力度，以满足未来直升机和无人机对小型、低成本发动机的需要。
1.1 美国空军授出下一代自适应推进项目合同
2022年8月，美国空军分别向洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁曼、波音、通用电气和普惠五家公司各授出一份不定期交付/不确定数量合同，要求其执行下一代自适应推进(Next Generation Adaptive Propulsion, NGAP)项目的技术成熟和风险降低阶段工作，开展设计开发、台架试验、原型试验和系统集成等活动，要求在2032年7月前完成。该项目当前阶段的合同总金额最高达9.75亿美元。根据合同要求，上述企业将聚焦交付拟配装下一代空中主宰平台的推进系统，并推进实现航空动力工业基础的数字化转型。
1.2 法国完成下一代战斗机发动机原型机地面测试
2022年1月，法国国防部武器装备总局在蒂雷纳(Turenne)项目下成功完成新型发动机原型机的地面测试。该原型机由M88涡扇发动机衍生而来，拟作为未来作战航空系统中新一代战斗机(New Generation Fighter)的动力装置。
1.3 美国通用电气公司为美国陆军测试首台T901涡轴发动机
2022年3月，通用电气公司宣布，在公司位于林恩(Lynn)工厂的试验台启动首台T901-GE-900涡轴发动机的测试工作。通用电气公司已对林恩工厂的三个试验台进行了升级，以便全面有效地完成测试项目。升级后的试验台能够测试更大功率的发动机，允许发动机空载运行，同时提升了仪器和测试控制的能力。目前获得的测试数据表明，T901发动机的性能符合项目预期和美国陆军要求。与T700相比，T901的轴功率提高50%，油耗降低25%，部件耐久性的增加还将降低全寿命周期成本。
1.4 美国液体活塞公司研制高功重比重油发动机
2022年11月，美国液体活塞(Liquid Piston)公司获得美国陆军授出的价值900万美元的合同，开展一种先进重油发动机设计、制造和演示项目，目标是耗油量比同功率级别的汽油发动机少30%，体积和重量为同等功率级别柴油发动机的十分之一。该发动机将针对Jet A、JP8和F24燃料进行优化，提高部件性能和可靠性，并能够集成到混电推进系统中。借此，液体活塞公司将为无人机系统提供更好的动力系统，为地面、海上和空中平台提供更远的航程和更高效的辅助动力装置，并通过更轻、更小、更便携的发电机，提高电力供应能力，减轻陆军人员的后勤负担。
2.民用航空动力技术
2022年，美国积极推动绿色环保发动机技术研发。英国低排放发动机技术验证机进入飞行试验阶段。俄罗斯完成PD-8涡扇发动机原型机的制造工作，并进入试验测试阶段。
2.1 美国通用电气“护照”发动机完成100%可持续航空燃料试飞
2022年5月，通用电气航空表示，使用100%可持续航空燃料对“护照”(Passport)发动机进行了首次飞行测试，结果显示其性能与使用石油基航空燃料时相似。“护照”发动机是通用电气航空针对公务机市场研发的一款先进涡扇发动机，采用整体叶盘和陶瓷基复合材料，具有燃油效率高、飞行噪声低、兼容100%可持续航空燃料等特点。此次飞行测试则标志着该公司在推进100%可持续航空燃料商业化上达到了一个新里程碑。
2.2 美国普惠公司披露下一代齿轮传动技术发展路线图
2022年7月，普惠公司披露了其下一代齿轮传动涡扇(Geared Turbo-Fan, GTF)发动机技术发展路线图的关键内容——在2030年前研发出一型燃油效率较现有发动机至少提高10%的发动机。拟议的发展路径以提升推进效率和热效率为基础，包括将涵道比提高至15、增大齿轮传动比、研究轻质结构技术等。该路线图还涉及电推进和混合电推进技术的开发，其中包括该公司正在评估的氢蒸气注入间冷涡轮发动机(Hydrogen Steam Injected, Inter-Cooled Turbine Engine, HySIITE)概念，不仅将氢用作燃料，还将充分利用其低温特性，改善发动机热力学性能，并降低排放。
2.3 英国罗尔斯·罗伊斯公司低排放发动机进入飞行试验阶段
2022年11月，罗尔斯·罗伊斯公司的先进低排放燃烧系统(Advanced LowEmissions Combustion System, ALECSys)演示验证活动进入飞行试验阶段。该发动机配装在一架波音747飞机上，成功完成包括12000米高度飞行及在不同条件下重新启动的多项试验任务。此前，ALECSys验证机已完成全面的地面试验，包括结冰、吸水、地面可操作性、排放和使用100%可持续航空燃料运行。ALECSys创新的稀薄燃烧系统改善了燃料和空气在点火前的预混合，降低了氮氧化物和颗粒物排放，使燃料燃烧更清洁。ALECSys是“超扇”(UltraFan)发动机项目的一部分，油耗较第一代“遄达”(Trent)发动机降低25%。
2.4 俄罗斯开展PD-8发动机首批原型机试验
2022年10月，俄罗斯联合发动机制造集团副总经理兼总设计师尤里·什莫金表示，已经制造了3台PD-8发动机原型机，目前正在进行相关试验。PD-8发动机将用于SSJ-NEW客机和别-200水陆两栖飞机，采用了俄罗斯最新材料和先进技术（包括3D打印）制造。以PD-8的核心机为基础开发的发动机可为米-26直升机提供动力，将用于替换乌克兰研制的D-136涡轴发动机。
3.新概念航空动力
为提高航空发动机领域的创新能力，主要航空国家高度注重高超声速动力和新能源动力的研发工作。2022年，美国和欧洲在涡轮基组合循环发动、旋转爆震发动机、氢动力和混合电推进等方面取得诸多进展。
3.1 美国金星航宇公司完成高超声速旋转爆震发动机地面试验
2022年10月，美国金星航宇(Venus Aerospace)公司公布了一批开展高超声速旋转爆震发动机试验的视频，宣告该公司在位于休斯敦总部的试验设施中进行了历时3个月的旋转爆震火箭发动机地面试验，成为世界上第一家将室温可储存液体燃料用于旋转爆震火箭发动机(Rotating Detonation Rocket Engine, RDRE)的企业。金星航宇公司是一家开发高超声速技术的初创公司，该公司拟使用长度为20英尺（约合6.1米）、速度为5倍声速的无人机开展高超声速旋转爆震火箭发动机飞行试验，然后研制飞行速度为9倍声速的“观星者”(Stargazer)客机。“观星者”客机一旦投入使用，可在1小时内飞行8000千米，兼具商业和军事双重用途。
3.2 英国罗尔斯·罗伊斯公司开始测试氢燃料涡轮发动机
2022年11月，罗尔斯·罗伊斯公司表示，已联合易捷航空公司成功进行了氢燃料AE2100发动机的首次测试，达到重要里程碑节点。此次测试是双方H2 ZERO项目的一部分，将分别使用庞巴迪“环球快车”5500和6500公务机测试AE2100涡桨发动机和“珍珠”15涡喷发动机，其目标是在2023年前将首架使用氢动力技术的零排放商用飞机投入运营。
3.3 美国通用电气公司为美国陆军开发混合电推进技术
2022年3月，美国陆军授予通用电气公司一份价值510万美元的协调系统涡轴电气化应用研究(Applied Research Collaborative Systematic TurboshaftElectrification Project, ARC-STEP)项目合同，以支持该公司开发混合电推进技术。该项目包括对兆瓦级电气化动力装置的研究、开发、测试和评估，并进一步开发适用于美国陆军未来垂直起降(Future Vertical Lift, FVL)飞行器项目的轻质、高效、安全、可靠的混合电推进技术，以满足美国陆军对增加有效载荷、续航时间、航程和机载功率的需求。
