战机将拥有 “智慧心脏”

　　航空航天，动力为先。航空发动机被称作战机的“心脏”，它的功能直接关系到战机的作战性能。

　　目前国内外战机最常用的发动机是涡轮喷气(涡喷)发动机和涡轮风扇(涡扇)发动机，两者各有其优缺点。

　　涡喷发动机通过尾喷管向外高速喷射燃气产生动力，具有推力大、高空高速机动性好等优点，但同时也存在油耗高、对燃油利用率低等弊端，在一定程度上限制了战机作战半径。苏制战机米格-25是世界上最早突破3马赫的高空高速战斗机，它装载的就是两台涡喷发动机。

　　海湾战争中，在伊拉克指挥枢纽被摧毁的情况下，飞行员达伍德驾驶米格-25PD战机起飞“单刀赴会”，击落美军一架F/A-18战机并安全返航。他所凭借的，就是该机高空高速的优异性能。但是，由于搭载着两台带加力的涡喷发动机，米格-25成为不折不扣的“油老虎”，限制了其作战半径。

　　涡扇发动机赋予战机的推力来自喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生的反作用力。风扇将吸入的气流一部分送入压气机(称作“内涵道”)，另一部分则直接从发动机机壳外围向后排出(称作“外涵道”)。与涡喷发动机相比，涡扇发动机比前者多了一个外涵道，能耗较低、效率更高，但是高空高速性能不如以涡喷发动机为动力的战斗机。

　　随着现代战争对战机作战性能要求提高，战机既需要具备高速高机动性的近距格斗能力，同时也需要兼顾长航时、大半径的远程作战能力。传统的航空发动机难以同时满足这两种能力需求。因此，变循环发动机应运而生。

　　变循环发动机，是指通过改变传统发动机部分部件的几何形状、尺寸或者位置，来实现不同热力循环的燃气涡轮发动机。外涵道与内涵道空气流量的比值通常被定义为涵道比。一般来说，无论是涡喷发动机还是涡扇发动机，这种比值是固定的。变循环发动机的一大不同，就是能视情改变发动机的涵道比，根据需要在小推力、低油耗的“涡扇”模式和大推力、高油耗的“涡喷”模式之间自由转换，使战机达到最佳的作战飞行效果。

　　在变循环技术的基础上，近年来航空发动机研发领域又出现了自适应变循环概念。与传统控制技术不同，自适应控制可以看作是一个能根据环境变化智能调节自身特性的反馈控制系统。自适应变循环发动机被认为具备智能调节能力，即能通过多种传感器来自动识别发动机的状态，根据实际任务需求，在发动机工作边界内，自动做出判断并调整发动机部件，从而改变发动机的状态，实现更实用和高效的飞行。

　　随着人工智能技术的发展，自适应变循环发动机有着相当大的进步空间。当前，一些国家已研制成功全尺寸自适应变循环发动机，并开始测试。根据研制预期，自适应变循环发动机投入使用后，现役战机的推力、航程、燃油效率都将明显提高。此外，自适应变循环发动机的一些新设计也可提高战机的红外隐身性能和整机热控能力。这些综合性能，将使自适应变循环发动机有望成为战机未来的“智慧心脏”。

　　上图为米格-25战机及其使用的涡喷发动机。

　　(作者单位：航天工程大学)