科创中国

行业领域

高端装备制造产业,航空装备产业

需求背景

AFE-2600 的核心机部分依旧保持着和一般涡轮喷气式发动机设计大致相同的结构，即“进气道、风扇、压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室和尾喷管”七大部分。不过得益于航空技术的进步，在与以往涡轮喷气式发动机相同的部分也引入并集成了如磁流体动力加速环、超导发电机、多涵道变循环构型以及随之而来的多模态无缝切换功能、全电磁传动转子、用于燃烧控制的等离子电弧喷射等

多项先进技术。

通常情况下，一台标准且完整的 AFE-2600 发动机从前至后可主要由可动中心锥、中轴进气道&中心涵道、2 级电动对转风扇、内中外（涡扇-涡喷-冲压）三级涵道、6 级电动压气机（2级低压、4级高压）、等离子体燃烧室、3 级集成超导电机的电动对转涡轮（单级高压、单级中压、单级低压）、加力燃烧室、多级并联的磁流体加速环与轴对称三维矢量喷管组成。且发动机最前端还安装有基于质量射流预冷加力（Mass Injection and Precompressor Cooling，MIPCC）的喷水装置。

需解决的主要技术难题

AFE-2600全系统由可动中心锥、中轴进气道（中心涵道）、2级电动对转风扇、内中外三级涵道、6级电动压气机（2级低压、4级高压）、等离子燃烧室、3级集成超导电机的电动对转涡轮（单级高压、单级中压、单级低压）、加力燃烧室、多级并联的磁流体加速环与轴对称三维矢量喷管组成。发动机由两部分组成：作为核心机，采用电磁传动多涵道变循环构型，用于在低速环境下提供绝大多数推力和提供各子系统工作动力的三涵道自适应变循环发动机；和采用超燃冲压构型，在高速环境下提供主要推力的冲压发动机。其风扇盘前部设置环形喷水装置套件，并使用电磁功率传输取代高低压机械轴功率传输：各叶片旋转件之间没有硬件连接，每级风扇、压气机均由独立的与各级叶片绑定的环形超导电动机驱动，每级涡轮则分别驱动独立的环形超导发电机。原有的高低压机械传动轴位置则设置中心涵道，可通过前端可动中心锥的前后移动来控制进气流量及分配。等离子燃烧室使得液氢燃料可在燃烧室内被通电电离，随后在线圈的约束控制下充分燃烧。通过燃烧室的等离子体则带动涡轮做功，同时产生电力和推力，随后则由磁流体动力环加速喷出。

期望实现的主要技术目标

期望可用作高超音速航空器的动力来源，并实现全工作区间内无推力鸿沟，多模式无缝切换的目标；

同时也能同时满足军用航空器对高速、定向能武器；各类任务系统等设备的高耗能需求。

需求解析

解析单位：“科创中国”航空制造产业科技服务团（中国航空学会） 解析时间：2023-11-23

杨亮

中国航空学会

高级工程师

综合评价

早期提出的变循环方案有变吸气压气机方案（外涵道可开关的涡扇），但是因为压气机流量调节负担太大，推力损失超过增益，失败。柔性循环方案则是在外涵道设立外涵燃烧室，低压涡轮拆开放置在高压涡轮之后和核心涵道出口截面的地方，但是双燃烧室过于复杂，低压涡轮难度过大，失败。此外还有涡轮增强循环方案（涡扇涡喷串联），涵道可调方案，单外涵变循环方案，但是碍于自身设计理念和当时技术条件，都失败了。   2000年后对变循环发动机的研究，基本也就是两条路： 一是2005年美国重启的超声速运输/客机项目，要求在革新涡轮加速器的基础上验证高速风扇稳定性、低噪声喷管、几何可调低压涡轮等技术。航发三巨头，罗罗、通用电气、普惠三家分别提出了自己的方案，各有不同，但是共通的技术有：多股流变循环（多层外涵道或者交叉流动的前后外涵道），可调风扇扇叶，陶瓷基涡轮转子和静子，变面积涡轮，以及先进燃烧室等。 二就是研制下一代战斗机的动力系统的AETD项目，各项纸面指标上都超过YF119（两者都满足ATF的要求），而且原型机零件比F110减少了40%，同时也更加符合下一代航发小体积、高密度趋势。

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