航空發動機變循環

航空發動機變循環傳統的航空渦輪發動機的熱力循環特性是固定的，一臺發動機只能工作在一種模式，并且只在有限的飛行范圍內性能最佳。高級可變循環發動機（Variable   cycle   engine, VCE）它是不同的，它是一個多設計點發動機，通過改變一些零件的幾何形狀、尺寸或位置，以調整其熱循環參數（如增壓比、渦輪進口溫度、空氣流量和旁通比）改變發動機循環工作模式（高推力或低油耗）從而使發動機在各種飛行條件下都能以最佳狀態工作。同時，可變循環發動機可以在多種模式下運行（包括渦輪模式、渦扇模式和沖壓模式等）功，所以在亞音速下、跨聲速、在超音速和高超音速飛行條件下具有良好的性能。

可變循環發動機是指通過改變發動機某些部件的幾何形狀來實現的發動機、尺寸或位置，以實現燃氣渦輪發動機的不同熱循環。

使用可變循環來改變發動機循環參數，例如壓力增加比、渦輪前溫度、空氣流量和涵道比可以使發動機在各種工況下都有良好的性能。

在渦噴/對于渦扇發動機，研究的重點是改變涵道比，如發動機爬升、加速和超音速飛行時涵道比降低，接近渦噴發動機的性能，從而增加推力；起飛和亞音速飛行時，增加涵道比，工作在渦扇發動機狀態，降低油耗和噪音。

在渦軸發動機中，主要研究可調面積渦輪，以改變發動機的空氣流量，降低部分功率時的燃油消耗。

提高飛機發動機技術的核心在于如何提高——的燃油效率。噴氣式飛機的原理是空氣被吸入發動機與燃油混合加熱，然后高溫高壓氣體向后噴出根據牛頓 根據第三定律，飛機可以獲得一個反推力。但是這種高溫高壓的氣體本身就有很大的能量，也就是說這種能量是白白浪費的，但是有時候為了機動性不得不這么做以前飛機往往是渦噴，只能工作在渦噴模式，渦扇只能工作在渦扇模式。在飛機航行的整個過程中，往往有很多距離不需要使用這種高油耗的工作模式。接近戰場時，為了迎敵，需要高速機動，機動空戰需要跨音速飛行模式。所以變循環發動機就是把這三種模式結合起來，進行合理規劃，達到最佳使用效果。

發動機一般以此為進氣道——，壓氣機——，燃燒室——，渦輪——，噴嘴從前到后。對應的過程是進氣——空氣壓縮增壓——空氣混合燃燒——渦輪旋轉——尾部彈射和做功。變循環發動機采用渦扇系統，將氣流分為三個涵道，但三個涵道可以改變大小和口徑，通過組合搭配達到最佳工作模式需要經濟巡航時，向下調節兩個調節板，阻擋氣流通過燃燒室，使發動機工作在螺旋槳模式當需要跨音速機動時，調節板1向下向上，形成渦扇發動機。當要執行超音速巡航時，調節板1、兩者都是向上的，是渦輪噴氣發動機。如果發動機使用任務規劃系統，它也可以使用計算機來規劃發動機 的行動模式，根據不同的任務，以達到最佳的運作效率。

這種措施看似簡單，但在工程上實施起來非常困難發動機在高溫高壓極高轉速下工作時，最好不要有任何結構上的變化，否則會造成發動機零部件的損壞，導致發動機的安全問題擋板的偏差還會帶來氣流的瞬間畸變，導致發動機工作不穩定甚至停機。根據研發該技術的GE公司在官網的宣傳資料，使用該技術后，在相同燃料下，飛機的滯空時間可增加50%，航程增加33%，減少25%油耗率達到了60%的燃油熱吸收率。

美國

20世紀70年代，美國開始加強軍用變循環發動機的研究。GE公司從YJ101到GE21開發了第一代變循環驗證機、GE33，后來的YF120，以及可控壓比發動機等一系列變循環預研驗證機。特別是YF120還參與了美國第四代動力的評選，是世界 美國第一臺經飛行驗證的戰斗機可變循環發動機。YF120在F-22項目競爭失利后，常規循環渦扇發動機F136就是由其核心發動機衍生出來的。

2011年，美國海軍已經開始了變循環發動機技術項目的研發，未來將裝備F/A-18E/F“超級大黃蜂”的替代機型。

2012年11月，通用電氣（GE）普拉特公司惠特尼收到了超過6.價值8億美元的演示驗證了變循環戰斗機發動機合同，該合同由美國空軍研究實驗室授予（AFRL）基于的自適應引擎技術的研究與開發（AETD）在項目支持下，自適應風扇發動機驗證機將于2013年進行測試。

中國

中國發動機發展是第一代生產、研制一代、預研一代、探索一代。據AVIC發動機副總裁張健介紹，中國發動機發展的技術目標時間表已經排到了2030年。

從航空工業的發展來看，中國航空工業的意義美國證實變循環發動機的研究已經開始，一方面，這意味著中國的科研管理和計劃美國的航空動力發展更加科學合理，符合航空工業產品發展的客觀規律，更加注重基礎科研和預研，而不是等待具體型號要求才開始科研，導致研制周期較長、風險大、成本高；另一方面，這也意味著中國的發展速度將會加快美國的航空動力發展已逐漸趕上美國等西方航空強國，在常規循環發動機發展卓有成效的情況下，積極開展新循環發動機的基礎研究，對保持中國航空動力的可持續發展具有重要價值趕上世界最先進水平。根據中國空軍未來型號發展對航空發動機的需求，類似YF120的變循環渦扇發動機可以提供更大的高度、高速推力可以有效提高作戰飛機的巡邏、攔截能力可以同時提供更經濟的中低空、亞音速耗油率顯然有助于提高作戰飛機的經濟性。從民航客機的未來發展來看，未來的洲際超音速客機也需要變循環發動機來提供持續的超音速飛行能力，亞音速客機對單位油耗相當敏感，因為這關系到民航公司的運營成本。因此，中國正在從事變循環發動機的研究、軍事、商業價值非常巨大，可以有效提升中國 美國的綜合國力和競爭力。

自適應發動機是國外正在開發的一種先進的變循環發動機。國外研究的變循環發動機方案主要有單旁路、雙涵道、串聯/并聯式選擇性放氣可變循環和其他類型。目前國外正在研制帶第三旁路的自適應發動機（AdaptiveVariableCycleEngine，降臨節）其技術特點是第三風道內氣流溫度低，可以用來提取更多的功率，實現更好的熱管理，還可以降低安裝阻力，提高進氣總壓恢復，降低排氣溫度，減少紅外信號。這不僅能為未來的軍用和民用飛機帶來飛行時間、航程、在速度和隱身上有很大的收獲，并且可以同時滿足傳感器的需求、武器和通信設備對發動機功率提取的更高要求。空軍研究實驗室（AFRL）據預測，自適應發動機的燃油效率將比F135發動機高出25%，可以將飛機的作戰半徑增加25%~30%，電池壽命增加了30%~40%可以滿足下一代戰斗機的需求、轟炸機、戰術戰機、超音速客機高超音速飛機等多種軍民飛行平臺的動力需求是目前世界航空發動機領域的發展重點。