自适应循环发动机被称为航空动力技术发展的第三次变革，在推力、油耗、热管理等方面较传统发动机存在巨大优势，已基本成为美欧下一代战斗机动力的共同选择，其中美国处于领先发展的态势，又以美国空军对其研发支持力度最大，相关研发进展及经验具有借鉴意义。

美国空军的下一代空中优势（NGAD）项目是一个“系统簇”，由多个子系统集合而成，包括有人的第六代战斗机（简称NGAD平台）、无人的协同作战飞机（CCA），还有可选择的有人平台、导弹、吊舱等。2025年3月21日，美国总统特朗普宣布授予波音公司F-47战斗机（即NGAD平台）研发合同。F-47战斗机计划取代F-22战斗机，兼具对空和对地攻击能力，将增强杀伤力、远航久航能力、战场生存力、装备互用性和环境适应性，作战半径超过1850km，最大速度超过马赫数（Ma）2，其配套动力研发项目为下一代自适应推进（NGAP）。

美国空军自适应发动机发展历程

2006年，美国空军在变循环发动机（VCE）概念的基础上提出了自适应发动机概念，通过多个调节机构来改变风扇/核心机的空气流量和压比，实现高效的涵道比调节能力和良好的流量保持能力，结合自适应控制技术，实现包线内发动机不同速度、高度点的性能最优，并与飞机的组合性能达到最佳，可满足作战飞机起飞和机动飞行时所需的大推力和在执行远程、持久攻击任务的亚声速飞行期间所需的低油耗。

美国空军通过多个预研计划加速自适应技术成熟

美国空军于2007年开始连续实施了自适应通用发动机技术（ADVENT）计划（2007—2015年）、自适应发动机技术开发（AETD）计划（2012—2017年）、自适应发动机转化（AETP）计划（2016—2024年）和空中优势自适应推进技术（ADAPT）计划（具体周期未知）开展预先研究以及技术成熟和风险降低的工作。ADVENT计划提出自适应关键技术并进行验证，AETD计划对自适应关键技术深度开发， AETP计划则为自适应技术的转移应用做准备。4个预研项目已历经18年，美国空军已投入超40亿美元，在下一代战斗机动力需求尚未明确的情况下，提前开展充分的自适应技术研究与验证工作。

AETP计划的主要进展及成效

在AETP计划中，GE航空航天公司和普惠公司分别研制了名为XA100（见图1）、XA101的工程验证机（推力200kN级），完成详细设计、制造和试验评估，以及部件试验评估和性能表征，为制造工艺改进提供信息。GE航空航天公司在2019年2月完成了XA100发动机的详细设计；用来测试基本的机械设计的首台XA100发动机于2020年12月— 2021年5月进行了初步试验（包括高空台试验），达到所有测试目标并超出预期，该发动机后来被拆解以进行检查和分析；第二台XA100发动机用来评估性能和可操作性，于2021年8—11月进行了第一阶段试验，2022年3—9月进行了第二阶段试验，2023年5—11月进行了第三阶段试验，至此XA100发动机已具备进入工程与制造发展（EMD）阶段的技术成熟度^[1]。普惠公司在2019年9月完成XA101发动机的详细设计评审；2021年开展了首台XA101发动机的测试工作。两型验证机已经通过数字适配的方式与F-35战斗机进行了集成测试。AETP计划在2022年就完成了原定的全部里程碑节点，但于2023年12月再次获得美国国会的资助，GE航空航天公司在2024年进一步开展了XA100发动机的第四阶段试验，于2024年6月完成，GE航空航天公司未透露具体试验内容，据推测是开展耐久性验证，相关评估数据可进一步降低NGAP项目的研发风险。

ADVENT计划的研究表明，核心机驱动风扇（CDFS）并不能显著提升发动机性能^[2]，于是后续的AETD、AETP计划取消了CDFS，简化了部件与结构，变得更加简洁。因此，与ADVENT发动机采用的三外涵道构型不同，AETP发动机是双外涵道构型（也称三股流构型）。AETP发动机（XA100、XA101）曾是F-35战斗机换发的潜在方案，但美国空军于2023年3月宣布F-35战斗机换发采用F135发动机核心机升级（ECU）方案并放弃AETP发动机方案。与F135发动机相比，F-35A若换装XA100发动机，燃油效率能提高25%、航程增加30%、推力增加10%、热管理能力提升1倍。

NGAP项目与前序预研计划的关系

2019年5月，美国空军第六代战斗机需求确定后，NGAP项目也随之启动^[3]。NGAP项目由GE航空航天公司和普惠公司承担，GE航空航天公司的发动机方案命名为XA102，普惠公司的为XA103，推力小于AETP发动机（XA100、XA101）。AETP发动机是在NGAD平台需求不明确的情况下，以F-35A战斗机为配装对象设计的，因此并不能直接用于配装下一代战斗机，NGAP发动机（XA102、XA103）与AETP发动机的推力、大小和性能有所不同，但两者将共享技术，在AETP计划预研基础上开展发动机型号研制工作，AETP发动机验证过的自适应风扇、增材制造换热器、陶瓷基复合材料（CMC）涡轮叶片（XA100发动机的第二级低压涡轮转子叶片采用了陶瓷基复合材料）、新型全权限数字式电子控制（FADEC）系统、高达62kW任务系统冷却能力的热管理系统（后续升级还可进一步增强）等先进技术有望用于NGAP发动机，NGAP发动机预计于2029年前开展飞行试验。

下一代自适应发动机研发进入工程验证机制造阶段

NGAP项目（2019—2027年）包括6个阶段：初始设计、初步设计、自适应原型规划、详细设计、发动机制造和发动机评估。2025年年初，美国空军在NGAP项目下授出了新的修订合同，随后详细设计评审（DDR）节点的通过标志着该项目进入了发动机制造阶段。

美国空军授出新的修订合同

2025年1月27日，美国空军授予GE航空航天公司和普惠公司各1份总额上限达35亿美元的不确定交付期限/不确定交付数量（IDIQ）修订合同以继续推进NGAP项目，用于开展设计、分析、台架试验、发动机原型制造与试验、武器系统集成工作，预计于2032年7月完成。合同重点包括：一是交付具有灵活架构的最先进推进系统，可系列化发展以配装执行不同作战任务的飞机平台；二是推进国防工业基础的数字化转型。

GE航空航天公司XA102发动机通过详细设计评审

2025年2月19日，GE航空航天公司宣布完成了XA102发动机的详细设计评审（DDR）。GE航空航天公司强调，基于模型的系统工程（MBSE）是其设计成功的关键，并向美国空军展示了完整的数字发动机模型。XA102是GE航空航天公司历史上首次采用MBSE开发的发动机，从数字化建模到虚拟试验，公司仅用传统研发周期一半的时间就完成了XA102发动机的优化设计，数字化技术将继续用于发动机制造阶段，并加速全尺寸工程验证机的地面验证工作。

普惠公司完成XA103发动机的详细设计评审

2025年2月20日，普惠公司宣布完成了XA103发动机的详细设计评审。普惠公司表示，XA103发动机此次评审采用了全数字化方式，在全数字化协同环境中为美国空军评审人员提供对所有数据和材料的即时访问，其认为发动机全生命周期中的数字化流程有助于快速高效地提升战斗力。2025年6月24日，普惠公司发布的宣传视频中的XA103发动机如图2所示。

美国空军自适应发动机的典型研发举措分析

美国政府的《国家安全战略》和《国家防务战略》等文件中明确提出了“胜华限俄”“十年胜华”等战略要点，在此指引下，美国空军着眼未来可能的大国战争，以下一代战斗机为核心打造一套先进平台和技术组合体系（即NGAD“系统簇”），全面加快下一代战斗机的研发部署成为其重要且迫切的工作，而NGAP项目的进展更是NGAD平台研发中的关键，相关研发举措具有一定的借鉴意义。

利用验证机充分暴露风险，缩短产品研制周期

美国空军连续实施多个大型预研计划来推进自适应技术成熟，ADVENT计划主要开展技术验证机工作，AETD计划、AETP计划主要开展工程验证机工作，ADAPT计划则开发和验证自适应循环核心机并集成到整机上，通过验证机进行大量试验验证来充分暴露问题和风险，避免后续产品研制中出现大的更改，从而缩短产品研制周期。

强力推进数字化转型，提升研发、采办效能

美国国防部于2018年6月发布了《数字工程战略》，美国空军随后发布了《数字空军白皮书》《数字采办指南》《数字工程指南》《数字建造法典》等系列顶层文件，并启动“数字战役”专项行动来推进数字化转型。NGAD项目是美国空军的“e系列”项目之一，研制中实施了“数字三位一体”（数字工程、敏捷软件开发和开放式系统架构）策略，开展全生命周期数字建模，通过集成模型获得完整的数字设计，方便行业专家和用户及时了解项目的确切进展及状态，以数据和数字模型支撑技术决策和管理决策，从而缩短设计和试验周期、提升发动机制造商、飞机制造商、武器制造商和美国空军之间的沟通协调效率。美国空军表示，数字工程使NGAD项目节省了20%的时间和成本。据估计，F-47战斗机及NGAP首飞时将达到较高的技术成熟度，试飞型将与生产型保持相同的制造工艺和仿真模型，出现首飞晚、服役早的现象，可快速形成初始作战能力（IOC），并可构建每架飞机的数字孪生体，提升维护保障能力和装备完好率。

采用竞争研发模式，降低产品风险和成本

自美国于20世纪60年代提出变循环发动机概念以来，GE航空航天公司一直处于领先地位，但截至目前，美国空军始终支持GE航空航天公司和普惠公司两家来竞争研发自适应循环技术，预计NGAP项目的发动机评估工作结束后，选择其中一家公司继续开展研发工作，快速发展出产品配装下一代战斗机服役。这种竞争研发的模式有两个优点：一是支持两家公司都建立充分的技术储备，在未来动力产品投入使用时，如果出现严重的质量事故，可以及时扶持另一家公司快速发展出竞争产品；二是尽管增加了研发阶段的经费投入，但进入采购阶段后，此举可使美国空军在与动力供应商的采购谈价中提升话语权，从而降低全生命周期的费用。

结束语

自适应发动机是航空涡轮发动机发展史中的一项变革性技术，大幅地提高了发动机的推力、燃油效率和热管理等性能指标的综合表现，可有效提升下一代战斗机的多任务适应能力，并可进一步应用于先进攻击机以及Ma2级超声速军/民运输机等飞机，是具有战略意义的动力产品。但是同之前的跨代动力产品相比，自适应发动机研发跨越的技术台阶更高，研发难度极大，更需充分做好技术验证与风险降低工作，并统筹考虑需求、性能和成本来发展相应的动力产品。

  （韩玉琪，中国航空发动机研究院，高级工程师，主要从事航空发动机科技情报与战略论证研究）

参考文献

[1] 韩玉琪.2023年军用航空动力进展[J].航空动力,2024(1):10-13.

[2] 郝旺，刘永泉，王占学，等.美国自适应循环发动机的发展历程[J].推进技术, 2024,45(6):6-25.

[3] 晏武英，谭米.美国自适应发动机技术转化应用前瞻[J].航空动力, 2021(6):18-21.