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美空军仅13个月研制一台航空发动机,并创新式将其开源

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发表于 2019-11-15 18:09:26 | 显示全部楼层 |阅读模式

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原创: 两机动力控制

导读:近日,美国空军研究实验室宣布在13个月内完成了一个小型涡喷发动机的设计、制造和测试,并且引入软件行业的“开源”概念,通过将掌握的设计技术和知识产权,以及后期的制造和完善交付给美国内制造企业,从而实现超低成本的“可损耗”发动机,降低为原来的四分之一,从而为美军未来构建低成本、可战场损耗性低成本导弹群和无人机群,突破敌方的防空网络负荷。

美空军仅13个月研制一台航空发动机,并创新式将其开源

美空军仅13个月研制一台航空发动机,并创新式将其开源


11月8日,美国空军研究实验室(AFRL)表示,它已经在13个月内完成了一个小型涡喷发动机的设计、制造和测试,并于11月6日在其总部怀特-帕特逊(Wright-Patterson)空军基地进行了首次测试。

美国空军研究实验室表示,该发动机是由美国空军研究实验室航空系统局制造的,并且是第一款专门在内部设计,组装和测试的涡轮发动机机。

尽管小型涡轮发动机机的尺寸似乎很适合于小型无人机(UAV)或巡航导弹,但该实验室并未披露喷气发动机的推力额定值。

美国空军研究实验室AFRL表示,这次在内部研发该发动机,并非为了某一技术的突破,更多只是为了测试通过联合设计制造,可以比纯私人公司更快,更便宜地制造航空发动机的新型研制理论。

AFRL航空系统局涡轮发动机部高级工程师兼项目经理Frank Lieghley表示:“我们认为制造低成本,可消耗发动机的最佳方法是将开发成本与采购成本分开。”

因此,这台小型涡喷发动机又被称为“快速反应开源发动机”(Responsive OpenSource Engine,ROSE)项目,它既要做到快速开发,同时通过“开源”的方式,把它的制造交给美国的制造商,特别是传统私人制造企业。虽然美国空军拥有这种小型发动机的设计和知识产权,但一旦对该发动机进行完测试和鉴定,空军就放弃后续缓慢的研制和完善过程,将其交给低成本制造商,从而让这些制造商们能够更加经济的为美国空军平台生产所需的较小生产量的发动机。

美空军仅13个月研制一台航空发动机,并创新式将其开源

美空军仅13个月研制一台航空发动机,并创新式将其开源


美国空军研究实验室解释道,这类涡喷发动机的应用多种多样,但是由于航空发动机的设计和制造都过于昂贵,因此反而阻碍了新飞机(主要是无人机)的研制和使用,而ROSE项目的目标是将这种涡轮发动机机的开发成本降低75%,即目前最便宜的类似发动机的约四分之一,这种价格在行业内可以说几乎是闻所未闻的。

航空航天系统部涡轮发动机部首席工程师Greg Bloch说:“技术的研发可以说是没有止境,但是很多目标其实都可以通过廉价的生产来实现,这才是扭转战争的经济学能力。”

美国空军研究实验室没有透露如何快速,低成本地开发其“快速反应开源发动机”,不过透露该过程的重点是使一个小组工程师能够处理整个过程,该方法与先进航空发动机制造商美国普惠公司(P&W)原型设计部门鳄鱼工作室(GatorWorks)的类似开发工作相类似。该公司最近为大约15名经过精心挑选员工组成的团队提供了三种性能规格,以围绕这些性能规格开发小型涡轮机。通过仅关注推力额定值,成本和尺寸,该团队能够创建一个新的发动机核心机,仅用了不到一年的时间内进行了设计,制造和测试。

普惠公司和美国空军研究实验室都在响应美国空军对更快,更便宜的发动机开发的需求。美国空军的想法是在战场上构建一个成群的低成本导弹和可损耗无人机,它们可能使假想敌如俄罗斯的防空系统不堪重负。因此,它需要更便宜,性能更高的发动机来支持该策略。

美国空军的可耗损概念来自“耗损attrition”一词,这意味着飞机的造价低,速度快,便宜到足以在战斗中因耗损而损失。

美国空军研究实验室表示,它计划通过其先进的涡轮技术负担得起任务计划(AdvancedTurbine Technologies for Affordable Mission,ATTAM)在2018财年至2026财年之间投资高达7.25亿美元用于这类喷涡发动机研究与开发。

除了更快,更便宜地开发发动机外,美国空军研究实验室还指出,这也为员工提供动手实践的经验。Bloch补充道,该发动机的设计和开发对于年轻初级工程师而言是一次独特的学习机会,通过参与一型发动机从摇篮到坟墓的整个过程,初级工程师获得了发动机开发各个方面的第一手经验。

同时,该团队还认为,ROSE涡喷发动机不仅仅是一个首创的“开源”发动机开发项目,它更是一种关于如何开展业务的思考的转变。

Bloch说:“一直以来,美国空军研究实验室在为各种发动机公司提供高水平的技术监督,以促进它们为美国空军开发了高质量的发动机。通过教我们的人民自己做到这一点,我们正在向他们灌输一定程度的理论,当我们真正需要他们的时候,这些传统发动机制造商就能更好的为空军服务。”

AFRL航空系统局涡轮发动机部副部长IonioAndrus中校也表达了同样的观点,“我们不试图与我们的商业伙伴竞争,我们正在利用之前未充分利用的部门来满足美国空军的作战需求。”

Andrus补充说,通过与其他AFRL组织(包括材料和制造局以及空军技术学院)紧密合作,该团队利用了有助于推进该项目的内部专业知识。

此外,通过从头开始并自行完成所有工作,AFRL团队开发了新的工具和模型,可用于将来的迭代和新的发动机设计项目。美国空军研究实验室还表示正在分析其第一次发动机测试的数据,并计划建造第二个更小,更轻的发动机版本。该实验室还表示,利用从第一台发动机获得的工具和知识,它应该能够在更短的时间内完成第二个引擎。

“对于美国空军研究实验室,涡轮发动机部和美国空军目前面临的问题来看,这是一个非常正确的项目,这里有很多好处。” Andrus说。
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发表于 2019-11-19 11:19:52 | 显示全部楼层
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