美国通用电气公司宣布，全球第一台第六代涡扇发动机，正式进入验证机整机测试状态。

这也是全球首台已经通过高空台台架测试的，XA100变循环发动机。

该发动机本质上仍是实验性质浓厚且尚未装机试飞的验证机，但是其他国家尚未正式装备自主研发的五代涡扇发动机，这显然标志着美国在航空发动机技术上又一次领先了全世界20年的水平。

今天就和大家聊一聊航空发动机的事儿

目前常用的航空发动机分成两大类

一类是涡轮喷气发动机

还有一类是涡轮风扇发动机

涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，当今的涡喷发动机大多为轴流式。

涡轮风扇发动机，就是在涡轮喷气发动机的前面再加了一组风扇，然后再在风扇外面套了一个外涵道。涡扇引擎最适合飞行速度400到1000公里时使用，因此现在大多数飞机均使用涡扇发动机。

美国新测试的这款XA100变循环发动机就是涡扇发动机，具有三流道设计，除传统内外涵道外还有第三个流道，根据情况调整涵道比和风扇压力，以提高燃油效率或推力。

这个变循环又是什么意思呢？

循环指的是热力循环，以涡喷发动机为例，其热力循环分为四个阶段：压缩-加热-膨胀-放热，这是理想状态下的热力循环。涡喷发动机工作原理很简单，但是由于进入发动机的空气全部需要燃料混合加热，所以涡喷发动机的油耗很高，燃油经济性很差，低速性能也不好，但是高空高速性能很好。

为了解决涡喷发动机的这些缺点，研究人员有设计了涡扇发动机。涡扇发动机的热力循环和涡喷发动机是一样的，但是它与涡喷发动机不同的是，它多了一个风扇和一个外涵道。

涡轮会带动风扇消耗掉一部分发动机的燃气排气动能，从而进一步降低燃气排出速度。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样，送进内涵道，另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出外涵道。

所以涡扇发动机的燃气能量，被分配到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上，热效率和推进效率取得了平衡，发动机的效率得到极大提高。

效率高就意味着油耗低，飞机航程变得更远。

总结下来，涡扇发动机的优点就是推力大、推进效率高、噪音低、燃油消耗率低，飞机航程远。缺点也不少，风扇直径大，迎风面积大，因而阻力大，发动机结构复杂，设计难度大。

但是涡扇的燃油性价比非常高，民用飞机并不需要太快的飞行速度，所以民航客机会采用涡扇发动机。但是军用飞机就不行了，于是设计出了带加力燃烧室的军用涡扇发动机。

然而即便是带加力燃烧室的涡扇发动机，也没有办法兼顾到高功率和低油耗。聪明的人就想到了，为何不把涡喷和涡扇结合起来呢？所以就有了变循环发动机！

变循环发动机，有时又称为组合循环发动机，或者是自适应循环发动机。

比如一架飞机在飞亚音速的时候使用涡轮风扇；在超音速的时候封闭外风扇，使用涡轮喷气状态；在高超音速的时候封闭涡轮使用冲压状态，那么这架飞机的发动机就叫做变循环发动机。

其实变循环发动机并不是新鲜概念，美国早在上世纪50年代就提出了变循环发动机这一概念，由于当时的航空技术和材料科学十分局限，所以变循环发动机还处于低级阶段。

比如SR-71“黑鸟”侦察机，搭载的就是涡轮冲压组合式变循环发动机，在高超音速巡航的时候封闭涡轮让高速空气直接进入飞机尾部后面的燃烧室。

上个世纪60年代，美苏冷战对抗达到顶峰，双方大力进行军备竞赛。在此背景下，美国计划设计一款能够在2万米高空进行高速拦截的战斗机，美国空军和洛克希德·马丁公司合作了这一计划。

在当时来讲，黑鸟侦察机的发动机技术是最先进的，直到现在仍然不失其先进性。

该机是第一种成功突破热障的实用型喷气式飞机，实战记录中没有任何一架曾被敌机或防空导弹击落过 。它保持着所有人驾驶战斗机的最快速度，以每小时3000公里的速度巡航。

在上世纪六、七十年代地空导弹都追不上SR71，谁也拿它无可奈何，所以黑鸟在亚洲天空到处乱飞。

但是受限于技术条件，黑鸟的发动机是二重组合循环发动机，飞亚音速时效率相当低。而且造价极其昂贵，美国仅仅制造了32架黑鸟，加上各国反导武器换代升级，以及美国的国防开支调整，黑鸟在90年代后无奈退役，如今在美国各大展览馆可以参观。

20世纪70年代后，美国开始加大力度研究军用变循环发动机，如今美国已经研制成功最新的三重变循环发动机，在高超音速的时候可以使用冲压原理，在超音速的时候使用涡轮喷气，在亚音速的时候使用涡轮风扇。

那么作为最先进的发动机，XA100变循环发动机有哪些技术创新呢？

XA100采用三级风扇七级高压压气机两级低压涡轮两级高压涡轮，一共十四级，比上一代F119发动机多了3级转子，而且是有静子叶片的设计。

既可以提供最大推力，也可以提供最佳的燃油经济性和最长的飞行时间。

XA100的三流道架构还增强了热管理系统，具备更高效率的热管理能力，在使用过程中可以回收其中60%的热能将其转换为其他任务系统所需的能量，比如为定向能量武器提供能源等。

而最核心的创新是XA100应用了陶瓷复合材料，具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，可以让发动机最为复杂的核心部件承受比以往更高的温度和更大的压力。

这些突破性的创新将发动机推力提高了10%，燃油效率提高了25%，并为飞机提供了更大的散热能力。

根据美国空军的计划，XA100将配备于第六代战机，还可以直接换到F35战斗机上，和上一代发动机相比，搭载XA100的F35飞行航程将增加35%，减少25%的油耗，飞机系统的散热量增加60%。

按照之前的航空发动机水平，美国至少领先世界10年的水平。

如今美国率先完成了三重变循环发动机的测试，又拉大了与其他国家的差距。

据专业人士表示，美国的航空发动机技术至少领先了20年。