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導讀:近日,美國空軍研究實驗室宣佈在13個月內完成了一個小型渦噴發動機的設計、製造和測試,並且引入軟體行業的“開源”概念,通過將掌握的設計技術和智慧財產權,以及後期的製造和完善交付給美國內製造企業,從而實現超低成本的“可損耗”發動機,降低為原來的四分之一,從而為美軍未來構建低成本、可戰場損耗性低成本導彈群和無人機群,突破敵方的防空網路負荷。

11月8日,美國空軍研究實驗室(AFRL)表示,它已經在13個月內完成了一個小型渦噴發動機的設計、製造和測試,並於11月6日在其總部懷特-帕特遜(Wright-Patterson)空軍基地進行了首次測試。

美國空軍研究實驗室表示,該發動機是由美國空軍研究實驗室航空系統局製造的,並且是第一款專門在內部設計,組裝和測試的渦輪發動機機。

儘管小型渦輪發動機機的尺寸似乎很適合於小型無人機(UAV)或巡航導彈,但該實驗室並未披露噴氣發動機的推力額定值。

美國空軍研究實驗室AFRL表示,這次在內部研發該發動機,並非為了某一技術的突破,更多隻是為了測試通過聯合設計製造,可以比純私人公司更快,更便宜地製造航空發動機的新型研製理論。

AFRL航空系統局渦輪發動機部高階工程師兼專案經理Frank Lieghley表示:“我們認為製造低成本,可消耗發動機的最佳方法是將開發成本與採購成本分開。”

因此,這臺小型渦噴發動機又被稱為“快速反應開源發動機”(Responsive Open Source Engine,ROSE)專案,它既要做到快速開發,同時通過“開源”的方式,把它的製造交給美國的製造商,特別是傳統私人制造企業。雖然美國空軍擁有這種小型發動機的設計和智慧財產權,但一旦對該發動機進行完測試和鑑定,空軍就放棄後續緩慢的研製和完善過程,將其交給低成本製造商,從而讓這些製造商們能夠更加經濟的為美國空軍平臺生產所需的較小生產量的發動機。

美國空軍研究實驗室解釋道,這類渦噴發動機的應用多種多樣,但是由於航空發動機的設計和製造都過於昂貴,因此反而阻礙了新飛機(主要是無人機)的研製和使用,而ROSE專案的目標是將這種渦輪發動機機的開發成本降低75%,即目前最便宜的類似發動機的約四分之一,這種價格在行業內可以說幾乎是聞所未聞的。

航空航天系統部渦輪發動機部首席工程師Greg Bloch說:“技術的研發可以說是沒有止境,但是很多目標其實都可以通過廉價的生產來實現,這才是扭轉戰爭的經濟學能力。”

美國空軍研究實驗室沒有透露如何快速,低成本地開發其“快速反應開源發動機”,不過透露該過程的重點是使一個小組工程師能夠處理整個過程,該方法與先進航空發動機製造商美國普惠公司(P&W)原型設計部門鱷魚工作室(GatorWorks)的類似開發工作相類似。該公司最近為大約15名經過精心挑選員工組成的團隊提供了三種性能規格,以圍繞這些效能規格開發小型渦輪機。通過僅關注推力額定值,成本和尺寸,該團隊能夠建立一個新的發動機核心機,僅用了不到一年的時間內進行了設計,製造和測試。

普惠公司和美國空軍研究實驗室都在響應美國空軍對更快,更便宜的發動機開發的需求。美國空軍的想法是在戰場上構建一個成群的低成本導彈和可損耗無人機,它們可能使假想敵如俄羅斯的防空系統不堪重負。因此,它需要更便宜,效能更高的發動機來支援該策略。

美國空軍的可耗損概念來自“耗損attrition”一詞,這意味著飛機的造價低,速度快,便宜到足以在戰鬥中因耗損而損失。

美國空軍研究實驗室表示,它計劃通過其先進的渦輪技術負擔得起任務計劃(Advanced Turbine Technologies for Affordable Mission,ATTAM)在2018財年至2026財年之間投資高達7.25億美元用於這類噴渦發動機研究與開發。

除了更快,更便宜地開發發動機外,美國空軍研究實驗室還指出,這也為員工提供動手實踐的經驗。Bloch補充道,該發動機的設計和開發對於年輕初級工程師而言是一次獨特的學習機會,通過參與一型發動機從搖籃到墳墓的整個過程,初級工程師獲得了發動機開發各個方面的第一手經驗。

同時,該團隊還認為,ROSE渦噴發動機不僅僅是一個首創的“開源”發動機開發專案,它更是一種關於如何開展業務的思考的轉變。

Bloch說:“一直以來,美國空軍研究實驗室在為各種發動機公司提供高水平的技術監督,以促進它們為美國空軍開發了高品質的發動機。通過教我們的人民自己做到這一點,我們正在向他們灌輸一定程度的理論,當我們真正需要他們的時候,這些傳統發動機製造商就能更好的為空軍服務。”

AFRL航空系統局渦輪發動機部副部長Ionio Andrus中校也表達了同樣的觀點,“我們不試圖與我們的商業夥伴競爭,我們正在利用之前未充分利用的部門來滿足美國空軍的作戰需求。”

Andrus補充說,通過與其他AFRL組織(包括材料和製造局以及空軍技術學院)緊密合作,該團隊利用了有助於推進該專案的內部專業知識。

此外,通過從頭開始並自行完成所有工作,AFRL團隊開發了新的工具和模型,可用於將來的迭代和新的發動機設計專案。美國空軍研究實驗室還表示正在分析其第一次發動機測試的資料,並計劃建造第二個更小,更輕的發動機版本。該實驗室還表示,利用從第一臺發動機獲得的工具和知識,它應該能夠在更短的時間內完成第二個引擎。

“對於美國空軍研究實驗室,渦輪發動機部和美國空軍目前面臨的問題來看,這是一個非常正確的專案,這裡有很多好處。” Andrus說。

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