1、综合高性能涡轮发动机技术计划
1988年，美国空军首先发起制订并实施高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划，空军、海军、陆军、国防部预研局、NASA和七家主要发动机制造商都参与
了这项计划。计划总的目标是到2005年使航空推进系统能力翻一番，即推重比或功率重量比增加100%~120%，耗油率下降15%~30%。也就是说，要用15~20年
时间取得过去30~40年取得的成就，生产和维修成本降低35%~60%。可以说，
航空推进技术正呈现出一种加速发展的态势。
在欧洲，以英国为主，意大利和德国参与共同实施了先进核心军用发动机 计划的第二阶段(ACME-Ⅱ)，英国和法国又联合实施了先进军用发动机技术(AMET)计划。ACME-Ⅱ的目标是在2005~2008年验证推重比18~20、耗油率降低15%~30%、制造成本低30%和寿命期费用低25%的
技术。俄罗斯也有类似的计划，其目标是在2010~2015年验证的技术，与俄罗斯的第五代发动机相比，重量减
轻30~50%，耗油率减少15~30%，可靠性提高60%~80%，维修工作量减少vr漫游
50%~65%。
美国的IHPTET计划，它采取变革性的技术途径，综合运用发动机气动热力学、材料、结构设计和控制方面突破性的成就，大大提高涡轮前温度，简化结构，减轻重量，实现最佳性能控制，最终达到预定的目标。计划投资50亿美元，以1995、2000和2005财年分为三个阶段，分别达到总目标的30%、60%和100%。目前，第二阶段的任务已经完成，第三阶段计划正在实施中，已进入核心机的
验证机试验阶段。
下面将以涡喷/涡扇发动机技术为例说明其进展。
●第一阶段ゾ方选普拉特惠特尼公司为主承包商，通用电气公司为备选
承包商。以普拉特惠特尼公司的XTE65/2验证机为代表，在1994年9月的试
验中已经达到并超过了第一阶段的目标--推重比增加30%，涡轮进口温度比现
有先进发动机高222℃，超过目标55℃。在它上面验证的主要新技术有：小展弦比后掠风扇、AlloyC阻燃钛合金压气机材料、双合金压气机盘、刷子封严、陶
瓷复合材料火焰筒浮壁、"超冷"涡轮叶片和球形收敛调节片矢量喷管(SCFN，原定的第二阶段目标)。
●第二阶段ゾ方选通用电气公司/艾利逊预研公司联合组为主承包商，普拉特惠特尼公司为备选承包商，以确保一家承包商失败时，技术仍能得到发展。艾利逊预研公司于1991年底和1994年6月分别试验了针对IHPTET计划第二阶段目标的XTC16/1A和XTC16/1B核心机，提前4年达到第二阶段核心机目标。
在这两台核心机上验证的新技术主要有：压气机整体叶环结构、Lamilloy"铸冷"涡轮叶片、涡轮整体叶盘、耐温700~800°C的γ钛铝合金、周向分级燃烧室和陶瓷轴承。
通用电气公司/艾利逊预研公司联合组在1995~1996年试验了一种合作的变循环核心机XTC76/2。该核心机有5级压气机和1级涡轮。于1998年开始试验
在XTC76/2核心机的基础上组成的变循环验证机，该验证机上采用的新技术还有：先进的2级弯掠风扇、无级间导向器对转涡轮、金属基复合材料低压涡轮轴和镍铝合金涡轮部件。
普惠公司在1999年也试验了下一代战斗机发动机PW7000的初始原型，XTE-66，属于第二阶段技术验
证机，其推重比将比F119提高50%，达15~16。IHPTET计划第二阶段的变循环发动机可以在不带加力的条件下达到F100-229
和F110-129的带加力单位推力，它与F100-229相比有以下改进：转子级数减少
5~6级；长度缩短40%；推重比从8提高到16;
典型任务油耗下降1/3；成本降低20%~30%；改进隐身能力。
●第三阶段第三阶段已经通过了应用基础研究和部件研究阶段，在气动热力、结构和材料方面已经取得了阶段性成果，在2001年和2002年分别进入核
心机和验证机验证。待验证的技术有：带核心驱动风扇级的变循环发动机、压比相当于F100-200发动机3级风扇的单级分隔式叶片风扇、高级压比的金属基复合材料整体叶环结构的高压压气机(4级达到F100发动机10级的压比)、钛铝
压气机转子和静子叶片、驻涡稳定燃烧室、燃烧室主动温度场控制、陶瓷基复
合材料火焰筒、陶瓷基复合材料涡轮导向叶片、无导向器叶片的对转低压涡轮、双辐板涡、旋流加力燃烧室、流体控制矢量喷管(可分别降低重量和成本60%和25%)、磁性轴承、气膜轴承、内装式整体起动/发电机和模型基分布式主
动稳定控制系统。盛泽坯布网
IHPTET计划实施以来，其成果已应用到许多军民用发动机的新型号研制和
现有型号的改进改型上。在民用发动机方面有GE90、PW4084、CFM56-7、
马德保半球实验AE3007和FJ44，在军用发动机方面有F117、F118、F119、F135、F136、F404、
F414、F100和F110。
2、通用、经济可承受的先进涡轮发动机计划
由于IHPTET计划在取得空中优势和商业竞争优势中的重要作用和已经取得的巨大成功，美国准备从2006年开始实施IHPTET计划的后继计划--VAATE计划，其指导思想是在提高性能的同时，更加强调降低成本。VAATE的总目标是，在2017年达到的技术水平使经济可承受性提高到F119发动机的10倍。技术验证将分两个阶段进行。第一阶段到2010年，使经济可承受性提高到6倍；第二
阶段到2017年使经济可承受性提高到10倍。
推进系统的经济可承受性的定义为能力与寿命期成本之比，其中能力为推
重比与中间状态耗油率的函数。
VAATE计划的服务对象不仅包括有人驾驶航空器的发动机，而且还涉及无
人机的发动机以及船用和地面燃气轮机。与IHPTET计划一样，VAATE计划仍由
国防部主持，NASA、能源部和六家发动机制造商参与。其投资水平也与IHPTET
计划相当，每年3亿多美元，由政府和发动机制造商均摊。VAATE计划将通过
三个重点研究领域的相互配合来实现经济可承受性提高到10倍的目标，即通用核心机、耐久性和智能发动机。
●通用核心机通用核心机研究领域是为一种多用途的4000h免维修发动机
hxi核心机发展技术。通用核心机为许多涡轮发动机提供一系列类似的核心机，从
而达到高的通用性并降低成本。例如一个小的多用途核心机可以复盖功率为
7450kW的大型涡轴发动机、推力为3100~4450daN的军用运输机发动机、推力
剪式举升机
为2230daN的无人驾驶飞行器的动力或推力为710daN的先进的推进装置；一个大的多用途核心机可作为战斗机、轰炸机和运输机发动机的基础。
通用核心机的好处有：军民相关发展硬件可以共用；通用零件可以降低各种
成本因素；分摊发展和翻修成本；加快技术向产品的转化。通用核心机的通用性波速测试仪
将通过下列方法实现：高的剩余功率；优良的燃油效率；耐久/鲁棒的设计；灵活、宽广的流量范围。
●耐久性耐久性研究领域将研究、设计和试验一些手段，来防止部件失效，延长寿命，提高可靠性，最终改善性能。
耐久性对战备状态十分重要。美国空军和海军都经历过因发动机耐久性问
题而造成的维修和备件不足的困境。发动机耐久性越来越引起人们的关心，目
前正有一项高周疲劳(HCF)科学和技术计划在研究这个问题。在过去25年中，军用涡轮发动机的高周疲劳(HCF)故障的发生急剧增加。在1982~1996年间的美国空军发生的发动机有关的A级事故中有56%由HCF引起。HCF有关的维修费用估计每年超过4亿美元。
1994年12月开始实施的HCF计划是专门为了降低维修成本而实施的，它
通过8个研究项目实现与HCF有关的维修成本降低50%的目标。这8个研究项
目是：强迫响应、被动阻尼、材料损伤容限、部件表面处理、测试、气动机械特性、部件分析和发动机验证。HCF计划将延伸融入VAATE计划。
●智能发动机在目前，发动机是设定的、不灵活的，不能对变化的环境条
件作出响应。它们不是按变坏的工作条件和性能恶化设计的，这导致在设计、
使用和维修概念方面留有大的裕度，使性能受到不利影响，保障成本增加。
未来，发动机将发展成智能发动机。所谓智能是指能理解、调整或修改目标，并采取行动实现这些目标。智能发动机依靠传感器数据、专家模型和它们
的融合，全面了解环境和发动机状态，以提供最佳的信息和作出决策，并采取
物理动作执行这些决策。它能对发动机性能和状态进行主动的自我管理，并根
据环境因素平衡任务要求，从而提高性能、可靠性和战备完好率，延长寿命，
降低使用和维修成本。这正是VAATE计划的核心。
智能发动机关键技术有：压气机、燃烧室、间隙和振动等的主动控制，以提高性能、耐久性和生存性；带有专门诊断传感器的精确的实时性能和寿命模型，以实现自动故障诊断和维修预报；磁性轴承、内装式整体起动/发电机和模型基
分布式主动控制系统；微机电技术传感器和作动器；信息融合技术(每台发动机就是一个网站)，能够在问题一出现时就发觉，根据余度信息作出正确决策，允许所有用户接近；先进非线性技术，能够实现自设计、"无程序"的自适应控制，这种控制系统可以自动重构，以优化性能并适应损伤和性能恶化；灵巧结构。
3、非传统新型发动机的研究
除传统燃气涡轮发动机外，正在研究中的有前途的非传统新型发动机主要
有以微机电技术为基础的超微型无人机用涡轮发动机、脉冲爆震发动机、超燃
冲压发动机、多(全)电发动机以及各种新能源动力。
●超微型涡轮发动机研究美国麻省理工学院正在按军方合同实施一项超微
型发动机计划，为各种用途研制超微型发动机，包括功率为10~100W或推力为0.005~0.05daN的涡轮发动机和推力超过1.3daN的火箭发动机。这里只介绍用
于微型无人机用的超微型涡轮喷气发动机。
美国国防部预研局和陆军在1998年4月与麻省理工学院签订一项合同，要求研制一种用于微型无人机的超微型涡轮喷气发动机。无人机的翼展为127mm，重量为50g。安装一台推力为0.0127daN的涡轮喷气发动机.这种无人机可以以57~114km/h的速度飞行60~120km，每小时使用大约25g甲烷。发动机的最大外
部直径为20mm，长3mm。压气机和涡轮的直径分别为8mm和6mm，涡轮叶片高
度只有0.2mm。这样小的发动机将用微机电系统技术由硅制造。
这种微型发动机可以组合起来产生较大的功率或推力。例如，一个直径为200mm的微型发动机组合可以产生近9daN的推力，可作为总重为100~1000kg
的战术弹药和无人机的动力。
●脉冲爆震波发动机脉冲爆震波发动机(PDE)是一种利用脉冲式爆震波产生推力的新概念发动机。发动机一般由进气道、爆震室、尾喷管、推力壁、爆震
触发器、燃料供给和喷射系统以及控制系统组成，具有结构简单、推重比高(大
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