来源：滚动播报

（来源：中国航空报）

该混合动力发动机系统采用涡轮发电机，涡轮发电机位于两个电动压缩机之间，用于推进。

发动机风扇和压气机的转速，不再被动适应进气量，改由高性能电机调控，以适应不同飞行速度下的进气量。

整体叶盘。

新型混合动力发动机旨在实现价格合理的跨大洋超声速旅行。

涡轮发电机为驱动压缩机和涡轮风扇的电动机提供电力。　　以往超声速飞行依靠的是能够调整进气状态以适应在超过马赫数1的空速下运行的喷气发动机。这意味着要改变气流方向并移动部件，以减缓和冷却进入的空气，避免其损坏发动机，并确保发动机尽可能高效地运行。　　问题在于，这样的发动机设计需要权衡，最终结果难以做到方方面面都令人满意。发动机可能噪声极大，可能需要笨重复杂的变速箱来维持不同速度下的适当压缩，可能在低速或起降过程中性能不佳，或者可能油耗过高。　　理想情况下，需要的是一款既能产生超声速飞行所需动力，又能在飞行各个阶段保持最佳气流和压缩比的发动机。然而，航空领域的难题在于，这两者往往相互矛盾，而且燃油效率低下。　　美国Astro Mechanica公司正在研发一种双动力推进系统，尝试利用联合循环涡轮电力自适应发动机解决效率低下的问题。具体来说，这意味着发动机将发电和推进功能分离到两套独立但并行的机械系统中。　　它仍然是一台燃烧燃料的喷气发动机，但一部分燃料被分配在一个专用的燃气轮机中，该燃气轮机仅作为涡轮发电机运行，在亚声速下发电。由于它的功能仅限于此，因此其架构可以相当简单。　　为此，高性能的电机是这台新型发动机上的重要部件，英国Helix公司生产的高能量密度径向磁通电机成为首选，其第五代产品的功率可达950千瓦。这些电机最初是为电动方程式赛车和电动超级跑车开发的，它们驱动压气机/风扇的元件被称为“整体叶盘”（blisk），高性能电机的配备使得空气流量和压气机转速能够独立于燃气轮机的燃烧输出进行精确控制，从而使发动机能够调整其运行模式，以在多个转速下实现最佳效率。　　这意味着在飞行过程中，发电机和发动机可以各自独立工作，互不干扰。此外，根据转速的不同，推进系统实际上可以像三台不同的发动机一样运行。　　地面作业期间，包括滑行、起飞、爬升和亚声速巡航阶段，发动机就是一台高效的涡扇发动机，整体叶盘吸入空气并加速，然后将其喷射出去。这意味着即使在没有发电机的情况下，整体叶盘也可以在地面运行，从而降低噪声和燃料消耗，并且在低速巡航期间涡轮发电机运行时也能保持这种效率。　　当飞机达到超声速时，发动机的工作方式类似于涡喷发动机，燃烧室启动产生高速推力：电动机继续以精确的转速驱动压气机，为核心部件提供压缩空气。这样，无论涡轮机的推力输出如何，都能保持最佳的空气压缩，从而实现更平稳、更高效的超声速过渡。此外，它还避免了传统超声速发动机常见的空气动力学难题。　　当飞机速度超过马赫数3，情况发生重大变化，发动机将转变为类似冲压式发动机的全燃料结构，几乎没有任何运动部件。在这种速度下，空气在进入进气口时会自行压缩，发动机就像一个大型管道，这使得发电机可以转而驱动其他系统，而不是用于推进。　　Astro Mechanica公司目前正在测试其第四代发动机原型Duality，这套专有的双用途推进系统采用了4台Helix SPX242-94电机，它们为推进系统的两级压气机提供动力。这些电机能够输出400千瓦的峰值功率和470牛·米的最大扭矩。在持续工作状态下，它们可以输出300千瓦的功率和286牛·米的扭矩。这一切都是在极高的功率密度下实现的。Helix公司还在为Astro Mechanica第五代推进系统设计定制电机。这些电机将用于驱动这台全尺寸发动机中的涡轮发电机。预计新型电机在发电机或推进模式下均可输出900千瓦的持续功率，峰值功率为950千瓦，最高转速可达20000rpm，最大扭矩可达575牛·米。新型电机隔离系统专为超高空运行而设计。　　这些设计意在解决超声速飞行面临的最大经济挑战——燃油效率问题。Duality发动机及其先进的机身设计有望推动超声速飞机在近期军事和民用领域的应用，包括国防、轨道发射和远程货物运输。　　总的来说，这种混合动力发动机利用高功率密度电机将推进单元与涡轴核心分离。涡轮发电机使用燃气轮机通过两台电机发电，为推进系统中的电机供电，这些电机控制风扇和压气机。　　这种混合动力架构使其能够在亚声速下模拟涡扇发动机，在较低的超声速下模拟涡　　喷气发动机，并在极高的超声速下过渡到冲压喷气发动机。这种适应性优化了其在各种飞行速度和航迹下的性能，打造出一款从起飞到马赫数3以上都能高效运行的组合循环涡轮电力自适应发动机。　　结合先进的机身设计，Astro Mechanica正在开发一架具备跨太平洋飞行能力的超声速飞机，并希望在三年内进行首飞。其主要目标是实现跨太平洋航程，从而提供价格合理的超声速客运服务。（航柯）