美国 简约而不简单 的涡轮发动机

“好人理查德” 号两栖攻击舰上，地勤人员正在维护一台T700涡轴发动机。

ITEP是美国陆军 “改进涡轮发动机 计 划 ”（Improved Turbine Engine Program）的简称，用新研制的涡轴发动机替换已经使用40多年的通用电气T700，以对现有1 300架西科斯基UH -60/SH-70/MH-60 “黑鹰”和600架波音AH -64“阿帕奇”的发动机升级。未来还将用于计划中的“未来攻击侦察机”。

T700在1973年首次试车，当时是1 600轴马力级的单转子涡轴，现在基本功率已经增加到2 000马力级，特种部队的MH-60上使用的型号功率进一步增加到2 750轴马力，比基本型增加了80%。当然，这也把升级潜力挖尽了，对耐用性和可靠性也有所损害。另外，T700也作为涡桨用于萨博340客机。

AH -64“阿帕奇”

ITEP计划的预研（简称为AATE，意为先进低成本涡轮发动机）在2006年12月启动，正式的ITEP计划在2009年7月启动，通用电气T901和ATEC（由霍尼韦尔和普拉特-惠特尼联合组成）T900参加竞标。

通用电气当然是航空发动机领域里的老资格了。在涡轴方面，除了T700，还有T64（用于西科斯基CH-53“种马”系列重型直升机）。普拉特-惠特尼的涡轴业务不太大，主要是PT6涡桨系列的涡轴版。霍尼韦尔貌似在航空发动机领域里名不见经传，实际上也是老资格，不过是买来的老资格。从二战时代就名气很大的莱康明在涡轴时代研制过T53（用于历史上产量最大的贝尔UH-1“休伊”系列轻型直升机）和T55（用于至今长盛不衰的CH-47“支努干”系列重型直升机），被联合信号购入后与加莱特合并，最终成为霍尼韦尔的航空发动机部。霍尼韦尔还与罗尔斯-罗伊斯合作，推出下马的贝尔-西科斯基RAH-66“科曼奇”使用的T800涡轴，现用于英意合作的阿古斯塔-韦斯特兰AW159（“大山猫”的深度改型）和土耳其的T129ATAK。

ITEP不仅要求重量、尺寸上与T700可以互换，可靠性要比T700进一步提高，更要求功率增加50%，基本功率达到3 000轴马力，而油耗下降25%，寿命延长20%。

CH-47

通用电气T901沿用T700的基本单元，保持单转子结构，但采用陶瓷网格碳碳复材（简称CMC）和增材制造，大大增强了热力学性能，“榨”出更高功率和更低耗油率。这使得T901的使用、维修对用户很熟悉，而简单的结构保证了可靠性。这也使得通用电气可以比对手低30%的价格赢得竞标。

ATEC T900则采用了更先进的双转子结构，用高低压涡轮和双转子优化热力学设计，不仅达到甚至超过ITEP的性能要求，还提供了更高的性能升级天花板，代价是结构更加复杂。普拉特-惠特尼声称，双转子比单转子省油4%，寿命延长10%，并提供10%的额外功率升级空间。

通用电气T700几十年的使用经验充分证明了单转子基本设计的可靠性和耐用性，但在高温高原环境会出现功率有所不足的情况。反恐战争使得功率不足的问题凸显——高沙尘环境下必须加装的空气滤清器加剧了这个问题。在阿富汗，美军经常被迫用重型的CH-47充当平常用中型的UH-60就能承担的步兵班运输任务，就是因为UH-60的功率不足。

UH-60

如今反恐战争已经大体过去，但美军对UH-60在高温高原条件下的使用限制依然心有余悸。另外，空中机动的范围日渐超过步兵班运输，也需要运输弹药和器材，甚至调运车辆和火炮，载重量要求大大提高。UH-60L在理论上可以吊运155毫米的M777榴弹炮或者悍马，但由于功率余量太小，实际上这样的操作很危险，一般还是用CH-47F调运。但换用ITEP的UH-60就没有问题。即使执行常规的步兵班运输任务，更大的功率也容许更大的起飞重量，可以携带更多的燃油，达到更大的航程。

美军正在大力推动下一代运输直升机——贝尔V-280和西科斯基-波音SB-1已经试飞，下一代武直也在筹划中。但可以肯定的是，UH-60和AH-64还将使用至少几十年，换发是很有必要的。运输直升机用途广泛，一线用完后可以二线继续使用。最后的UH-1 一直用到2015年才退出美国陆军现役，换发后的UH-60再用30年也没问题。

在对比测试中，通用电气T901和ATEC T900都满足要求，但两者不同的技术路线很有意思。

贝尔V-280

通用电气T700尽管已经使用40多年了，依然是很优秀的发动机。通用电气坚持以T700的简单基本结构为基础，还达到如此之大的性能和可靠性提升，实际上更加考验设计、材料和制造上的硬功夫。这也是美国陆军在评比中把T901的技术风险评定为“中等”的原因。

通用电气对更先进的双转子技术并不陌生，从早年的CF6到当今世界最大的GE9X和最畅销的CFM56/LEAP，通用电气的双转子涡扇高度成功、成熟。但工程研发的一条金科玉律是KISS（删繁就简Keep It Simple Stupid），只要管用，就要尽量求简避繁。简单不仅意味着低成本和高可靠，还意味着对偏离理想设计条件的抵抗力更强。这是技术上的简约派路线，特别考验功力。

西科斯基SB-1

技术上领先一步的话，既可能领导潮流、抢占先机，也可能为别人披荆斩棘。这里既有技术成熟度的因素，也有需求急迫程度的因素。这要看天时地利人和，而在ITEP问题上，通用电气做到了审时度势，拿捏有度。美国陆军在过去20年里有太多失败的先例，大多栽在技术上过于激进。在新时代，美国陆军的挑战空前艰巨。一方面很多传统主战装备已经不再领先，在一些领域甚至还落后。美国陆军推出雄心勃勃的“大六件”计划，力图全面重建，但投资与风险是回避不了的问题，因此悄悄地采取“80%战略”，只要有可能，不再追求绝对领先，足够领先就可以，尤其要避免技术上过于激进。必须说，这样的稳妥战略很现实。在一些领域80%或许不够领先，但在直升机发动机方面，80%已经是很可观的领先了。

对于美国陆军和通用电气来说，“中等”的技术风险其实还是很可接受的，属于有挑战但没有什么克服不了的级别。但研制成功后，单转子结构更简单的好处就出来了，不光皮实、可靠，而且部队已经熟悉，训练和保障可以无缝对接。这是全寿命成本很重要的部分。另外，通用电气报价低30%也是一个因素。

加装空气滤清器后，UH-60直升机的功率进一步受到影响。

ATEC的T900也是达到所有技术要求的。更加复杂的基本技术通常意味着更高的技术风险，但在技术成熟度足够高的时候，更复杂的基本技术实际上降低了技术风险，所以在美国陆军的评比中，T900的技术风险是“低”。这是辩证的。更复杂但高度成熟的基本技术甚至可以做到可靠性和寿命相当，但必然的代价是制造成本、维修性和使用成本，这是回避不了的。这也正是ATEC T900落败于通用电气T901的原因。

另一方面，下一代运输直升机在贝尔V-280和西科斯基SB-1之间竞争，前者现用两台通用电气T64涡轴（现用于西科斯基CH-53E“超级种马”），后者现用两台霍尼韦尔T55（现用于波音CH47F“支努干”），单台功率都在5 000马力级，超过ITEP的功率级。T64和T55都很老了，现在只是在研发样机上使用，美国陆军计划举行“未来低成本涡轮发动机”（简称FATE ）投标，单转子可能再“榨”也达不到要求，届时估计通用电气就用双转子了。