在前不久舉行的第54屆巴黎航展上，雷神技術公司旗下柯林斯電力和控制公司總裁亨利·布魯克斯表示，其正在研發的增強型動力和冷卻系統（EPACS）可以為F-35帶來性能提升，尤其是能夠滿足F-35服役生涯的冷卻需求。
此前，雷神技術曾表示EPACS系統已經進入實驗室測試階段。根據雷神技術的公開信息，該系統的冷卻能力是目前F-35發動機所使用的熱管理系統（PTMS）的兩倍以上，並能夠支持計劃中的F-35 Block4升級套件。
其實， 在戰術飛機的性能突破升級換代中，無論是要提升機動性在內的飛行性能，還是強化攜帶機載設備和武器的載荷航程能力，又或者讓飛機變得更為可用；動力系統的升級換代，都是極其重要的核心部分。
有人為此總結了規律，稱其為「一代發動機，一代戰鬥機」。
以F119發動機為代表，從三代機向五代機發展的過程中，發動機就至少出現了兩個與三代渦扇差異顯著的取向：超聲速非加力狀態下的高推重比、針對電磁波和紅外輻射的隱身能力。
而從目前的趨勢看，在從五代機向六代機發展的過程中，新一代先進發動機除了通過變循環架構，實現兼顧不同速度範圍下的推力與油耗大幅度優化外，在熱管理和機械軸功率輸出兩個方面的大幅度性能提升，也將會是其性能突破的核心重點。
01
散熱能力好壞 決定了隱身飛機的戰鬥力
在相當大的程度上，先進戰術飛機的戰鬥力高低受限於其熱管理系統性能。這種依賴主要體現在兩個方面：
雷達是戰術飛機上的關鍵發熱源之一，失去冷卻能力等同於失去探測能力，會導致飛機變成「瞎子」。
各種機載電子設備需要強制性的散熱降溫。穿著厚重悶熱抗荷服的飛行員，需要足夠大的座艙空氣壓力、分子篩制氧流量以維持生命和意識清醒；需要足夠低的座艙溫度，避免他們陷入過熱導致駕駛能力（尤其是抵抗飛行過載的能力）急劇衰退、甚至高溫暈厥的危險。
F-18電子設備艙的廢熱功率為19kW。
F-22電子設備艙的廢熱功率為55kW。
具體到實際使用過程中，一架熱管理水平不佳的戰術飛機，不可避免會遭遇這些問題：
惡劣氣候環境適應能力差，在較高氣溫條件會面臨更多的使用條件限制，直至不允許起飛執行任務。惡劣氣候環境下可靠性差，機載設備故障率迅速上升，更多飛機只能選擇趴窩。惡劣氣候環境下可維護性差，很多地面檢測無法充分進行。
比如蘇聯的一些戰術飛機，由於電傳飛控計算機沒有設計冷氣通道，在亞熱帶和熱帶的夏季部署時，甚至不能在地面進行長時間的飛控計算機開機檢測——該設備核心又是大量使用分立器件的模擬電路，本身就易於出現部件故障和電氣性能漂移，需要頻繁在開機狀態下進行檢測和維護校正。
正如上述的例子，機載設備對於散熱的需求非常容易理解。就像手機、電腦一樣，一旦散熱不足，輕則設備進入特定工作邏輯，降低性能、關閉部分功能以避免硬體損壞；重則直接導致晶片等器件損毀、焊點虛脫，出現各種故障、損壞，甚至誘發電氣火災。
同樣的問題至今困擾著現代戰術飛機——為了達成既定的飛行性能，現代戰機必須進行非常極端的輕量化、緊湊化設計；沒有任何一個型號可以避免這樣的窘境：大量高功率高發熱量的設備，全部擁擠在非常狹小的設備艙中。
F-35在不斷改進的過程中，機載設備產生的廢熱功率也在猛烈增加。F-35 Block3的廢熱功率達到30kW左右，而目前預計F35 Block4的廢熱將繼續提升到47kW左右。
這一問題在隱身飛機上正變得尤其嚴重：在電子設備在變得越來越複雜，總的功率和發熱越來越大時；機體內部的散熱設計，反而變得越來越不好做。
在非隱身時代，戰術飛機上可以在機體表面上布設大量的小進氣口，在高速飛行中，讓外界氣流衝進機身內部區域，有效實現強力的冷卻效果。對於隱身飛機，這些進氣口雖小，然而一旦處理不當，只需一個就足以使全機的隱身外形設計功虧一簣；因此不僅開孔數量和面積要小很多，在形狀和位置上也要面臨非常苛刻的制約，這都大大提升了隱身飛機的熱管理設計難度。
02
發動機軸能提供的功率
決定了飛機的發電功率
在現代戰術飛機的發展上，信息化、網絡化、去中心化，都是已被公認的方向。
很大程度上，去中心化的另一面，是將原本由E-3、RC-135這種極少數量大型特種飛機平台承擔的諸多功能，不同程度地分散到類似F-35這樣數量更多的小型戰術飛機上。
霍尼韋爾公司的兆瓦發電機本體，最大持續功率1兆瓦，效率達到97%，重量僅有280磅（127千克）。
諸如此類的要求，都要求著更強的算力和儲存能力、更強的射頻功率，這些方面所有的性能提升，都需要更大的電源功率作為實現基礎——包括機載設備越來越多的廢熱本身，也是消耗電源功率產生的。
追溯到底，這不僅需要極高功率密度的發電機，在根源更需要航空發動機在設計時，就規劃了巨大的機械輸出功率。
03
發動機的基礎框架
決定了飛機熱管理能力和發電能力
上面提到的一系列問題中，設備散熱、座艙壓力溫度、分子篩制氧，都需要源源不斷的壓縮空氣作為基礎。
在飛機上，沒有任何設備比渦輪燃機發動機更適合作為主要氣源——它本身就要依靠葉片旋轉持續壓縮空氣並與霧化燃油摻混，才能維持燃燒形成有效推力。
F135發動機有限的熱管理和發電能力提升餘地，已經與F-35的遠期發展形成尖銳矛盾。這是美軍、洛馬、普惠、通用電氣近些年複雜矛盾爆發的核心環節。
但對於發動機本身來說，大量的引氣會帶來沉重的性能負擔。因為它能吸納的空氣流量是有上限的，引氣越多，能進入燃燒室與燃油混合產生燃氣的空氣就越少。還有些問題比推力下降、油耗增高更不可接受——比如喘振。
發動機的正常運轉，需要將內部氣流狀態維持在一個穩定的流量和壓力區域內；一旦過度引氣，極易導致風扇、壓氣機無法正常工作，形成喘振。喘振一旦出現，輕則劇烈振動、推力急劇下降；重則發動機熄火停車，甚至部件破損斷裂。
發電問題上，航空發動機也面臨著類似的問題；要提取更大的功率，肯定就要向渦輪、軸施加更大的載荷，使發動機運轉遭受更大的阻力。
通用電氣推出的XA100，採用了非常複雜的三涵道結構設計。最外側第三涵道的一個核心功能，就是提供大流量的低溫氣流；該機號稱能達到F135兩倍以上的廢熱回收能力，極大依賴於此。
包括F119甚至F135在內，傳統構型的渦扇發動機，從目前趨勢看，已經難以滿足未來六代機甚至是五代機遠期重大改進的散熱和供電需求。即使是採用顯著犧牲壽命等代價巨大的改進措施，能取得的相關改善——尤其是廢熱回收能力，也會相當有限。
未來的新一代發動機，必須具備更為複雜的調節功能、更靈活而且多變的循環模式——尤其是可以提供相當大壓力、流量，但又能保持低溫狀態的氣流，才能很好地滿足未來新一代戰術飛機的熱管理和供電需求。
這是美國等西方國家普遍認為六代機需要配備自適應變循環發動機的關鍵之一，值得重視。
排版：陳奕煊
策劃 | 文案：候知健
編審 | 監製：武晨、王蘭
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普惠和通用電氣的爭論：F-35的嚴重「心臟病」該怎麼治？