今年2月美军高层宣布，计划在2028年开始为F35系列战机换装变循环发动机。这将使F35战机推力进一步增加的同时，油耗还大减！换装这种发动机之后，F35的飞行性能将得到很大提升。
F35A隐身战机
2022年4月，美国空军四星级上将也表示：“我们必须通过F-35发动机更新来加速变革。”
很多人肯定很好奇，究竟是什么样的黑科技，能做到推力增大的同时油耗还能降低吧？其实也没有那么神秘，就是通过调节活动气门使发动机在不同高度、不同速度区间都尽可能处于最高效状态。这就是变循环发动机的厉害之处！
现有先进战斗机的发动机都是涵道比固定的小涵道比涡扇发动机，在战机的整个飞行包线内并不能一直处于最高效运行状态。如果涵道比小到接近涡喷发动机，那么它的油耗就会接近号称油老虎的涡喷发动机。美国F22隐身战斗机就因为其发动机涵道比仅0.3，油耗远高于F110和我国的涡扇10系列发动机，一定程度上造成F22短腿的致命缺陷。根据美国公布的数据，F22的作战半径仅759公里，甚至比体型比它小很多的F35还要短30%左右！如果涵道比太大，那将导致发动机迎风面积太大而难以超音速飞行。为兼顾高速和低速飞行性能，战斗机发动机只好牺牲燃油效率和部分高速性能，采取折中设计，选择涵道比0.2～1的设计，这种发动机就是小涵道比涡扇发动机。
为消除小涵道比涡扇发动机和大涵道比涡扇发动机“鱼和熊掌不可兼得”的矛盾，变循环发动机便应运而生。
变循环发动机结构示意图
变循环发动机是在传统小涵道比涡扇发动机的基础上，再增加第三个涵道。通过调节活动气门，变循环发动机在低空低速时可将涵道比调节到尽可能大的状态，此时发动机的平均排气速度下降，推力却大涨。达到相同推力时，其油耗将比小涵道比涡扇发动机低得多！
如果采用变循环发动机的战机达到高空高速状态，那么其采用的变循环发动机将调节成涡喷状态。这种状态下，涡扇发动机的外涵道气流流速甚至可能不及战机自身飞行速度，此时发动机风扇处于空转状态，不仅无法产生有效推力，还会因为增大迎风面积而导致其阻力增大。因此，这个时候没有外涵道的涡喷发动机燃油效率远高于涡扇发动机。
这就是变循环发动机相比小涵道比涡扇发动机更加省油的原理。
那么，美国人又是如何做到更加省油的同时还能增大推力呢？
主要是堆材料、堆设计，以便提升其涡前温度。通过采用陶瓷涡轮盘，并特别设计，其涡轮盘不仅重量更轻，而且还可以承受更高的温度。美国正在研制的XA-100和XA-101就是两款变循环发动机。
研究表明，涡前温度每提升100℃，其推力可增大15%，推重比可增加10%，燃油效率提升8%。原本通过调节活动气门改变涵道比就能降低油耗，再加上提升涡前温度带来的燃油效率提升，这使得XA-100和XA-101可以做到推力提升的同时油耗还能大幅度降低。
GE公司公布的XA-100性能参数
2021年5月，GE公司宣布，该公司完成了XA100自适应变循环发动机测试，与目前的涡扇发动机相比，XA-100的推力增加10%，巡航时间增加50%，航程增加35%，油耗降低25%，并具有更强的散热能力。2021年10月，美国普惠公司军用航空发动机部门总裁马修·布罗姆伯格表示，普惠公司正在测试其最新的XA101自适应变循环发动机，并预计在明年年底完成对2台演示样机的测试。
如果F35系列战机能够换装变循环发动机，其推力将增加10%，而且航程还能增加至少35%！以F35A为例，换装变循环发动机之后，其机身内油作战半径将从原来的1093公里左右提升到1475公里左右，接近F22作战半径的1倍！
十分可惜的是，F35系列战机的机体太烂，并不能发挥变循环发动机的潜力。根据美国曝光的消息，F35系列战机存在大量设计缺陷，其中就包括超音速容易解体的毛病。
美国国防部作战试验鉴定局于2020年公布的F35的13个致命缺陷
原本换装变循环发动机之后，只要机身强度足够，F35系列战机飞行包线内性能将得到全面提升，不论是低空低速性能，还是高空高速性能，都将得到大幅度提升。
然而，坏就坏在F35系列战机兼顾太多，既要尽可能满足盟友们各种各样需求，又要尽可能降低造价。结果就是设计方将F35的设计强度降得很低。后果很严重，那就是超音速可能导致其机身解体！
以色列的F35战机就曾在执行完对叙利亚空袭后出现机身多处破损的情况，技术人员发现原因是机身设计强度太低导致的。
如此差劲的机体结构强度导致F35系列战机不敢轻易超音速而无法发挥发动机性能潜力。换装性能再好的发动机也无法改善其超音速性能很差的毛病。
想要从根本上解决，那就只能重新设计，提升机体结构强度，这将耗费很多人力物力财力，并耗费很多时间，而且已经交付的几百架F35系列战机仍然不能消除这个致命缺陷。加强机体结构还将导致F35系列战机空重大幅度增加，削弱换装变循环发动机带来的技术红利。
总之，F35系列战机因原始设计兼顾太多，导致总体设计一而再，再而三妥协，结果就是缺陷一大堆，再好的发动机也没用，仍然无法补救设计缺陷带来的种种毛病。
2020年4月，美国国防新闻周刊的报道截图
从美国F35项目我们也看到，人不能太贪心，不切实际地一味索取，最终将导致适得其反的严重后果。我国的歼35正是充分吸取美国F35项目的惨痛教训，一切设计都针对舰载机的需求做各种优化设计。
双发设计，避免单发设计抗损毁能力差的毛病。后半机身缩小截面还可以降低气动阻力，歼10系列的“蜂腰”设计就是这个道理。加大机体容积又可以进一步提升机身储油空间，提升内油作战半径，弥补发动机短板带来的燃油效率劣势，确保歼35内油作战半径不至于落后换装变循环发动机之后的F35C战机。创新的“一体化3D打印结构”技术则极大降低了歼35的空重，以便以更大的体积做到差不多的空重，甚至更低的空重。
种种针对性设计让歼35有足够的实力应对换装变循环发动机之后的美国F35战机，待国产变形发动机到位后，必将继续保持碾压优势。
