เครื่องยนต์ XA101 ของ Pratt & Whitney นวัตกรรมเครื่องยนต์รอบปรับเปลี่ยนได้

Pratt & Whitney XA101 เป็นเครื่องยนต์ต้นแบบประเภทรอบปรับเปลี่ยนได้ (Adaptive Cycle Engine - ACE) สัญชาติอเมริกัน ซึ่งพัฒนาโดยบริษัท Pratt & Whitney เพื่อใช้เป็นพื้นฐานทางเทคโนโลยีสำหรับระบบขับเคลื่อนในเครื่องบินขับไล่ยุคที่ 6 ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ภายใต้โครงการ Next Generation Air Dominance (NGAD) และเคยถูกเสนอให้เป็นทางเลือกในการเปลี่ยนเครื่องยนต์สำหรับเครื่องบินขับไล่ Lockheed Martin F-35 Lightning II

การออกแบบและกลไกการทำงาน

XA101 ใช้การออกแบบแบบ สามกระแส (Three-stream design) ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนอัตราส่วนการบายพาส (Bypass ratio) และแรงดันพัดลมได้ตามสถานการณ์การบิน โดยมีกลไกการทำงานดังนี้:

• การเพิ่มประสิทธิภาพเชื้อเพลิง: เครื่องยนต์สามารถส่งอากาศไปยังกระแสที่สาม (Third stream) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้เชื้อเพลิงและการระบายความร้อน
• การเพิ่มแรงขับ: เมื่อต้องการสมรรถนะสูงสุด เครื่องยนต์จะปรับทิศทางอากาศจากกระแสที่สามเข้าสู่แกนกลาง (Core) และกระแสพัดลม เพื่อสร้างแรงขับที่เพิ่มขึ้น
• การจัดการความร้อน: กระแสอากาศที่สามทำหน้าที่เป็นแหล่งระบายความร้อน (Heat sink) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการระบายความร้อนให้กับระบบอิเล็กทรอนิกส์และเซนเซอร์ประสิทธิภาพสูงในเครื่องบินยุคใหม่ รวมถึงรองรับการติดตั้งอาวุธพลังงานโดยตรง (Directed-energy weapons) ในอนาคต

ประวัติการพัฒนา

แนวคิดเครื่องยนต์รอบปรับเปลี่ยนได้เริ่มต้นขึ้นในปี 2007 ผ่านโครงการ Adaptive Versatile Engine Technology (ADVENT) และต่อยอดมาสู่โครงการ Adaptive Engine Technology Demonstrator (AETD) ในปี 2012 ซึ่ง Pratt & Whitney และ General Electric ได้รับเลือกให้พัฒนาเครื่องยนต์ต้นแบบ

ในปี 2016 โครงการ Adaptive Engine Transition Program (AETP) ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อพัฒนาเครื่องยนต์สำหรับเครื่องบินขับไล่ยุคที่ 6 และพิจารณาการเปลี่ยนเครื่องยนต์ของ F-35 จากรุ่น F135 เดิม โดยมีเป้าหมายหลักคือการเพิ่มประสิทธิภาพเชื้อเพลิง 25%, เพิ่มแรงขับ 10% และปรับปรุงการจัดการความร้อน

การปรับเปลี่ยนทิศทางและข้อโต้แย้งด้านงบประมาณ

แม้จะมีการทดสอบพัดลมสามกระแสร่วมกับแกนเครื่องยนต์ F135 ในปี 2017 แต่ในปี 2021 Pratt & Whitney ได้แสดงความกังวลเกี่ยวกับความคุ้มค่าในการนำ XA101 มาใช้กับ F-35 โดยระบุว่า XA101 ถูกออกแบบมาเพื่อเครื่องบินยุคที่ 6 มากกว่า และการนำเทคโนโลยีใหม่นี้มาใช้กับ F-35 อาจต้องใช้เงินลงทุนสูงถึง 4 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ

ทางบริษัทจึงเสนอทางเลือกเป็น "แพ็กเกจปรับปรุงเครื่องยนต์" (Enhanced Engine Package) ที่เน้นการเพิ่มแรงขับและระยะการบิน 10% และปรับปรุงการระบายความร้อน 50% ซึ่งมีความเสี่ยงต่ำกว่าและประหยัดงบประมาณมากกว่า

สถานะปัจจุบันและการประยุกต์ใช้

ในปี 2023 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ตัดสินใจเลือกโครงการ Engine Core Upgrade (ECU) สำหรับเครื่องยนต์ F135 แทนการใช้เครื่องยนต์รอบปรับเปลี่ยนได้อย่าง XA101 เนื่องจากปัจจัยด้านงบประมาณและความเสี่ยงในการบูรณาการเครื่องยนต์เข้ากับเครื่องบิน F-35 ทั้งรุ่น A, B และ C

คุณลักษณะ	รายละเอียด (XA101-PW-100)
ประเภทเครื่องยนต์	เครื่องยนต์รอบปรับเปลี่ยนได้สามกระแส (Three-stream adaptive cycle)
แรงขับสูงสุด	ระดับ 45,000 ปอนด์ (200 กิโลนิวตัน) พร้อมสันดาปท้าย
ความยาวโดยประมาณ	220 นิ้ว (5.59 เมตร)
เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด	48 นิ้ว (1.219 เมตร)