Propulsion System Solutions for Future Fighter Aircraft Requirements
Doktorsavhandling, 2026

The requirements of military aircraft are becoming increasingly complex. In addition to traditional requirements such as high maneuverability and high supersonic speed capabilities, there is now a demand for large amounts of power extraction from different aircraft systems. Such systems produce excessive heat that must be dissipated. To meet all these needs, the aircraft engine will play a crucial role. This work has demonstrated how large power off-takes affect not only the engine but also the aircraft in different maneuvers of a typical fighter aircraft mission. Extracting large amounts of power from the engine limits the aircraft performance in challenging maneuvers and increases engine fuel consumption in different parts of the mission. In some parts of the flight envelope, the ability to extract large amounts of power can be significantly limited to ensure safe operation of the engine.

Variable cycle engines might offer improved operability, improved engine performance, and solutions to the thermal management problem. Alongside the conventional turbofan engine, a variable cycle concept was studied, in which an additional outer bypass stream was introduced. This bypass stream is maintained by a single-stage fan on blade, FLADE. The advantages of this concept, compared to more advanced architectures, are reduced complexity and weight. The analysis indicates that the concept has the potential to improve the subsonic cruise range and the loiter endurance of a fighter aircraft. Potential improvements and limitations have been evaluated for different throttle settings across the flight envelope of the aircraft.

turbofan engine

power extraction

fighter aircraft

variable cycle

mixed flow

low bypass ratio

aircraft performance

engine performance

HA-3, Hörsalvägen 4, Göteborg
Opponent: Bayındır H. Saracoğlu, von Karman Institute for Fluid Dynamics, Belgium

Författare

Daniel Henric Rosell

Chalmers, Mekanik och maritima vetenskaper, Strömningslära

Ellenius, E., Grönstedt, T., Rosell D. Aerodynamic Design of Fan on Blade for Multiple Operating Points

Kraven på moderna stridsflygplan blir alltmer omfattande. Traditionella prestandakrav som hög manövrerbarhet och hög maxhastighet åtföljs numera av stort effektbehov från olika flygplanssystem. Flygplanets motor är av central betydelse för att ge flygplanet den prestanda som det behöver, men även för att generera den elektriska och mekaniska effekt som olika flygplanssystem kräver. Den dominerande motortypen för moderna stridsflygplan är turbofläktmotorer med lågt bypassförhållande. När flygplansmotorn måste förse flygplanets olika delsystem med effekt påverkar det motorns och flygplanets prestanda. Denna prestandapåverkan har undersökts ingående i olika delar av flygplanets operationsområde.

Flygplanets effektkrävande system genererar mycket värme som kräver kylning. Motorns arkitektur och utformning påverkar hur effektivt flygplanet tar hand om den överskottsvärme som genereras.  En motor med ökad variabilitet, variabel cykelmotor, kan utgöra ett alternativ till den konventionella turbofläktmotorn genom att erbjuda ett yttre, svalare bypassflöde som kan användas för kylning. Ett sådant yttre flöde skulle också kunna erbjuda prestandafördelar. En möjlig lösning för att etablera ett sådant yttre bypassflöde är att i en konventionell turbofläktmotor förlänga fläktbladen i ett fläktsteg till en yttre, separat bypasskanal med separat utloppsmunstycke. Ett sådant koncept har potential att reducera motorns bränsleförbrukning och öka flygplanets räckvidd.

EPEM - Motorprestanda och energihantering för motorinstallation med stora kraftuttag

VINNOVA (2023-01181), 2023-09-01 -- 2024-08-31.

VINNOVA (2020-00690), 2020-11-01 -- 2023-06-30.

Ämneskategorier (SSIF 2025)

Farkost och rymdteknik

DOI

10.63959/chalmers.dt/5862

ISBN

978-91-8103-405-9

Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 5862

Utgivare

Chalmers

HA-3, Hörsalvägen 4, Göteborg

Opponent: Bayındır H. Saracoğlu, von Karman Institute for Fluid Dynamics, Belgium

Mer information

Senast uppdaterat

2026-06-17