为联合打击战斗机（JSF）升级、区域打击飞机、新一代远程打击飞机及先进无人航空系统（UAS）所设计的涡轮发动机，大幅突破了单位质量流量的涡轮功与涡轮入口温度极限。因此未来涡轮将给气动设计与耐久性设计带来重大挑战。与此同时，所有政府承包商在上述领域采用的尖端预测工具均存在技术缺陷。为避免未来设计偏差，亟需提升计算工具的预测能力，并尽可能快速严谨地研究先进涡轮机械的流场特征。据此启动本研究计划：该计划完美整合了强大的分析（即建模与仿真）、设计与实验三大模块，以实现核心目标。本项目获取的数据与开发的方法可用于定义先进涡轮概念/构型，并为所有主要发动机制造商、政府研究实验室及高校执行详细的设计与分析系统验证。
本计划现有及规划的研究平台支持技术成熟度（TRL）1至5级的多样化实验，同时允许研究涉及现役及未来涡轮机械系统的广泛工况与参数。因此研究成果可支撑已列装系统、当前开发系统及处于早期研发阶段的未来系统。此外，由于本计划产生的概念不受专有数据权限限制，多数涡轮构型预计将推动全美燃气轮机行业的技术发展，且此趋势将在未来数年持续加速。
本计划《新一代涡轮气动热力学研究》定制化整合建模仿真、设计与实验模块，确保推进技术从TRL=1到TRL=5的严格演进路径： 第一阶段
基础研究与概念开发通过创新涡轮构型设计实施：利用自主研发分析工具，在热流仪表实验室（HFIL）、传热与气动实验室（HAL）研发风洞及低速风洞设施（LSWTF）测试先进概念。这些研发工具实现TRL=1至TRL=3的技术转化。
第二阶段
利用传热与气动热力实验室（HAL）的涡轮跨声速叶栅（TTC）及先进冷却装置（ACF），验证内部技术与承包商技术的TRL=4成熟度。
第三阶段
在涡轮研究设施（TRF）完成内部与承包商技术的TRL=5验证。涡轮设计与分析系统（TDAAS）提供的自主研发分析工具贯穿所有研发活动，通过实验指导与补充证明TRL=1至5的技术成熟度。该工具同时支撑TRL=6验证机设计开发及试验后数据分析。
项目核心在于美国空军研究实验室推进部件分部（AFRL/RQTT）多年研发的全系列高压/低压涡轮构型开发与测试。根据美国空军科学咨询委员会建议及涡轮机械非定常流动Minnowbrook会议行业顾问组意见，所有涡轮研究构型归属政府，相关数据与预测成果在美国政府承包商间共享。由此AFRL/RQTT推动全美燃气轮机行业提升基于物理机制的设计体系。
本计划进一步遵循《美国空军2030科技战略》宗旨推动涡轮研究部件发展。首批成果包括涡轮耐久性研究需求详勘以及基于实验与计算数据开发现物理模型的机制研究。前者总结联合技术研究中心（UTRC）耐久性设计工具研讨会成果，最终促成NASA格伦研究中心（GRC）参与撰写的技术报告[1]及后续快速高精度耐久性分析方法开发计划[2]；后者形成量纲分析可行性研究的技术报告[3]与会议论文[4]。在基础研究后开展的涡轮设计、建模与分析项目，定义了具有超高举升力和高功特性的低压涡轮（LPT）级。随后与霍尼韦尔宇航公司启动合作研发协议（20-114-RQ01CRADA），将高压举升、高功低压涡轮（LPT）技术从政府向产业转化。
此外两项专项协议研究流场控制方法，以补充AFRL/RQTT的LPT设计成果：与加拿大皇家军事学院签署的专项协议（PA # CA-US-2022-0001）研究基于生物机制的被动流控方法（尤其借鉴座头鲸胸鳍结节结构）；与以色列理工学院签署的专项协议（PA：飞行器技术）研究非定常喷流与声激励主动流控技术。研究成果汇总于技术报告[5]并发表为会议论文与期刊文章[6]。主要研究发现概述如下，完整研究参见政府[1,2,3,5]与公共数据库[4,6]的参考文献。
原文
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