英国罗尔斯・罗伊斯的劳斯莱斯最近研发了世界最大的航空发动机UltraFa,一举打破了美国GE公司的GE9X在前不久刚刚创造的纪录。UltraFa的推力达87000马力,计625.2千牛。GE9X推力只有达470千牛。UltraFa推力的增加来自于它更大直径的风扇——3.56径,GE9X的风扇稍小一些达——3.4米。GE9X的发动机直径达4.5米,涵道比达涵道比9.9:1,总压比:60,推重比5.2。与上一代GE发动机相比可节省10%~15%燃油消耗。而UltraFa的发动机直径、涵道比、总压比相关数字未查到,理论上数据将更大,因为罗尔斯・罗伊斯的 UltraFan 涡轮风扇发动机与第一代 Trent 发动机相比,燃油效率提高了 25%。
UltraFa
在民用航空发动机方面相比之下,我们的军用发动机与西方的差距其实还要小不少。WS-10C的虽使用寿命与大修间隔有一定差距,但推力与效率方面已追上世界第三代发动机顶尖水平,WS-15、WS-19更是跨过第四代发动机门坎,进入试阶段,与F119、F135没有代差,在第五代自适发动机方面,我们应该也在将进一步缩短差距。
而在民用发动机方面,我们的差距应该更大,当欧洲、美国争夺世界最大推力的航空发动机时,我们的C919发动机却面临卡脖子,C929的发动机却与俄罗斯扯着皮。当欧美的民用航空发动机都是用第一代来标识Trent发动机时,我们仍挣扎在与俄罗斯的合作上,要知道Trent发动机是劳斯莱斯上一代的涡轮风扇发动的,而且是一个系列,是大型民航飞机应用得比较多的一个系列飞机引擎,不知道目前使用的发动能达到这个系列中的哪一款水平。
GE9X
其实这个差距还在拉大中,当我们在苦苦追赶时,欧美民用航空发动机已在发展下一代概念。据报道:UltraFan不仅比它自己的第一代Trent发动机少用大约四分之一的燃料,这让它运行成本更低,航程更长,而且还具备第一代发动机没有的优势,那就是其改进型可以支持航空业到 2050 年向净零排放转移。一是更有效地捕获氮氧化物的排放,将其减少约40%。二是它可以很大程度消除了微粒排放。三UltraFan 的可扩展技术,四是窄体和宽体飞机的燃油效率进一步提高 10%。五是劳斯莱斯还在研究混合电气化和氢气燃烧,以实现全面脱碳。也许会设计成使用100%的可持续航空燃料,UltraFan 计划旨在提供各种可持续发展选择。
行星式动力齿轮
UltraFa与GE9X两款发动机的大尺寸风扇叶片,直径均在3.5米左右,GE9X的布置形式为双转子,结构上采用1-3-11-2-6,16个风扇叶片全部采用第四代碳纤维复合材料。UltraFan应该也采用了类似布局,因为它们都在风扇和后面的压缩机之间运行一个行星式动力齿轮箱。此举可保证风扇以其最佳的较慢速度运行,而压缩机则以其最佳的较高速度运行。
航空发动机的材料、结构设计、加工工艺每一个环节都是关键,材料是穷举化选出出来的,结构设计中凝聚着一代又代人的智慧,加工工艺则是不断试错的结果,这些都是时间与钱堆出来与。目前我们的长江1000、长江2000正在研发中,随着不断的试机,我们的民用发动机也将进用高速迭代的时代。同时我们涡扇15已进入空中试飞阶段,假以时日,以WS-15为核心机为基础的系列军民发动机必将硕果累累。
中国东方航空MU7807航班,作为全球首架国产大型客机C919从上海虹桥机场飞抵海口美兰国际机场,
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