齒輪渦扇是這樣子轉(zhuǎn)起來的

內(nèi)容摘要: 在降噪方面，他表示，自1970年以來，商用航空發(fā)動機制造商注重提高發(fā)動機的涵道比，目前齒輪渦扇發(fā)動機的涵道比達到了12∶1。愛波斯坦說，經(jīng)過了20年的投資研發(fā)，公司的齒輪渦扇發(fā)動機技術不僅贏得了用戶，同時對公司認識商用航空發(fā)動機的未來具有重要意義。

　　普惠公司技術與環(huán)境副總裁阿倫?愛波斯坦博士

　　PW1524G發(fā)動機地面測試

　　PW1524G發(fā)動機試飛

　　今日視點

　　本報駐美國記者 毛黎

　　在全球航空領域，美國普惠公司、通用電力公司和英國羅爾斯?羅伊斯是3家主要的航空發(fā)動機制造商，它們共同為用戶提供了高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務。面向未來，為滿足用戶對航空發(fā)動機更加苛刻的要求，普惠公司通過20年的努力，在民用航空發(fā)動機方面研發(fā)出多系列新型發(fā)動機，準備在數(shù)年內(nèi)陸續(xù)上市。

　　以靜潔動力PW1500G發(fā)動機系列為例，普惠公司近期就該發(fā)動機在龐巴迪C系列飛機上完成了首次飛行測試計劃。從今年6月20日開始至9月中旬，安裝靜潔動力PW1524G發(fā)動機的龐巴迪C系列飛機共進行了25次飛行，飛行時間115小時。根據(jù)測試計劃安排，公司將在未來16個月中對8臺測試發(fā)動機進行多項測試，在2012年發(fā)放發(fā)動機證書，并于2013年下半年提供給用戶。

　　靜潔動力PW1500G發(fā)動機的推力為21000磅至23300磅，主要服務對象是龐巴迪C系列。與現(xiàn)役的同類發(fā)動機相比，靜潔動力PW1500G發(fā)動機在降低飛機能耗、減少尾氣排放和減輕噪音3個方面都實現(xiàn)了兩位數(shù)字的改善，如燃油消耗減少了16%。

　　員工人人以產(chǎn)品為榮

　　普惠公司技術與環(huán)境副總裁阿倫?愛波斯坦博士在接受科技日報記者采訪時表示，公司能成功地開發(fā)出新型發(fā)動機的關鍵要素有兩個，一個是員工，另一個是技術。員工要素是那些在公司工作的高級工程師們，他們懂得自己的目標并為之孜孜不倦地奮斗了25年。無論是在公司大力支持的年代，還是在公司因其他原因減少投入力度的日子，他們都沒有放松自己的追求。事實上，公司新產(chǎn)品的未來在于他們長期的奉獻，他們始終在為實現(xiàn)未來而勤奮工作。

　　愛波斯坦曾在麻省理工學院擔任教授多年，他認為教授在大學的工作十分辛苦，然而來到普惠，他發(fā)現(xiàn)公司員工辛苦程度毫不遜色，他們?nèi)巳艘援a(chǎn)品為榮。公司有數(shù)以千計的工程師，他們不發(fā)表文章，默默無聞，但是他們是了不起的行家，同時工作勤奮。

　　新發(fā)動機融合多項技術

　　技術要素則是指新發(fā)動機多項技術的集成，如齒輪、超輕渦扇、可變噴嘴等。愛波斯坦介紹說，雖然新技術名為齒輪渦扇，但是它實際上包含了不同的技術。新發(fā)動機齒輪的大小如同普通汽車的輪胎，重量為120公斤，其作用是幫助發(fā)動機產(chǎn)生動力，同時減少壓縮機、燃燒室和渦輪機的尺寸。如果將齒輪安裝在普通的發(fā)動機上，那么就能幫助它減少2%的耗油量。

　　通常，渦扇越大推力越大，但是渦扇增大也意味著渦扇本身重量的增加。為提高發(fā)動機推力和減輕發(fā)動機重量，新發(fā)動機采用了超輕重量技術，它保證了渦扇尺寸在增加的同時，重量卻相當?shù)剌p。愛波斯坦表示，渦扇的重量事實上比復合材料還要輕。渦扇的工作效率極高，其原因是安裝的齒輪能讓發(fā)動機的風扇低速轉(zhuǎn)動。

　　顯然，大尺寸高效渦扇需要更大尺寸的扇室來封裝。同小扇室相比，大扇室不僅重量更重，而且阻力也更大。為解決此問題，愛波斯坦表示，工程師們開發(fā)出了先進的扇室技術，結(jié)果是扇室重量輕而且阻力小，并首次在商用發(fā)動機上采用了可變噴嘴技術。

　　這些技術獨立使用時可以各自減少2%的燃油消耗，但是同時應用于新發(fā)動機，并對發(fā)動機進行優(yōu)化后，發(fā)動機耗油量可節(jié)約16%，而不是簡單的3個2%之和。由于多項技術整合利用，除節(jié)油外，新型發(fā)動機還實現(xiàn)了減排和降噪。應該強調(diào)的是，缺少任何一項技術或該技術沒有實現(xiàn)預期的目標，都將大幅度地影響發(fā)動機在節(jié)油、減排和降噪方面的效果。

　　集低、小、少、輕于一身

　　對于未來商用運輸發(fā)動機的發(fā)展方向，愛波斯坦認為，公司清楚地知道人們對產(chǎn)品的期望，那就是集成本低、油耗小、排放少、噪音輕于一身的發(fā)動機，齒輪渦扇發(fā)動機將成為未來商用航空發(fā)動機制造商關注的焦點。

　　在降噪方面，他表示，自1970年以來，商用航空發(fā)動機制造商注重提高發(fā)動機的涵道比，目前齒輪渦扇發(fā)動機的涵道比達到了12∶1。2017年至2020年間，涵道比將上升到15∶1至18∶1;2020年后將超過25∶1。隨著涵道比的提高，從正面進氣口看，發(fā)動機直徑將越來越大;從側(cè)面看，發(fā)動機則越來越短，如同煎餅。按照這樣的發(fā)展趨勢，發(fā)動機渦扇的速度將變得更慢，噪音也就更低，發(fā)動機產(chǎn)生的噪音將低于飛機機身產(chǎn)生的噪音，人們甚至聽不到發(fā)動機的噪音。到2013年，安裝齒輪渦扇發(fā)動機的龐巴迪C系列飛機在空中飛行時，如果關閉發(fā)動機，那么當飛機接近機場時，位于地面上的人幾乎感覺不到任何變化。發(fā)動機降噪將促使波音公司和空客公司開發(fā)低噪音機身。

　　在節(jié)油方面，愛波斯坦認為，人們將繼續(xù)以每年節(jié)油1%的速度向前發(fā)展。1%似乎不多，但是多年積累下來則意義重大。最終，節(jié)油將達到極限，人們得到的是最高效率的發(fā)動機，幾乎所有來自燃油的能量都用于推動飛機飛行。目前，航空發(fā)動機燃油能量利用效率大約為40%，人們正朝著45%、50%甚至更高的目標發(fā)展。

　　愛波斯坦說，經(jīng)過了20年的投資研發(fā)，公司的齒輪渦扇發(fā)動機技術不僅贏得了用戶，同時對公司認識商用航空發(fā)動機的未來具有重要意義。普惠公司要求自己的發(fā)動機優(yōu)于其他的生產(chǎn)商，同時公司的領導層決定為此開發(fā)新技術而大量投資。他認為，靜潔動力渦扇系列發(fā)動機將使商用航空業(yè)更趨完善，在未來10年中，無論是誰生產(chǎn)的新商用發(fā)動機，它們都將是齒輪渦扇發(fā)動機。也許不同制造商命名會有不同，但是發(fā)動機本身無疑是齒輪渦扇發(fā)動機。