新世代要求發展性能更好的發動機和推重比為10.0一級的發動機

1990年波音公司提出用5年時間發展一種新型的,能飛行任何航線的雙發大型客機波音777(由保證民航客機的安全出發,雙發客機除經嚴格考核特准外,不能開通飛越大洋的航線),這種客機能運載 350餘乘客飛行 7500~10000km,要求所用的發動機不僅推力特大(350~450kN),而且要有極高的可靠性,在飛行中不會出現停車事件。

這是對航空發動機業的又一嚴峻的挑戰。世界著名的三家航空發動機公司迎接了這一挑戰,經過了精心設計,進行了各種試驗,包括以往發動機研製中從未進行過的苛刻、嚴峻的試驗,分別用四年多的時間研製出了當代推力最大的高涵道比渦輪風扇發動機 GE90,PW4084和遄達800。

圖、PW4084

從 GE90的風扇直徑相當波音757客機的機身直徑這一點就可看出它們的大小了。由於波音公司及時地獲得了所需的發動機,波音777按原定計劃於1995年6月投入營運,取得了難以置信的巨大成功,譜寫了航空史上的又一新篇章。

當波音777投入使用後,空中客車又提出要發展能運載800餘人(全經濟艙布局時)的四發巨型客機 A380,它要求發動機具有的推力介于波音777與波音747所用發動機的推力之間,但直接使用成本要比後二者的低10%。

為滿足 A380的要求,美國兩家相互競爭激烈的發動機公司普惠與 GE不得不聯合組成 GE/PW聯合公司製造 GP7200發動機以與英國的羅·羅公司相競爭,後者為 A380研製了遄達900發動機。

以遄達900為例,發動機推力為330~370kN,耗油率比用于波音777的發動機耗油率低6 % 左右,發動機直接使用費用低10%,裝遄達900發動機的A380客機將於2006年上半年投入航線營運。

波音公司則於2003年提出發展經濟性更好(燃油耗量低20%,每名乘客每英里的成本低10%)、污染更低(低20%)、雜訊更小、飛得快(巡航速度 Ma0.90,一般為 Ma0.85)和飛得遠(航程為6500~16000km)的波音7E7「夢想客機」(2005年1 月改名為波音787),要求發動機與當代使用中的發動機相比,耗油率要降低15%左右,雜訊更低,大幅度降低排污,在翼壽命長30%,零件數少30%等。

GE公司、羅·羅公司分別提出了GEnx與遄達1000發動機,這兩種型號發動機不僅繼承了各公司已有發動機的優點,而且廣泛採用了最新的技術,將發動機的綜合性能提高到—個新的水平。

推重比為10.0一級的發動機

表4、兩代戰鬥機研製周期與研製經費比較

1997年9月7日,美國研製的F-22「猛禽」戰鬥機首飛成功,開始了新一代戰鬥機(被人們稱為第四代戰鬥機)的試飛階段,2005年底F-22已小批量投入美國空軍使用,標誌著戰鬥機的更新換代即成為現實。

第三代戰鬥機F-15是1974年進入空軍服役的,相距三十多年後第四代戰鬥機才服役,從這一點來看,新一代的戰鬥機絕非等閑之輩,它是一種採用各種先進技術武裝起來的、性能優異的尖端武器。另外,由這兩代戰鬥機研製周期與研製經費的比較(表4)也可看出新一代戰鬥機研製工作的艱巨性。

與F-15相比,F-22具有以下主要特點:高的機動性與高的敏捷性;高的隱身性;以1.5~1.6倍聲速的速度巡航;短距起飛著陸的能力;航程遠等。為滿足這些性能的需要,要求所用的發動機具有:15000kN以上的推力、10.0一級的推重比、能改變推力方向的能力(即具有矢量噴口)和低的巡航耗油率;另外,還要求可靠性高、維修性好。這是對航空發動機業的又一挑戰。

從20世紀80年代中期起,發動機研製公司就開始了向推重比為10.0的發動機發動了攻堅戰,經過十餘年的努力,於1997年開始向飛機提供了推重比為10.0的發動機 F119。表5列出了用於F 15和F 22戰鬥機的發動機主要特點的比較。

航空發動機的發展是推動航空事業前進的動力生產中與航空發動機有關領域所取得的成果而獲得的。隨著科學技術突飛猛進的發展,航空發動機也將得到更大的發展,推重比為20.0、耗油率比當前低40%~50%、壽命更長、可靠性和維修性更好的航空發動機將在21世紀頭10~15年內研製成功是有望實現的。

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