出師未捷的齒輪傳動發動機下普惠PW8000的綜合特點

陳光/文

普惠公司在以往的民用、軍用發動機中,高壓渦輪一般均採用二級,例如JT9D、PW2000、PW4000和F100等,有普惠參與研製的V2500高壓渦輪也採用二級;但是它在近期發展的軍民用發動機如F119、PW6000卻採用了單級高壓渦輪,PW8000的高壓渦輪沿用了F119的單級設計,並採用了它的一些技術,使結構簡單、重量輕。

通常,傳動高增壓比高壓壓氣機的高壓渦輪工作負荷大,如採用單級會使渦輪在超負荷下工作,使效率低。例如,F119的高壓渦輪

採用單級時,與雙級相比,效率約低4%,顯然這是不合適的。為此,普惠公司在氣動設計中採取一些措施,使單級渦輪效率僅比雙級的低1%~2%。在PW8000的單級高壓渦輪中,採用了F119的技術,使效率降低不多,卻使結構簡單得多。

另外,高壓渦輪工作葉片採用了已被PW4098發動機驗證過的釔基單晶材料鑄成,這種材料高溫性能較好,不需在葉片表面噴塗陶瓷隔熱材料。

綜合特點

綜上所述,PW8000發動機具有下述特點:(1)級數少、件數少。由於採用了齒輪傳動的風扇、高平均級壓比的高壓壓氣機和單級高

壓渦輪,使總的級數僅有13級,這是當前大型民用發動機中,不僅總壓比高,級數也是最少的,參見表3。這樣,發動機葉片數少,總的零件數少,不僅使發動機長度短、重量輕、成本低,而且

可靠性高,維修性好。

(2)耗油率低。由於涵道比高(11.0)、總壓比(40.0)高,使推進效率與熱效率均較高,耗油率比用於同類飛機的其他發動機低9%左右。

(3)雜訊低。由於涵道比高,加上風扇葉尖的周向速度低(324m/s),因此發動機的雜訊可降低30dB,低於FAR35部第3階段的限制值。

(4)排污低。由於採用了較先進的燃燒室,排放污染物可降低40%,低於ICAO最新的規定值。

(5)使用成本低。發動機的直接使用成本 DOC據普惠公司分析可低8%~10%,對於一架雙發飛機每年可節約6萬美元。

圖、幾型發動機的總壓比、級數

研製計劃

普惠公司已組建了PW8000的研製小組,初步設計已經開始,詳細設計始於1998年6月1日,原計劃在10個月後,對這種第1代齒輪傳動風扇的高涵道比渦輪風扇發動機進行首次試車,調整試車計劃用20個月,然後定型取得適航證,最早將在2002年投入使用。

但後來關於PW8000發動機研製情況再未見過報道,在2005年普惠的產品網站中,也未列出PW8000,似乎研製計劃受到挫折,分析其原因,可能原設計指標太高(高壓壓氣機平均級壓比高達1.6437)以及高速高功率減速器還未達到實用階段之故。

進入21世紀後,為適應綠色航空的要求,普惠公司再次提出要發展齒輪傳動風扇的高涵道比渦扇發動機,並命名為「齒輪傳動風扇」GTF發動機,後於2008年改稱「潔淨髮動機」PW1000G。

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