羅羅航空發動機的核心技術,CJ2000有希望用上嗎?
我所說的技術指的是一種名為齒輪傳動的新型發動機設計方案,目前羅羅公司在新一代大涵道比發動機的設計上引入了齒輪傳動技術。Advance3核心機是羅羅公司下一代民用航空發動機的基礎,將基於Advance3核心機發展一款Advance發動機,並在2020年進入市場服役,再發展一款UltraFan發動機,在2025年以後進入市場。
Advance和UltraFan發動機都重新設計了動力齒輪箱,目前是羅羅公司在德國柏林工廠主要研發工作重點,齒輪箱使用五個行星齒輪,傳動比率為4:1,該設計允許風扇在氣動損失和雜訊都較小的低轉速下工作。同時,壓氣機和渦輪在效率較高的高轉速下工作,從而實現發動機涵道比增大、發動機可靠性提高、耗油率、使用與維修成本、雜訊均降低。這也代表著羅羅公司將放棄發展半世紀的三轉子發動機,而採用類似於普惠公司的齒輪傳動渦扇發動機。
新的驗證機是在『Advance 3』核心機的基礎上,前端裝配遄達XWB-84發動機風扇,後端裝配遄達1000發動機低壓渦輪。很多新技術也被融入了『Advance 3』核心機中,並在各種分項計劃和驗證機中進行了測試,例如ALPS複合-鈦材料風扇和ALECSys先進低排放燃燒系統,該系統最近在斯圖加特完成了高空重點火測試。留了三軸構型的Advance發動機將擁有超過11的涵道比,總壓比超過60,油耗水平將比目前的遄達700降低至少20%。
UltraFan的目標則是油耗比遄達700改善至少25%,並增加一套齒輪系統驅動可變距風扇。羅 羅稱這種齒輪傳動發動機涵道比將達到15,壓比達到70,採用被稱為「兩軸半」的設計。為了充分利用現有的試驗基礎設施,Advance3的核心機驗證機將採用一台遄達XWB研髮型發動機的前低壓系統和遄達1000的低壓渦輪。中壓壓氣機的尺寸被調整到能適應XWB進氣道,而如果考慮到壓比和出口條件的話,遄達1000的低壓渦輪則更加匹配。
在試驗中驗證機將採用4級中壓壓氣機和10級高壓壓氣機的配置,而最終的生產型可能會有所不同。目前的遄達XWB發動機為8級中壓、6級高壓壓氣機。驗證機採用單級中壓渦輪和2級高壓渦輪,將作為下一代發動機的基礎部分,與之相比XWB則為2級中壓渦輪加單級高壓渦輪。同時,用於Advance、UltraFan和其他可能用於現有遄達系列發動機改進的技術試驗和驗證項目也正在高速進行,其中包括先進低排放燃燒系統(Alecsys)在遄達1000上的完整系統級全尺寸試驗。地面試驗將在2015年下半年進行,2016年上半年在波音747-200飛行試驗台上開始飛行測試。
羅羅以RB211研製的三轉子發動機為羅羅帶來半世紀的榮光,也許羅羅已經把三轉子技術的潛力發揮到極至。不過現在的羅羅放棄三轉子轉而研製齒輪傳動是否可行?使用齒輪傳動技術雖然會帶來更強的發動機,但是齒輪傳動技術對設計與加工能力的要求極高,另一個航發巨頭普惠也只是將齒輪傳動技術用在10噸級發動機上。
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