航發科普：夏天到了一起來跟發動機學減重瘦身

新聞 05-23

北方首輪高溫來襲，炎炎夏日，減重瘦身成為熱點話題。你知道嗎，航空發動機也需要「減重瘦身」，但航空發動機的「減重瘦身」並不是為了追求美好線條，而是出於對更高性能的需要。

讓航空發動機「減重瘦身」並不簡單，對航空發動機的設計者來說，輕量化設計需要多個學科的綜合改進。那麼，航空發動機究竟要如何實現「減重瘦身」呢？

結構輕量化設計

航空發動機「減重瘦身」第一條攻略：結構輕量化，相當於對人體不同部位減重，對於發動機來說，就是在保證結構強度、安全性的前提下，儘可能降低其總質量。

民航運營使用的所有航空發動機結構中，輕量化設計最明顯的是整體葉盤和整體葉環。整體葉盤結構替代了傳統榫槽連接的獨立結構，大大減輕結構重量。

在所有渦輪螺旋槳發動機中，「減肥」最成功的莫過於GE公司的ATP發動機。基於3D列印技術特點，ATP發動機中855個獨立部件減少為12個，發動機減重5%。

材料輕量化設計

航空發動機「減重瘦身」第二條攻略：材料輕量化，相當於人的減脂增肌，這種方式依賴材料與技術的進步。

商用發動機中，風扇段質量占發動機總質量的30%-35%，降低風扇段質量是減重的關鍵手段。風扇葉片每減重1kg，風扇機匣和傳動系統也相應減少1kg，同時發動機結構和飛機的機翼/機身結構也分別減重0.5kg。

風扇葉片減重

GE90發動機是最早採用複合材料風扇葉片的發動機，共採用了22片複合材料，風扇葉片的總質量為349kg，與鈦合金空心葉片相比質量輕66%；之後的GEnx、LEAP發動機風扇葉片為18片，後者整體減重227kg。預計明年投入使用的GE9X僅有16片風扇葉片，使用的是第四代複合材料風扇葉片。

風扇包容機匣減重

CFM56系列發動機的包容風扇機匣使用的是17-4PH不鏽鋼材料，CF6-80C2發動機則使用薄壁金屬機匣和多層芳綸織物的複合材料風扇機匣，比金屬結構最大減重50%；GE90發動機是第一台採用全複合材料風扇機匣的發動機，實現重量大幅減輕；GEnx複合材料風扇機匣使每台發動機減重160kg；LEAP發動機的複合材料風扇機匣和鋁相比減重30%。