美國「巨無霸」飛機推力驚人,超過四台渦扇20,造價五千萬美金
航空發電機是非常精密複雜的飛機動力設備,能製造民用飛機發動機的企業數量不多,其中最為主流的就是美國通用和英國的羅爾斯羅伊斯。一般來講,發動機的體積越大則代表著它可提供的推力越大,飛機能飛得更高、更快、更遠。就在最近,通用電氣航空集團的一款型號為GE9X的發動機獲得了吉尼斯世界最強勁噴氣式發動機的殊榮,這不僅是通用的成績,也代表著民航客機在航程、航速和飛行高度上將取得新的突破。
據悉這款GE9X飛機將首先應用于波音777X新一代雙通道寬體客機上,波音777X預計將於2020年交付使用。波音777X與GE9X一樣,它也將取得世界最大雙發客機的頭銜,而它能取得這個頭銜很大程度上是得益於GE9X發動機的大體積和高效率。GE9X項目是於2010年啟動的,設計過程中GE9X的風扇直徑數據發生過多次調整,從最初的128英寸變化為最終的140英寸。一方面是因為波音方面對於期望推力值的不斷提高,另一方面是對降低油耗的考量。
GE9X採用了多種新型材料,風扇的葉片材質可能是高強度碳纖維或新型環氧樹脂,而葉片前緣材料據說是鋼合金。GE9X的渦輪部件中,高壓渦輪機匣和靜葉採用的是CMC陶瓷基複合材料,這種材料是以陶瓷為基體,混以纖維增強體構成的,強度很高又耐高溫,重量還相對輕盈。而低壓渦輪葉片則是通過3D增材技術製造的,更加整體化、輕量化。
GE9X的高壓壓氣機的級數達到十一級,壓比為27:1。同為通用公司製造的GE90發動機的級數為十級,壓比為23:1,對比可見GE9X的高壓縮效率。另外,GE9X還採用了第三代TAPS燃燒室設計,其增材技術製造的燃油噴嘴、創新設計的燃燒室頭部將使空氣和燃油在燃燒前得以充分混合,大大提高了燃燒效率,節能又環保。GE9X的燃油消耗要比GE90節省百分之十五左右。GE9X的總推力能達到驚人的61噸,是我國運用於大型運輸機運20的渦扇20發動機推力值的四倍。
據說GE9X的一片風扇價格能達十萬美元,定子和轉子每片約一萬美元,GE9X的總造價預計將高達近五千萬美元。而令人意外的是,通用從售價高昂的發動機中並不能獲取豐厚的利潤,它獲取利潤的主要渠道是後期發動機的維護修理。這跟汽車銷售靠4S服務掙錢有些類似。有了GE9X發動機的幫助,波音777X將比主要競爭對手空客A350在油耗上節約百分之十左右的成本。
航空發動機的體積增長也是有極限的,如果發動機故障需要換髮,那麼需要有運輸工具將發動機運至飛機停場地,考慮到物流和經濟的平衡,發動機如果太大不利於維修運輸。GE9X一定程度上會造成四發飛機需求市場的擠壓,四發飛機從運維成本上看是遠不如雙發飛機經濟划算的,如今單台發動機能提供的推力越來越大,四發模式的意義確實越來越小了。空中巨無霸A380據說就已經賣不動了。
大家都知道我國的C919大型客機將要於2021年交付使用了,C919的發動機並不是國產的,而是由通用和法國賽峰合作研製的渦扇中型CFM LEAP-1C發動機。由於歷史積澱太少,我國的自主航空發動機研發能力較歐美還有明顯的差距。經過近些年的科技發展,我國已在複合材料生產應用上有了優勢,但是動力設計思路仍有很大的創新空間。
在軍用發動機方面,我國已有自行研製的渦扇15等發動機,但是民用航空發動機目前還是空白。據說中國商發已經規划了用於C919和ARJ21等國產客機的長江系列國產發動機,真是讓國人充滿了期待。
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