齒輪渦扇是這樣子轉(zhuǎn)起來的

內(nèi)容摘要: 在降噪方面，他表示，自1970年以來，商用航空發(fā)動機(jī)制造商注重提高發(fā)動機(jī)的涵道比，目前齒輪渦扇發(fā)動機(jī)的涵道比達(dá)到了12∶1。愛波斯坦說，經(jīng)過了20年的投資研發(fā)，公司的齒輪渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù)不僅贏得了用戶，同時對公司認(rèn)識商用航空發(fā)動機(jī)的未來具有重要意義。

　　普惠公司技術(shù)與環(huán)境副總裁阿倫?愛波斯坦博士

　　PW1524G發(fā)動機(jī)地面測試

　　PW1524G發(fā)動機(jī)試飛

　　今日視點

　　本報駐美國記者 毛黎

　　在全球航空領(lǐng)域，美國普惠公司、通用電力公司和英國羅爾斯?羅伊斯是3家主要的航空發(fā)動機(jī)制造商，它們共同為用戶提供了高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)。面向未來，為滿足用戶對航空發(fā)動機(jī)更加苛刻的要求，普惠公司通過20年的努力，在民用航空發(fā)動機(jī)方面研發(fā)出多系列新型發(fā)動機(jī)，準(zhǔn)備在數(shù)年內(nèi)陸續(xù)上市。

　　以靜潔動力PW1500G發(fā)動機(jī)系列為例，普惠公司近期就該發(fā)動機(jī)在龐巴迪C系列飛機(jī)上完成了首次飛行測試計劃。從今年6月20日開始至9月中旬，安裝靜潔動力PW1524G發(fā)動機(jī)的龐巴迪C系列飛機(jī)共進(jìn)行了25次飛行，飛行時間115小時。根據(jù)測試計劃安排，公司將在未來16個月中對8臺測試發(fā)動機(jī)進(jìn)行多項測試，在2012年發(fā)放發(fā)動機(jī)證書，并于2013年下半年提供給用戶。

　　靜潔動力PW1500G發(fā)動機(jī)的推力為21000磅至23300磅，主要服務(wù)對象是龐巴迪C系列。與現(xiàn)役的同類發(fā)動機(jī)相比，靜潔動力PW1500G發(fā)動機(jī)在降低飛機(jī)能耗、減少尾氣排放和減輕噪音3個方面都實現(xiàn)了兩位數(shù)字的改善，如燃油消耗減少了16%。

　　員工人人以產(chǎn)品為榮

　　普惠公司技術(shù)與環(huán)境副總裁阿倫?愛波斯坦博士在接受科技日報記者采訪時表示，公司能成功地開發(fā)出新型發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵要素有兩個，一個是員工，另一個是技術(shù)。員工要素是那些在公司工作的高級工程師們，他們懂得自己的目標(biāo)并為之孜孜不倦地奮斗了25年。無論是在公司大力支持的年代，還是在公司因其他原因減少投入力度的日子，他們都沒有放松自己的追求。事實上，公司新產(chǎn)品的未來在于他們長期的奉獻(xiàn)，他們始終在為實現(xiàn)未來而勤奮工作。

　　愛波斯坦曾在麻省理工學(xué)院擔(dān)任教授多年，他認(rèn)為教授在大學(xué)的工作十分辛苦，然而來到普惠，他發(fā)現(xiàn)公司員工辛苦程度毫不遜色，他們?nèi)巳艘援a(chǎn)品為榮。公司有數(shù)以千計的工程師，他們不發(fā)表文章，默默無聞，但是他們是了不起的行家，同時工作勤奮。

　　新發(fā)動機(jī)融合多項技術(shù)

　　技術(shù)要素則是指新發(fā)動機(jī)多項技術(shù)的集成，如齒輪、超輕渦扇、可變噴嘴等。愛波斯坦介紹說，雖然新技術(shù)名為齒輪渦扇，但是它實際上包含了不同的技術(shù)。新發(fā)動機(jī)齒輪的大小如同普通汽車的輪胎，重量為120公斤，其作用是幫助發(fā)動機(jī)產(chǎn)生動力，同時減少壓縮機(jī)、燃燒室和渦輪機(jī)的尺寸。如果將齒輪安裝在普通的發(fā)動機(jī)上，那么就能幫助它減少2%的耗油量。

　　通常，渦扇越大推力越大，但是渦扇增大也意味著渦扇本身重量的增加。為提高發(fā)動機(jī)推力和減輕發(fā)動機(jī)重量，新發(fā)動機(jī)采用了超輕重量技術(shù)，它保證了渦扇尺寸在增加的同時，重量卻相當(dāng)?shù)剌p。愛波斯坦表示，渦扇的重量事實上比復(fù)合材料還要輕。渦扇的工作效率極高，其原因是安裝的齒輪能讓發(fā)動機(jī)的風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動。

　　顯然，大尺寸高效渦扇需要更大尺寸的扇室來封裝。同小扇室相比，大扇室不僅重量更重，而且阻力也更大。為解決此問題，愛波斯坦表示，工程師們開發(fā)出了先進(jìn)的扇室技術(shù)，結(jié)果是扇室重量輕而且阻力小，并首次在商用發(fā)動機(jī)上采用了可變噴嘴技術(shù)。

　　這些技術(shù)獨立使用時可以各自減少2%的燃油消耗，但是同時應(yīng)用于新發(fā)動機(jī)，并對發(fā)動機(jī)進(jìn)行優(yōu)化后，發(fā)動機(jī)耗油量可節(jié)約16%，而不是簡單的3個2%之和。由于多項技術(shù)整合利用，除節(jié)油外，新型發(fā)動機(jī)還實現(xiàn)了減排和降噪。應(yīng)該強調(diào)的是，缺少任何一項技術(shù)或該技術(shù)沒有實現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，都將大幅度地影響發(fā)動機(jī)在節(jié)油、減排和降噪方面的效果。

　　集低、小、少、輕于一身

　　對于未來商用運輸發(fā)動機(jī)的發(fā)展方向，愛波斯坦認(rèn)為，公司清楚地知道人們對產(chǎn)品的期望，那就是集成本低、油耗小、排放少、噪音輕于一身的發(fā)動機(jī)，齒輪渦扇發(fā)動機(jī)將成為未來商用航空發(fā)動機(jī)制造商關(guān)注的焦點。

　　在降噪方面，他表示，自1970年以來，商用航空發(fā)動機(jī)制造商注重提高發(fā)動機(jī)的涵道比，目前齒輪渦扇發(fā)動機(jī)的涵道比達(dá)到了12∶1。2017年至2020年間，涵道比將上升到15∶1至18∶1;2020年后將超過25∶1。隨著涵道比的提高，從正面進(jìn)氣口看，發(fā)動機(jī)直徑將越來越大;從側(cè)面看，發(fā)動機(jī)則越來越短，如同煎餅。按照這樣的發(fā)展趨勢，發(fā)動機(jī)渦扇的速度將變得更慢，噪音也就更低，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的噪音將低于飛機(jī)機(jī)身產(chǎn)生的噪音，人們甚至聽不到發(fā)動機(jī)的噪音。到2013年，安裝齒輪渦扇發(fā)動機(jī)的龐巴迪C系列飛機(jī)在空中飛行時，如果關(guān)閉發(fā)動機(jī)，那么當(dāng)飛機(jī)接近機(jī)場時，位于地面上的人幾乎感覺不到任何變化。發(fā)動機(jī)降噪將促使波音公司和空客公司開發(fā)低噪音機(jī)身。

　　在節(jié)油方面，愛波斯坦認(rèn)為，人們將繼續(xù)以每年節(jié)油1%的速度向前發(fā)展。1%似乎不多，但是多年積累下來則意義重大。最終，節(jié)油將達(dá)到極限，人們得到的是最高效率的發(fā)動機(jī)，幾乎所有來自燃油的能量都用于推動飛機(jī)飛行。目前，航空發(fā)動機(jī)燃油能量利用效率大約為40%，人們正朝著45%、50%甚至更高的目標(biāo)發(fā)展。

　　愛波斯坦說，經(jīng)過了20年的投資研發(fā)，公司的齒輪渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù)不僅贏得了用戶，同時對公司認(rèn)識商用航空發(fā)動機(jī)的未來具有重要意義。普惠公司要求自己的發(fā)動機(jī)優(yōu)于其他的生產(chǎn)商，同時公司的領(lǐng)導(dǎo)層決定為此開發(fā)新技術(shù)而大量投資。他認(rèn)為，靜潔動力渦扇系列發(fā)動機(jī)將使商用航空業(yè)更趨完善，在未來10年中，無論是誰生產(chǎn)的新商用發(fā)動機(jī)，它們都將是齒輪渦扇發(fā)動機(jī)。也許不同制造商命名會有不同，但是發(fā)動機(jī)本身無疑是齒輪渦扇發(fā)動機(jī)。