下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最新進(jìn)展

胡曉煜

（中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展中心，北京 100029）

下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最新進(jìn)展

胡曉煜

（中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展中心，北京 100029）

圍繞下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，介紹了目前國(guó)外飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商方案選擇的一些思路，敘述了傳統(tǒng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的最新進(jìn)展，預(yù)測(cè)了發(fā)展趨勢(shì)。

開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)；齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)；窄體客機(jī)

1 引言

在當(dāng)今世界民用飛機(jī)市場(chǎng)上，下一代中短程窄體干線客機(jī)無(wú)疑是最受關(guān)注的焦點(diǎn)，并且最受期待。空客A320和波音737窄體客機(jī)的換代，俄羅斯MS-21飛機(jī)項(xiàng)目的實(shí)施，中國(guó)大飛機(jī)C919項(xiàng)目的啟動(dòng)，如同為發(fā)動(dòng)機(jī)制造商們注入了強(qiáng)興奮劑。盡管所有的預(yù)測(cè)都表明A320/737客機(jī)在2020年前不會(huì)換代，但發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的熱情卻日益高漲，為爭(zhēng)奪這一400億美元的巨大市場(chǎng)，都在加緊提高發(fā)展效率來(lái)大力改善其新產(chǎn)品。

在2009年巴黎航展上，發(fā)動(dòng)機(jī)公司紛紛為自己的下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)方案做宣傳。PW公司堅(jiān)持認(rèn)為齒輪傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)是下一代窄體客機(jī)的最好選擇；MTU公司展出了自己的齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)模型，與PW公司站在了一起；開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)呼聲更高，RR公司挑明態(tài)度，稱開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率可改進(jìn)25%～30%，是“真正的游戲規(guī)則改變者”；CFM國(guó)際公司顯然也把最終目標(biāo)鎖定為開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)；空客和波音公司與發(fā)動(dòng)機(jī)公司合作研究開式轉(zhuǎn)子的可行性，為開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用增加了機(jī)會(huì)。SABC（英國(guó)宇航公司協(xié)會(huì)）也表示，開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)可能大大改善新型窄體飛機(jī)的環(huán)境特性，增大槳葉直徑，取消笨重、帶來(lái)阻力的短艙，意味著開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的單位燃油消耗率可比目前窄體客機(jī)用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的降低25%～30%。

本文綜述了下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展情況。

2 飛機(jī)公司需求

在2009年法國(guó)巴黎航展上，空客公司明確表示，推出A320后繼機(jī)的時(shí)間最早是2020年。波音公司和空客公司負(fù)責(zé)人都表示，希望下一代窄體客機(jī)的燃油效率提高20%，甚至更高；在新窄體客機(jī)項(xiàng)目啟動(dòng)以前，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商必須證明已經(jīng)突破所有關(guān)鍵技術(shù)。

目前，波音公司仍在創(chuàng)造良好的窄體客機(jī)市場(chǎng)收益。2009年4月，付了第6000架737飛機(jī)；還有超過(guò)2200架新一代737飛機(jī)訂單尚未交付。同時(shí)，啟動(dòng)了737飛機(jī)的改進(jìn)計(jì)劃，新改進(jìn)的CFM56-7BE發(fā)動(dòng)機(jī)將于2011年中投入使用，屆時(shí)，飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率將提高2%，CO2排放減少2%，發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本最多降低4%。種種現(xiàn)象表明，該公司沒(méi)有短期內(nèi)推出新一代窄體客機(jī)的理由。

2009年5月，波音公司開始與RR公司、瑞士RUAG宇航公司和德國(guó)Deharde Maschinenbau公司合作，研究未來(lái)民用飛機(jī)用燃油高效的開式轉(zhuǎn)子推進(jìn)技術(shù)的潛力。計(jì)劃2010年初，在RUAG公司的低速風(fēng)洞進(jìn)行采用開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的模型飛機(jī)的試驗(yàn)。該公司還沒(méi)有決定未來(lái)中等尺寸的飛機(jī)將采用哪種類型的推進(jìn)系統(tǒng)，但表示開式轉(zhuǎn)子技術(shù)有大大減少發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的潛力，是有發(fā)展前景的推進(jìn)系統(tǒng)之一。這項(xiàng)研究將幫助該公司更好地理解開式風(fēng)扇推進(jìn)裝置與飛機(jī)機(jī)體的相互影響，以及到底能節(jié)省多少燃油。空客公司指出，下一代窄體客機(jī)“需要技術(shù)上的大幅跨越，而目前我們還做不到”。此前，該公司還稱，下一代窄體客機(jī)需要1種“改變游戲規(guī)則”的技術(shù)。這顯然是指開式轉(zhuǎn)子技術(shù)。目前，正在與發(fā)動(dòng)機(jī)公司一起研究采用開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)的適航取證要求。2009年2月，開始在歐洲新飛機(jī)概念研究（Nacre）計(jì)劃下，對(duì)包括采用開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的新飛機(jī)結(jié)構(gòu)模型A30X進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。

有工業(yè)觀察家認(rèn)為，下一代窄體客機(jī)推出的時(shí)間可能比預(yù)計(jì)的2020年還會(huì)推遲，波音公司目前的精力主要在787和747-800飛機(jī)項(xiàng)目上，空客公司的重點(diǎn)則主要放在A400M飛機(jī)發(fā)展、A380飛機(jī)的穩(wěn)定生產(chǎn)和完成A350飛機(jī)最終設(shè)計(jì)上。因此，可以認(rèn)為這2家公司不會(huì)將研究和發(fā)展經(jīng)費(fèi)放在目前銷量仍然很好的窄體客機(jī)上。當(dāng)前便宜的油價(jià)和緊張的研制與發(fā)展經(jīng)費(fèi)也使得新飛機(jī)需求減少。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)公司研制進(jìn)展

3.1 齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

3.1.1 PW公司

在2009年法國(guó)巴黎航展上，PW公司還表示，GTF技術(shù)還有很大的改進(jìn)余地，每年效率可提高 1%。 到 2017年 ，1種PW1000G齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的改型產(chǎn)品可使A320/737后繼機(jī)的燃油效率提高22%～23%，最終發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗將達(dá)到與開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)乃?，同時(shí)噪聲將更小。這是目前發(fā)動(dòng)機(jī)商提出的下一代窄體客機(jī)最大和最快燃油消耗改進(jìn)指標(biāo)。并且，GTF渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)將有可能用于其它多種飛機(jī)，包括寬體飛機(jī)。目前，為了提高效率，該公司正在進(jìn)一步改進(jìn)齒輪系統(tǒng)，期望其傳動(dòng)比從3增加到4以上，同時(shí)，GTF發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比超過(guò)12，壓比達(dá)到50。

PW公司對(duì)GTF技術(shù)進(jìn)行了20多年的研究。2008年，全尺寸的GTF驗(yàn)證機(jī)在該公司的747SP飛機(jī)和空客公司的A340-600飛機(jī)飛行平臺(tái)上進(jìn)行了廣泛的飛行試驗(yàn)。第1個(gè)生產(chǎn)型——P W1000G發(fā)動(dòng)機(jī)將在2013年用于MRJ支線客機(jī)和龐巴迪公司的C系列飛機(jī)。與目前的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，該發(fā)動(dòng)機(jī)可降低燃油消耗12%～15%，同時(shí)噪聲比規(guī)定的低20dB；但是，與對(duì)手——先進(jìn)渦扇和開式轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)相比，這一優(yōu)勢(shì)還不突出。

3.1.2 MTU公司

在2009年法國(guó)巴黎航展上，歷來(lái)以合作伙伴身份參與世界民用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的MTU公司出人意料地展出了1個(gè)開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)模型，顯示出獨(dú)立進(jìn)入下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的強(qiáng)烈愿望，這也是該公司“清潔空氣發(fā)動(dòng)機(jī)（Claire）”技術(shù)計(jì)劃的基本概念所在。

該公司制訂了1個(gè)雄心勃勃的齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)3步走發(fā)展計(jì)劃。第1步，目標(biāo)是使燃油消耗降低15%；目前，該公司正與意大利Avio和瑞典Volvo Aero公司一起，在歐盟“清潔天空聯(lián)合技術(shù)倡議”下開展工作，2012年將運(yùn)行首臺(tái)驗(yàn)證機(jī)。第2步，將2級(jí)對(duì)轉(zhuǎn)風(fēng)扇與齒輪傳動(dòng)技術(shù)結(jié)合，使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗到2025年降低20%。第3步，增加1個(gè)回?zé)崞?，?035年，使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗降低30%。

該公司也是PW公司PW1000G發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目的合作者。目前，該公司正在對(duì)1個(gè)現(xiàn)有的齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)研究高壓壓氣機(jī)和高速低壓渦輪，希望能降低渦輪的長(zhǎng)度和質(zhì)量，同時(shí)通過(guò)采用1種新概來(lái)提高第1級(jí)低壓渦輪效率。

3.2 開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

3.2.1 RR公司

在2009年巴黎航展上，RR公司提出在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，對(duì)雙轉(zhuǎn)子渦扇、3轉(zhuǎn)子渦扇或開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)幾種方案的研究將同步進(jìn)行，以保證在燃油價(jià)格浮動(dòng)的情勢(shì)下，始終能提供1種壽命期成本最有競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。該公司計(jì)劃通過(guò)實(shí)施“Option 15-50”策略，發(fā)展可使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗降低15%～50%的下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。目前，正在研制3轉(zhuǎn)子的RB285和雙轉(zhuǎn)子的RB282發(fā)動(dòng)機(jī)，以抗衡CFM國(guó)際公司的LEAP-X和PW公司的PW1000G齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)?！癘ption15-20”的基礎(chǔ)是雙轉(zhuǎn)子的RB282和3轉(zhuǎn)子的RB285發(fā)動(dòng)機(jī)，雙轉(zhuǎn)子和3轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)也將作為“Option 30”開式轉(zhuǎn)子的核心機(jī)（如圖1所示）。

Option 15的發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)到Trent XWB和Trent 1000的水平，比20世紀(jì)90年代中期的V2500發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗降低15%；Option 20是1種先進(jìn)的3轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)RB285X，油耗降低20%，噪聲比第4階段標(biāo)準(zhǔn)降低20dB，2018年投入使用；Option 30是開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，油耗降低30%，噪聲比第4階段標(biāo)準(zhǔn)低10dB，有可能在2018年投入使用；Option 50可使油耗降低50%（如圖2所示）。

該公司稱，3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有低的SFC，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本更高；雙轉(zhuǎn)子方案效率高，成本更低，并且推力有提高的潛力，但噪聲較大；開式轉(zhuǎn)子的應(yīng)用可使SFC獲得巨大改進(jìn)，但需要采用高速齒輪箱和革新的低噪聲葉片設(shè)計(jì)。目前，該公司正在“展望20”計(jì)劃下研究這一技術(shù)。最近，在華盛頓舉辦的Eco-航空會(huì)議上表示，開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)是“真正的游戲改變者”，與今天的窄體客機(jī)用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃油效率可提高25%～30%，比未來(lái)10年可能投入使用的先進(jìn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率高10%～15%。稱已開始進(jìn)行120～220座級(jí)飛機(jī)用開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的工程研究，這是真實(shí)而且是可實(shí)現(xiàn)的，但是距離實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走，因?yàn)樵擁?xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)很大，特別是噪聲問(wèn)題比較突出。開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也是歐洲投資16億歐元的“清潔天空聯(lián)合技術(shù)計(jì)劃”中的優(yōu)先研究?jī)?nèi)容。

該公司的計(jì)劃是在4年的驗(yàn)證機(jī)階段內(nèi)，研制出1種具有飛行能力的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)，于2013年開始研制，2018～2020年投入使用。目前正在進(jìn)行1/6縮尺的RB3011開式轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)，已經(jīng)滿足了第4階段噪聲標(biāo)準(zhǔn)。

將首先研究拉進(jìn)式的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。

3.2.2 CFM國(guó)際公司

下一代窄體客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研究方面，CFM國(guó)際公司提出2套方案。第1套為發(fā)展油耗降低16%的先進(jìn)LEAP-X傳統(tǒng)渦扇發(fā)動(dòng)。2012年，對(duì)首臺(tái)驗(yàn)證機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行整機(jī)試驗(yàn)，如果2012年飛機(jī)制造商決定推出A320/737后繼機(jī)，則該發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)研制；計(jì)劃于2016年取證，于2018年投入使用。否則，將轉(zhuǎn)入第2套方案：LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目暫緩，將在LEAP-X核心機(jī)的基礎(chǔ)上，發(fā)展開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)；計(jì)劃于2025年投入應(yīng)用。CFM公司認(rèn)為，如果空客和波音公司窄體客機(jī)換代推遲到2030年，這個(gè)時(shí)機(jī)正合適。

在2008年范堡羅航展上，CFMI的合作伙伴GE和SNECMA公司宣布開始為下一代窄體客機(jī)研制新型LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖3所示），該發(fā)動(dòng)機(jī)研制目標(biāo)是噪聲比第4階段標(biāo)準(zhǔn)低10～15dB，油耗比737NG飛機(jī)用CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)的降低16%，NOx排放比CAEP 6的標(biāo)準(zhǔn)低60%，并滿足目前的維護(hù)要求。

LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的主要先進(jìn)技術(shù)如下。

（1）三維纏繞樹脂傳遞模型（RTM）復(fù)合材料風(fēng)扇葉片和機(jī)匣。這項(xiàng)稱為“MASCOT”的SNECMA公司專利技術(shù)已經(jīng)過(guò)多年研究，將大大減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，提高葉片的耐久性。2009年1月，CFMI開始在1臺(tái)CFM56-5C發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行全尺寸的RTM風(fēng)扇地面試驗(yàn)。之前，采用MASCOT技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在SNECMA公司完成了氣動(dòng)和性能試驗(yàn)，并進(jìn)行了廣泛的側(cè)風(fēng)試驗(yàn)，目前正在進(jìn)行聲學(xué)試驗(yàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)將在其后返回法國(guó)，進(jìn)行耐久性試驗(yàn)。CFMI公司將繼續(xù)改進(jìn)，以確定2012年試驗(yàn)的首臺(tái)LEAP-X驗(yàn)證機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳結(jié)構(gòu)。預(yù)計(jì)LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比為10；風(fēng)扇葉片數(shù)量為18片，比CFM56-5C發(fā)動(dòng)機(jī)的減少50%，比CFM56-7B發(fā)動(dòng)機(jī)的減少25%。

（2）先進(jìn)的核心機(jī)。8級(jí)高壓壓氣機(jī)、先進(jìn)的第2代雙環(huán)型預(yù)旋混合器（TAPS II）燃燒室和渦輪工作葉片將采用某種先進(jìn)材料，導(dǎo)向器和葉冠將采用陶瓷基復(fù)合材料（CMC）。GE公司eCore核心機(jī)首次采用上述材料。第1臺(tái)核心機(jī)壓比為 16，第 2臺(tái)的為22～23，而目前CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的壓比僅為11左右。2009年6月12日，采用單級(jí)高壓渦輪的首臺(tái)LEAP-X核心機(jī)開始進(jìn)行100h地面試驗(yàn)。2011年，采用2級(jí)高壓渦輪的第2臺(tái)核心機(jī)將開始進(jìn)行試驗(yàn)。在3年的試驗(yàn)計(jì)劃中將運(yùn)行6臺(tái)核心機(jī)。

NASA和GE公司從20世紀(jì)70年代開始研究開式轉(zhuǎn)子技術(shù)，一直持續(xù)了20年，耗資12億美元。20世紀(jì)80年代，成功進(jìn)行了開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)，證明開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗可比相同尺寸的有涵道渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的降低30%。但是90年代中期，開式轉(zhuǎn)子技術(shù)研究中斷。2009年4月，NASA和GE公司重新開始了為期6～9個(gè)月的新一代開式轉(zhuǎn)子技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證工作；試驗(yàn)采用1/6縮尺模型，在NASA的2個(gè)風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行，將對(duì)7種風(fēng)扇葉片設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，評(píng)估氣動(dòng)力學(xué)和聲學(xué)性能。CFMI公司說(shuō)，開式轉(zhuǎn)子還要做一些“專門的技術(shù)發(fā)展和成熟”研究，這些技術(shù)將在LEAP-X發(fā)動(dòng)機(jī)于2016年投入使用后的幾年內(nèi)發(fā)展成熟。

3.3 俄羅斯公司

由俄羅斯聯(lián)合飛機(jī)制造公司（OAK）研制的新型中短程干線飛機(jī) MS-21（150～220座級(jí)）將用來(lái)替代現(xiàn)有的圖-154、圖-204以及A320和波音737客機(jī)。預(yù)計(jì)，MS-21飛機(jī)比A320飛機(jī)的主要技術(shù)性能優(yōu)12%～15%，經(jīng)濟(jì)性提高25%。

目前，俄羅斯正在為MS-21飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)招標(biāo)。彼爾姆“航空發(fā)動(dòng)機(jī)”股份公司推出油耗可比CFM56-5B2和V2524/2533發(fā)動(dòng)機(jī)的降低10%～11%的PS-14發(fā)動(dòng)機(jī)。俄羅斯“禮炮”機(jī)械制造企業(yè)、烏克蘭扎波羅日“進(jìn)步”發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械制造設(shè)計(jì)局和“西奇”發(fā)動(dòng)機(jī)公司聯(lián)合推出SPM-21發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)是由用于安-70飛機(jī)的D-27槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展而來(lái)的。參加招標(biāo)的還有PW、RR公司和CFMI國(guó)際公司。招標(biāo)的1個(gè)基本條件是必須有俄羅斯公司參與發(fā)動(dòng)機(jī)研制。2009年12月，俄羅斯伊爾庫(kù)特公司選擇了PW公司的PW1000G齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，作為其150～210座級(jí)MS-21客機(jī)的動(dòng)力裝置。該客機(jī)將于2014年首飛，2016年投入使用。

PS-14發(fā)動(dòng)機(jī)推力為122～153kN，采用PS-12發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器；8級(jí)高壓壓氣機(jī)，2級(jí)高壓渦輪；低壓部分從2級(jí)變?yōu)?級(jí)；風(fēng)扇直徑從1.78m增大到1.97m。與當(dāng)代最好的同類發(fā)動(dòng)機(jī) （CFM56-5B2和 V2524/2533）的相比，PS-14發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗預(yù)計(jì)降低10%～11%。該發(fā)動(dòng)機(jī)不僅可用于MS-21飛機(jī)，也可用于Tu-204-300飛機(jī)降低起飛質(zhì)量的改進(jìn)型和IL-76運(yùn)輸機(jī)的改進(jìn)型，以及俄羅斯計(jì)劃與印度合作研制的MTA多用途軍用運(yùn)輸機(jī)。

SPM-21發(fā)動(dòng)機(jī)由俄羅斯“禮炮”機(jī)械制造企業(yè)、烏克蘭扎波羅日“進(jìn)步”發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械制造設(shè)計(jì)局和“西奇”發(fā)動(dòng)機(jī)公司聯(lián)合研制，是在用于安-70飛機(jī)的D-27槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。

3.4 小結(jié)

發(fā)動(dòng)機(jī)制造商已為下一代窄體客機(jī)做好準(zhǔn)備。目前，面對(duì)近期（5年內(nèi)）推出的下一代窄體客機(jī)，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商都準(zhǔn)備了先進(jìn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，RR公司有3轉(zhuǎn)子的 RB285，GE 公司有 LEAP-X，PW公司有GTF。幾家公司都稱其

發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率可降低15%。

面對(duì)遠(yuǎn)期（10年后）推出的下一代窄體客機(jī)，PW公司決定不斷改進(jìn)GTF技術(shù)，RR公司和CFM國(guó)際公司將發(fā)展開式轉(zhuǎn)子技術(shù)；前者油耗可降低23%，后者可降低26%。

4 結(jié)束語(yǔ)

開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)有發(fā)展前景，但尚有爭(zhēng)議。業(yè)界普遍認(rèn)為，開式轉(zhuǎn)子技術(shù)是能給飛機(jī)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境帶來(lái)巨大改變的，1架采用開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)在其壽命期內(nèi)排放的碳氧化物相當(dāng)于種植25萬(wàn)棵樹，但是這種發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲大。PW公司認(rèn)為自己的GTF途徑是滿足要求的簡(jiǎn)單而低風(fēng)險(xiǎn)的途徑。開式轉(zhuǎn)子的單位燃油消耗可能少，但將額外增加飛機(jī)的質(zhì)量；而采用GTF發(fā)動(dòng)機(jī)，速度更快，也更安靜。CFMI公司則提出，看不到GTF結(jié)構(gòu)的真正優(yōu)勢(shì)，卻看到了它在操縱可靠性上的一些真正不足。CFMI公司認(rèn)為，GTF是冒險(xiǎn)的，如果齒輪箱出現(xiàn)問(wèn)題，就要拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)。

但PW公司堅(jiān)持認(rèn)為自己的齒輪傳動(dòng)已不存在問(wèn)題。

5 預(yù)測(cè)

（1）下一代窄體客機(jī)構(gòu)型因發(fā)動(dòng)機(jī)而可能完全不同。

種種跡象表明，空客和波音公司的下一代中短程飛機(jī)即使都采用開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，但其構(gòu)型可能完全不同?？湛凸敬蛩銓l(fā)動(dòng)機(jī)安裝于機(jī)身后部，可能認(rèn)為機(jī)身有助于屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，將采用1種推進(jìn)式的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)；而波音公司打算在機(jī)翼上安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，將采用1種拉進(jìn)式的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，可能是考慮便于維護(hù)，以獲得良好的操縱性。這2種發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)存在差異，拉進(jìn)式可能需要齒輪驅(qū)動(dòng)，推進(jìn)式可能是齒輪傳動(dòng)或直接驅(qū)動(dòng)。

（2）開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)可能適用于更短的航程。

未來(lái)飛機(jī)面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題可能是空客和波音公司對(duì)于航程的要求。目前，只有不到0.5%的窄體客機(jī)航程超過(guò)2500海里，而航程從3500海里縮短到2500海里可使飛機(jī)油耗降低6%。對(duì)于開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，理想的航程甚至更短，1500海里的航程可能是最理想的；在爬升階段，耗油率低的優(yōu)勢(shì)最突出。

下一代窄體客機(jī)到底采用哪種發(fā)動(dòng)機(jī)？飛機(jī)制造商是盡早選擇下一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，如LEAP-X，或是等待開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)？還是利用新渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為現(xiàn)有的A320/737換發(fā)？目前還很難給出答案。一些航空公司提出，需要更快而不是更遲地獲得1種經(jīng)濟(jì)性可大大改善的新窄體客機(jī)。但開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)顯然更加誘人，如果空客和波音公司的A320/737飛機(jī)后繼機(jī)的推出時(shí)間推遲到2025年左右，開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)就極有可能成為新一代窄體客機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。因?yàn)檫@至少可促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商繼續(xù)研究這一技術(shù)，使之成為可行。預(yù)計(jì)到2011年底，答案將揭曉；屆時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)公司將有足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明開式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)是否可行。

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Latest Development of Next Generation Narrow Aircraft Engine

HU Xiao-yu
（Aviation Industries Development Research Center of China,Beijing100029,China）

Some considerations of foreign aircraft and engine manufactures on next generation narrow aircraft engine were presented.The latest developments of traditional turbofan engine,geared turbofan engine and open rotor engine are described.The development trend of next generation narrow aircraft engine was forecasted.

open rotor engine;geared turbofan engine;narrow aircraft

胡曉煜（1965），女，碩士，中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展研究中心副總師，自然科學(xué)研究員，從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)情報(bào)研究。