通用航空的動(dòng)力“巨無霸”，PT6發(fā)動(dòng)機(jī)

王鐘強(qiáng)　金綺

加普惠成立于1928年，原來是美國聯(lián)合技術(shù)公司的一部分，后來成為美國普惠公司中專業(yè)從事小型發(fā)動(dòng)機(jī)研究的分公司，是全球支線飛機(jī)、公務(wù)機(jī)，直升機(jī)使用的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的主要供應(yīng)商。PT6發(fā)動(dòng)機(jī)是加普惠公司最著名的產(chǎn)品，于1958年上馬，1961年6月30日首次上天，1963年全面投產(chǎn)，今年正值PT6發(fā)動(dòng)機(jī)問世50周年。

艱難的問世

10年前，《B&CA》雜志上的一篇文章把PT6發(fā)動(dòng)機(jī)誕生的經(jīng)過描述為“有遠(yuǎn)見的領(lǐng)導(dǎo)和12位年輕工程師推動(dòng)了公務(wù)航空的‘渦輪化”。文章說，PT6的起步相當(dāng)艱難而緩慢，經(jīng)過好幾年人們才逐漸搞清楚要研發(fā)什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)、適用于什么樣的飛機(jī)和針對(duì)哪些市場(chǎng)等問題。

50年代，越來越多的軍用，商用和公務(wù)飛機(jī)開始使用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，但加普惠當(dāng)時(shí)的主要業(yè)務(wù)還是生產(chǎn)和維護(hù)老式的“黃蜂”（Wasp）星型活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，業(yè)務(wù)每況愈下。為了改善這個(gè)局面，公司開始自己摸索前進(jìn)。

1956年，加普惠邁出了制造小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的第一步。由于當(dāng)時(shí)預(yù)算很少，公司請(qǐng)不起最有經(jīng)驗(yàn)的人，只能到對(duì)于進(jìn)入新渦輪項(xiàng)目有興趣的年輕工程師中去尋找。經(jīng)過半年的努力，總算湊齊了12個(gè)人，他們分別來自加拿大國家研究委員會(huì)、專門制造發(fā)動(dòng)機(jī)的奧倫達(dá)公司，還有的是從英國布里斯托爾飛機(jī)公司、布萊克本通用飛機(jī)等公司挖來的。12個(gè)年輕工程師中只有一個(gè)人原來是加普惠的成員，他曾經(jīng)在“黃蜂”發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目中擔(dān)任制圖員。這個(gè)12人的團(tuán)隊(duì)被戲稱為“邋遢十二”（Dirty Dozen），在后來30多年里他們一直是加普惠工程部的核心力量。

1957年夏天，12位新人來到加普惠公司的母公司——普惠飛機(jī)公司位于美國康涅狄克州的哈特福德工廠。在這里，他們與另外5個(gè)團(tuán)隊(duì)一起參與一款3000磅（合13千牛）推力的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)，準(zhǔn)備作為加拿大新的軍用噴氣教練機(jī)——CL-41“教師”的動(dòng)力裝置。設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)中，這個(gè)小組初戰(zhàn)告捷，但是加普惠公司在加拿大的工廠沒有條件生產(chǎn)這種發(fā)動(dòng)機(jī)，只好安排在哈特福德工廠生產(chǎn)。

1958年3月，“邋遢十二”從哈特福德回到加拿大后又進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)研究，特別是研究了450～2000馬力（合336～1491千瓦）的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性。因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)最有前景的發(fā)動(dòng)機(jī)是渦槳式的，相近功率的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)也很有潛力。于是他們很快集中力量專攻500軸馬力（合373千瓦）的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。在此期間，公司開始集中力量向美國和加拿大軍方推銷新發(fā)動(dòng)機(jī)，但幾個(gè)月過去了，仍然沒有找到買家。此外，設(shè)計(jì)過程中也出現(xiàn)了許多技術(shù)問題。因此設(shè)計(jì)組不得不尋求來自哈特福德的幫助。在母公司的資金和技術(shù)支持下，1959年1月，加普惠才開始了細(xì)部設(shè)計(jì)工作。

1961年5月30日，命名為PT6的加拿大第一款小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛上了天。之所以叫PT6，因?yàn)樗羌悠栈莸牡诹N渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。公司從加拿大皇家空軍借來一架比奇18，將PT6裝在機(jī)頭上，進(jìn)行首飛。

1963年12月22日，加普惠向比奇飛機(jī)公司的比奇87（后來的“空中國王”型號(hào)）交付了第一臺(tái)批量生產(chǎn)的PT6發(fā)動(dòng)機(jī)——PT6A-6。

曲折的市場(chǎng)開拓之路

第一架裝備PT6作為動(dòng)力裝置的飛機(jī)是希勒公司Ten 99直升機(jī)，于1961年7月開始飛行。其他用來試驗(yàn)PT6的直升機(jī)還有皮阿塞基16H、卡曼K-1125和洛克希德XH-51A（這也是當(dāng)時(shí)世界上飛得最快的直升機(jī)），但這些努力都沒有拿到大訂單。

因此加普惠公司開始加倍努力推銷裝PT6發(fā)動(dòng)機(jī)的渦槳飛機(jī)。公司在一架德·哈維蘭公司的活塞式“海貍”飛機(jī)上安裝了一臺(tái)PT6，雖然該機(jī)改裝渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)之后飛得很好，但原來那些使用活塞式“叢林飛機(jī)”的用戶卻不想額外花錢為他們的飛機(jī)改裝渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。沒辦法，加普惠公司只好收縮戰(zhàn)線，集中力量向比奇飛機(jī)公司銷售渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。自1958年以來，兩家公司一直在談判改裝渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的事。但令公司十分不快和驚訝的是，1961年，在全美公務(wù)機(jī)年會(huì)上，比奇公司宣布它的一種增壓，6～8座的120型飛機(jī)將選配透博梅卡公司的巴斯坦渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，塞翁失馬，焉知非福。裝透博梅卡發(fā)動(dòng)機(jī)的120型飛機(jī)始終不受歡迎，最終比奇公司決定和加普惠公司合作，用裝配PT6發(fā)動(dòng)機(jī)的“空中皇后”向美陸軍投標(biāo)。該機(jī)于1963年5月首飛，美國陸軍隨即簽發(fā)合同。為了贏得更多合同，加普惠公司對(duì)試飛計(jì)劃只象征性地收取了1美元的服務(wù)費(fèi)。

鑒于“空中皇后”雙發(fā)飛機(jī)的卓越性能，當(dāng)年8月，比奇公司就決定研發(fā)其民用型，這就是后來大名鼎鼎的“空中國王”90。裝PT6A-6的“空中國王”在經(jīng)過將近12000小時(shí)研發(fā)試驗(yàn)和800小時(shí)的試飛后，終于在1963年12月拿到適航證，加普惠公司隨即把第一臺(tái)生產(chǎn)型發(fā)動(dòng)機(jī)送往美國威奇托。1964年1月20日，“空中國王”90首飛，當(dāng)年5月27日獲生產(chǎn)許可。7月7日，加普惠公司成為第一家“空中國王”公務(wù)機(jī)的經(jīng)營者。正如人們所說，比奇的“空中國王”與PT6堪稱絕配。當(dāng)然，每種飛機(jī)都有它“成長的煩惱”，“空中國王”90也不例外。它服役不久，人們發(fā)現(xiàn)飛機(jī)沒有酒精除冰系統(tǒng)。于是公司立即為發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)了一個(gè)慣性分離系統(tǒng)，同時(shí)加長了發(fā)動(dòng)機(jī)第一級(jí)壓氣機(jī)的葉弦。1966年，在役的200架左右飛機(jī)都重新進(jìn)行了加裝改進(jìn)。在短短幾年內(nèi)，許多其他飛機(jī)，從比奇18到格魯門公司“鵝”，再到北美公司的OV-10和比奇公司的T-34C，都更換了發(fā)動(dòng)機(jī)或環(huán)繞PT6重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

半個(gè)世紀(jì)以來，PT6發(fā)動(dòng)機(jī)銷售市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大。上世紀(jì)60年代以來，除了“空中國王”外，還有很多知名的飛機(jī)選裝PT6發(fā)動(dòng)機(jī)，如1965年首飛的“雙水獺”，1966年首飛的比奇99，還有安28、比奇1900、“星舟”、別-30、巴西的“先鋒”和“巨嘴鳥”、捷克的L-410、瑞士皮拉圖斯公司的PC-6/-7/-9/-12等：70年代中期，PT6還被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域：如今，隨著PT6功率的不斷增加，它在航空業(yè)的應(yīng)用范圍也持續(xù)擴(kuò)大。PT6的大型機(jī)——PTA-40、PTA-50、PTA-60系列有兩級(jí)動(dòng)力渦輪和多個(gè)其他方面的改進(jìn)，它們被選中用于眾多高性能的公務(wù)機(jī)和支線飛機(jī)——從“空中國王”300到比奇1900。目前，配這款古老的渦槳/渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的新飛機(jī)有美國雷神公司的T-6A“德克薩斯人Ⅱ”軍用教練機(jī)、貝爾/阿古斯特AB609傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)（該機(jī)后來被重新命名為阿古斯特維斯特蘭AW609）、阿古斯特AB13g、阿古斯特“考拉”直升機(jī)和歐直的EC175等。

長盛不衰的奧秘

50年來，加普惠公司的PT6牢牢地確立了它在通用航空領(lǐng)域最受歡迎的動(dòng)力裝置的地位。正像“黃蜂”發(fā)動(dòng)機(jī)使美國普惠飛機(jī)公司（PWA）成為上世紀(jì)20年代領(lǐng)先的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商一樣，PT6使普惠的加拿大子公司從一個(gè)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)服務(wù)和支持性經(jīng)營公司變成為卓越的小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)制造商。探尋PT6發(fā)動(dòng)機(jī)長盛不衰的奧秘，可以歸納為以下幾點(diǎn)。

性能是根本，且需不斷改進(jìn)

高可靠性和多功能性是PT6發(fā)動(dòng)機(jī)的顯著特征。PT6的可靠性來自發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)所固有的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和易于維修的特點(diǎn)，同時(shí)也來自兩次翻修之間間隔時(shí)間長和故障率低。PT6發(fā)動(dòng)機(jī)有些型號(hào)的平均維修間隔達(dá)到9000小時(shí)，這是其可靠性的最好佐證。

一種產(chǎn)品要發(fā)展，必須不斷改進(jìn)，能持續(xù)開發(fā)出更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的新品種。如最初的PT6A，功率580～920軸馬力（合437～686千瓦），由于采用新的氣動(dòng)力和材料技術(shù)使它在尺寸增加不多的情況下具有更大的功率，在后來的“大功率型號(hào)”中達(dá)到1940軸馬力（合1447千瓦）。其他革新包括減少排放、延長維護(hù)間隔時(shí)間以及通過在小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上采用數(shù)字電子控制系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)操作變得更加容易。

在過去的5年內(nèi)，加普惠有7種新型號(hào)的PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)取得合格證，其中包括PT6A-140。該發(fā)動(dòng)機(jī)是1075軸馬力（合802千瓦）發(fā)動(dòng)機(jī)系列中首款交付的，可在高溫高原條件下使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，可使飛機(jī)在高溫高原環(huán)境下表現(xiàn)出更加良好的起飛、爬升和巡航能力。PT6A-140為2012年底服役的“大篷車”EX提供了更好的起飛、爬升和高溫高原性能。新發(fā)動(dòng)機(jī)和原先的PT6-114A一樣長，但功率增加28%，因此達(dá)到很高的功率重量比；通過采用先進(jìn)氣動(dòng)力技術(shù)、換裝效率更高的壓氣機(jī)和使用最新的材料，新發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率下降5%。此外，作為公司提高產(chǎn)品環(huán)保性能承諾的一部分，PT6A-140使用公司新的綠色制造工藝，降低了產(chǎn)品全壽命期間對(duì)環(huán)境的影響。PT6A-140的另一個(gè)特點(diǎn)是采用“飛行數(shù)據(jù)獲得存儲(chǔ)和傳輸系統(tǒng)”，飛機(jī)一著陸就能把發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)無線輸入到加普惠公司的網(wǎng)絡(luò)中，使客戶和制造商都能對(duì)產(chǎn)品的情況了如指掌。PT6A-140的維修間隔時(shí)間是3600小時(shí)。

系列化發(fā)展，滿足各方需求

目前，PT6是一個(gè)龐大的發(fā)動(dòng)機(jī)系列，主要有PT6A、PT6B和PT6C三個(gè)系列，其中PT6A是渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，PT6B和PT6C是直升機(jī)用的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。

PT6A系統(tǒng)功率范圍為500～2000多軸馬力（合373～1491多千瓦），有69種不同型號(hào)供選擇，具有非常強(qiáng)的靈活性和能力，擁有170個(gè)國家和地區(qū)的6500多個(gè)客戶。自從60年代首次投入使用以來，各型PT6A已經(jīng)生產(chǎn)了41000多臺(tái)，累計(jì)飛行3.35億小時(shí)，廣泛用于航線飛機(jī)、公務(wù)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)和各種勤務(wù)飛機(jī)。

PT6B是1000軸馬力級(jí)（合746千瓦）的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。最初的PT6B是直接從PT6T Twin-Pac發(fā)展來的，繼承了后者的可靠性和出色性能。迄今，共計(jì)350多臺(tái)PT6B發(fā)動(dòng)機(jī)裝備17個(gè)國家和地區(qū)的63家用戶的直升機(jī)，累計(jì)飛行100萬小時(shí)。

PT6C是1200～2000軸馬力級(jí)（合895～1491千瓦）用于新一代中型直升機(jī)和傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)的渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，具有出色的可靠性、耐久性和使用經(jīng)濟(jì)性。其中，PT6C-67系列有3種型別，總共260多臺(tái)PT6C-67C裝備了32個(gè)國家和地區(qū)的52家客戶的直升機(jī)，在石油開發(fā)、緊急醫(yī)療救護(hù)、海上巡邏、公務(wù)航空等領(lǐng)域使用。

提供服務(wù)支持，至關(guān)重要

為了應(yīng)對(duì)上萬家用戶方方面面的需求，加普惠公司擁有業(yè)界最龐大的技術(shù)支援網(wǎng)絡(luò)，包括30個(gè)公司自有的或授權(quán)的維護(hù)修理設(shè)施、7個(gè)零部件分配中心、100多位地區(qū)支援代表、流動(dòng)修理團(tuán)隊(duì)、800臺(tái)租賃/交換發(fā)動(dòng)機(jī)和通過國際飛行安全公司（FSI）運(yùn)作的12個(gè)客戶培訓(xùn)機(jī)構(gòu)；2007年，又推出設(shè)在蒙特利爾和新加坡的“用戶第一中心（CFirst）”，以多學(xué)科和多語言合一的支援團(tuán)隊(duì)為用戶提供一線服務(wù)，據(jù)稱每年與用戶的電話聯(lián)系達(dá)12萬次；公司還推出為客戶按小時(shí)付費(fèi)的服務(wù)，有7500多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在公司支持的“小時(shí)付費(fèi)計(jì)劃”中備案；2010年，加普惠公司還在各個(gè)使用PT6發(fā)動(dòng)機(jī)的國家內(nèi)建立起一個(gè)覆蓋32000名飛行員、業(yè)主、運(yùn)營商和愛好者的社會(huì)化媒體社區(qū)。加普惠公司通用航空副總裁丹尼斯·帕里西恩稱，該社會(huì)化媒體社區(qū)有助于公司改善其客戶服務(wù)質(zhì)量?！吧缃痪W(wǎng)絡(luò)為公司帶來了一種新的與客戶溝通的方式，從而可以了解到客戶是如何使用我們的產(chǎn)品，也可以使我們?yōu)榭蛻舻娘w行提供更加靈活的個(gè)性化支持?！?/p>

目前在中國服役的加普惠公司產(chǎn)品（包括PT6A和PWl00發(fā)動(dòng)機(jī)）約有180臺(tái)，服務(wù)于運(yùn)12、新舟60和新舟600機(jī)型。前不久，加普惠公司與中方合作成立株洲通惠航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修有限公司，是加普惠公司全球服務(wù)中心在中國建立的第一個(gè)飛機(jī)維護(hù)和修理（MRO）企業(yè)，為在中國境內(nèi)裝有加普惠發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)運(yùn)營商在國內(nèi)第一時(shí)間享受從航線維修到大修的發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)服務(wù)，從而縮短維修周期、降低維修成本。

總之，加普惠公司認(rèn)為“我們的全球服務(wù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)消費(fèi)者而言也是看得見摸得著的價(jià)值的一部分?！?/p>

重視研究發(fā)展，不斷推陳出新

加普惠公司十分重視研究和發(fā)展工作，1982年以來，研發(fā)投入累計(jì)達(dá)80多億美元，過去5年里每年平均投入4億美元，其研發(fā)投資在加拿大所有航空航天企業(yè)中是最多的。過去10多年里，有70多種新發(fā)動(dòng)機(jī)（包括現(xiàn)有系列的改進(jìn)型和新型號(hào)）推向市場(chǎng)，滿足ICAO對(duì)低排放和低噪聲的規(guī)定。

在PT6發(fā)展過程中，曾使用100多臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行地面和高空試驗(yàn)，其中包括進(jìn)行鹽水吸入試驗(yàn)、防冰試驗(yàn)和振動(dòng)試驗(yàn)等。所有新的型別都在臺(tái)架、海平面、高空臺(tái)以及飛行試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行過廣泛的試驗(yàn)，累計(jì)發(fā)展試驗(yàn)時(shí)間超過30萬小時(shí)。在PT6上還采用一系列新技術(shù)，如按三元粘性流程序設(shè)計(jì)的管式擴(kuò)壓器，可以提高壓氣機(jī)的喘振裕度；還采用所謂“噴氣襟翼”的新設(shè)計(jì)概念，便于控制，能降低非設(shè)計(jì)條件下的渦輪進(jìn)口溫度，并且在不需機(jī)外放氣的條件下便于安裝。