滚动新闻|数字报|移动阅读|微博|视频|EN|RSS|我要投稿
收藏本站| 关于我们

罗罗争夺波音NMA的发动机市场

核心提示: 罗罗公司的遄达系列发动机在宽体飞机发动机市场占据了半壁江山,并且获利丰厚,同时其在支线飞机和公务机发动机市场也占有一定份额,但是随着近年来单通道窄体飞机市场需求量不断增加,其销量远大于宽体飞机。
目前,罗罗公司的遄达系列发动机在宽体飞机发动机市场占据了半壁江山,并且获利丰厚,同时其在支线飞机和公务机发动机市场也占有一定份额,但是随着近年来单通道窄体飞机市场需求量不断增加,其销量远大于宽体飞机。罗罗公司希望通过Advance和UltraFan发动机的研制,能够重新收回2011年退出的窄体飞机市场。着眼于波音公司提出的“中间级市场”飞机(NMA),罗罗公司希望成为该型飞机的配套发动机供应商。 微信图片_20170712101055 中间级市场飞机 “中间级市场”飞机是波音公司提出的一款介于窄体机和宽体机之间的新型客机,该型飞机的非正式名称为波音797X,座位数为240~250个,这是一个被优德娱乐场w88市场长期忽略的领域,将有可能在2025年前后取代波音757和767。因为窄体客机通常为150~200个座位,而用于洲际w88官网的宽体客机通常拥有250以上的座位,故该型飞机被称为“中间级市场”飞机。 微信图片_20170712101127 NMA飞机目前还处于早期研究阶段,但波音已公开宣布需要177.8~222.3kN推力的发动机。针对这一市场,除了罗罗公司将推出新型发动机外,普惠公司预计将提供PW1000G齿轮传动涡扇发动机的大推力衍生型号,当然罗罗公司和普惠公司还将面临CFM国际公司的竞争。也就是说,围绕波音公司的这款新飞机将有3家发动机厂商参与激烈竞争。CFM国际公司与波音公司已就NMA飞机备选发动机达成了双边协议,建议新型发动机的推力要达到222.26kN。 UltraFan核心机 罗罗公司于2014年年初开始研制新构型的Advance发动机和基于齿轮传动的UltraFan发动机系列,这两型发动机的战略目标均是替换所有宽体飞机上使用的遄达系列发动机。虽然项目目标不变,但罗罗公司强调,Advance发动机技术同样适于公务机以上的各种机型。同样, UltraFan系列发动机也处在研制阶段,推力范围为111.1~488.98kN。 微信图片_20170712101216 今年年中,用于Advance和UltraFan项目的Advance 3核心机将与风扇、低压涡轮一起试验。采用齿轮系统驱动的可变桨距风扇具有以下优势:取消低压涡轮,这意味着罗罗公司涡扇发动机的结构发生重大变化,由传统的三转子变成两轴半转子;增大涵道比,将使飞机的航程延长50%,或者燃油消耗率降低30%;实现传统涡扇发动机的反推力功能,取消反推力装置,大幅度减轻短舱重量;控制非设计转速失速和颤振。 UltraFan项目首个生产型发动机将是一款中推力版本的发动机,配装目标为波音公司的中间级飞机。尽管NMA有可能是双通道飞机,但考虑到空客和波音有可能在10年后启动全新的单通道飞机项目,因此罗罗公司还关注了波音737MAX和空客A320neo飞机的最终替换市场情况,然而这将是一个长期的过程。罗罗公司制定该战略,是为了确保其研究的发动机结构能够覆盖从窄体飞机到宽体飞机的整个民用飞机市场。实际上,随着市场的扩大,需要研究的技术的难度也更高了。目前,罗罗公司面临的挑战就是如何设计出UltraFan发动机上使用的大功率齿轮箱,它要能够承受更高油温和更大载荷。 UltraFan发动机涵道比为15,总增压比为70,在Advance发动机核心机的基础上采用增强的中压涡轮驱动风扇,通过动力齿轮箱(PGB)提高推进效率。该发动机的目标耗油率较遄达700发动机至少降低25%。UltraFan发动机风扇驱动齿轮系统未来还可驱动可变桨距甚至开式转子。罗罗公司将于今年晚些时候对UltraFan发动机验证机进行设计定型,2021年开始试飞。 UltraFan发动机的成功依赖于核心机技术的发展,因为在可实现的风扇直径下,超大涵道比还需要有小尺寸的核心机并达到较高的总增压比。这些技术与所有先进发动机一样,包括压气机流动、间隙控制、冷却燃油的空气、脱氧燃油、贫油燃烧室和陶瓷基复合材料涡轮。中压压气机将从目前遄达XWB发动机的8级减少到4级,同时中压涡轮将从2级减少到1级。高压压气机与遄达系列发动机相比增压比更高,级数将达到10级(遄达XWB发动机的高压压气机只有6级),采用2级高压涡轮驱动,而不是现在的1级。 先进的贫油燃烧低排放燃烧系统(Alecsys)已于2015年下半年在遄达1000全尺寸发动机上进行地面试验,计划于2018年上半年在波音747-200w88官网试验台上开始w88官网试验。多级中压涡轮叶片与之前的叶片相比长度更长。为了减轻重量,转子将采用钛铝合金,而静子与导向器采用陶瓷基复合材料。罗罗公司还针对Advance和UltraFan发动机启动了一个名为高温涡轮技术验证机(HT3)的计划,该计划是基于遄达1000的环境友好发动机(EFE)验证计划的延续,将在一台遄达XWB-97发动机基础上重点开展陶瓷基复合材料和其他先进高温材料的研制。 齿轮系统 罗罗公司的齿轮系统在2016年中期交由航空传动科技公司负责研制,它是罗罗公司和利勃海尔航空公司成立的合资企业。该项目得到了英国和德国国家航空研究资金、欧洲“净洁天空2”计划以及德国勃兰登堡地方政府的资金支持。罗罗公司拥有十分丰富的齿轮系统研制经验,从涡桨和涡轴发动机,到F-35B战斗机所采用的升力系统都有所涉及,这些都对利勃海尔航空公司研制的动力齿轮箱工业化生产有所帮助。动力齿轮箱的制研团队还包括英国和德国的大学和研究机构。 微信图片_20170712101254 姿态试验台可以在12200m模拟高度对各种俯仰和滚转情况下的齿轮箱滑油系统进行试验。 UltraFan发动机采用的齿轮系统是目前飞机系统中采用的最大齿轮系统,其直径约为80cm,能够驱动48.897~111.122kN推力级最大型号的UltraFan系列。齿轮箱位于低压涡轮和风扇之间,使两个部件都能够在最佳转速下工作。罗罗公司的动力齿轮箱是行星齿轮结构,外圈是1个环形内齿轮,5个行星齿轮在其内部围绕着1个中心齿轮转动。该设计允许风扇在气动损失和噪声较小的低转速下工作,同时压气机和涡轮在效率较高的高转速下工作,从而实现发动机涵道比增大,可靠性提高,耗油率、使用与维护成本、噪声都降低。 2016年10月,罗罗公司在德国达勒维茨工厂对UltraFan发动机航空齿轮箱进行了首次地面试验,模拟飞机在俯仰角±45°和滚转角±35°的范围内,滑油系统在不同转速下的性能。试车台同样能对齿轮的风车状态性能进行试验,也可以模拟12200m高空时的气压情况。罗罗公司已经将试验速度提高到85%转速,并达到了全俯仰角和滚转角,供油和回油试验已经结束,并且目前所有的试验都是在模拟9150m高度下完成。 罗罗公司下一步准备在功率试验台上进行齿轮系统试验,该试验台是最接近服役状态的试验台。试验台长度为35m,可适应100MW的动转矩,每次试验需要消耗15MW的功率。建立如此大的试验台的主要原因是它具备111.856MW的功率和比一台发动机最大扭矩还高50%的扭矩。试验台在一个机械性的闭环组合差速齿轮箱上工作。输入一个速度,在两边会得到略微不同的速度。采用两台电机,其中一台用于克服功率损失,另一台设置不同比例之间的速度差异。它还可以通过加载或卸载扭矩,或者改变传动比提供满足不同负荷的扭矩。功率试验台还可以与一个环绕主轴周围的大型轴套组装在一起,用于模拟发动机在起飞过程中发生弯曲时动力齿轮箱的载荷情况。 CTi风扇 今年第3季度,按照持续开展的先进低压装置技术项目要求,罗罗公司将开始对碳/钛合金(CTi)风扇叶片进行新一轮地面试验。目前,罗罗公司正在对第4代CTi叶片进行测试,迄今为止共对250个叶片完成测试。此外,还进行了50多次鸟撞测试评估,重点对鸟撞产生的振动和噪声进行测试。现阶段的试验包括优化设计方案、制定验证标准以及开展复合材料风扇和传统钛合金风扇性能评估的比对试验。 部分CTi项目是为了对其他复合材料结构件进行研发。罗罗公司将开展整机测试,并引进全部的复合材料结构件和环形填料。目前,公司正在英国德比建造验证试车台,预计在今年晚些时候组织开展性能和操作试验。同时,还计划通过模拟发动机工作环境,对鸟撞等其他事故造成的损伤叶片的性能进行检验。 结束语 目前,波音797X的概念还只停留于图样,尚处于早期的非概念设计阶段。这款下一代新飞机的项目最早可能在2018年启动,并在2025年实现商业运营。罗罗公司的UltraFan发动机采用了大量不同于罗罗公司传统的设计技术,信誓旦旦欲重返窄体飞机动力市场,但是普惠公司对于罗罗公司的齿轮传动技术专利有自己的看法。由此可见NMA飞机必将引发一场涉及罗罗、普惠与GE等企业对于新发动机项目的竞争。 (作者:桓明姣 孙明霞
专栏作者
  • 微笑
  • 流汗
  • 难过
  • 羡慕
  • 愤怒
  • 流泪
责任编辑:news