民用航空發(fā)動機(jī)新技術(shù)

盡管目前非傳統(tǒng)創(chuàng)新型動力發(fā)展勢頭迅猛，但主流發(fā)動機(jī)制造商認(rèn)為，燃?xì)鉁u輪類發(fā)動機(jī)仍將有很長的壽命周期。預(yù)計在2018年，自適應(yīng)循環(huán)、先進(jìn)材料、大尺寸增材制造和其他先進(jìn)技術(shù)都將取得重大進(jìn)展，對未來數(shù)十年軍民用航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。

民用航空發(fā)動機(jī)新技術(shù)

對于GE公司來說，推力達(dá)463kN的GE9X將首次進(jìn)行飛行試驗，這無疑是GE公司在2018年度的重大事件之一。GE9X發(fā)動機(jī)的直徑達(dá)3.4m，是目前世界上直徑最大的大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，將用于波音777X全系列客機(jī)。在2016年3月，GE9X發(fā)動機(jī)進(jìn)行了首次地面運(yùn)轉(zhuǎn)試驗，經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，目前GE公司已經(jīng)制造出8臺發(fā)動機(jī)樣機(jī)，其中5臺整機(jī)以及1臺核心機(jī)正用于各種試驗項目。2018年初，該發(fā)動機(jī)將安裝在GE公司的747飛行測試平臺上完成首飛。GE公司計劃在2018年完成該型發(fā)動機(jī)的取證工作，為2019年初波音777-9首飛做好準(zhǔn)備。

安裝于波音747飛行測試平臺上的GE9X。

普惠公司則希望2018年是PW1000G齒輪傳動渦扇發(fā)動機(jī)（GTF）項目的轉(zhuǎn)機(jī)之年，不僅希望能趕上空客和龐巴迪的交付進(jìn)度，而且能改進(jìn)PW1100G系列和PW1500G系列的部件和服務(wù)。盡管自2015年起，GTF項目狀況不斷，但GTF發(fā)動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)出了很高的可靠性，發(fā)動機(jī)的耗油率、噪聲排放等整體性能達(dá)到甚至超過設(shè)定目標(biāo)。

在大力發(fā)展風(fēng)扇葉片制造能力和備件發(fā)動機(jī)的裝配能力基礎(chǔ)上，普惠公司在2017年交付了374臺GTF發(fā)動機(jī)；而2018年生產(chǎn)的新發(fā)動機(jī)將采用一種新的燃燒室火焰筒設(shè)計，裝配A320neo的PW1100G發(fā)動機(jī)也將繼續(xù)改進(jìn)其3號軸承蓋的碳材料氣密結(jié)構(gòu)，這些技術(shù)都已經(jīng)得到驗證。2018年普惠公司還面臨著為龐巴迪公司加快PW1900G生產(chǎn)的問題，該發(fā)動機(jī)將于2018年4月裝配挪威威德羅航空公司的E190-E2開始商業(yè)飛行。此外，該發(fā)動機(jī)配裝的E195-E2客機(jī)將持續(xù)進(jìn)行飛行試驗，計劃在2019年初取證。

在歐洲地區(qū)，2018年將是羅羅公司的Advance技術(shù)和超扇（UltraFan）發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵一年，這兩種發(fā)動機(jī)技術(shù)是羅羅公司2020年后中等推力和大推力級發(fā)動機(jī)市場的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前，羅羅公司仍然沒有決定是否將Advance項目相關(guān)技術(shù)發(fā)展出一型具體產(chǎn)品型號，但確定的是將在該項目中發(fā)展核心機(jī)技術(shù)；而齒輪傳動技術(shù)則是超扇發(fā)動機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)。目前，羅羅公司正在其英國工廠進(jìn)行Advance 3驗證機(jī)的相關(guān)試驗，并計劃在德國達(dá)萊維茨工廠開始在超扇發(fā)動機(jī)概念下發(fā)展風(fēng)扇齒輪減速器。超扇發(fā)動機(jī)是在Advance項目核心機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合大尺寸齒輪傳動風(fēng)扇形成的型號，將用于波音中型客機(jī)市場的發(fā)動機(jī)爭奪。

在加快Advance 3和超扇發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展的同時，羅羅公司仍在持續(xù)推進(jìn)其獨(dú)特的三轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù)，并不斷演化成新的型號，如遄達(dá)XWB-97、遄達(dá)7000和遄達(dá)1000 TEN等。羅羅公司為這三型發(fā)動機(jī)的進(jìn)度安排得非常緊湊，2017年10月，裝配遄達(dá)7000發(fā)動機(jī)的A330neo剛剛完成首飛，11月就完成了對裝配遄達(dá)XWB-97發(fā)動機(jī)的A350-1000的取證，同時裝配遄達(dá)1000TEN發(fā)動機(jī)的波音787-10也已完成首次試飛。

2017年波音和空客公司的生產(chǎn)率都創(chuàng)下紀(jì)錄，這給發(fā)動機(jī)供應(yīng)商們帶來了很大的供給壓力，其中包括CFM國際公司。為了盡快彌補(bǔ)Leap-1和CFM56發(fā)動機(jī)已經(jīng)拖欠的訂單，CFM國際公司將在2018年初加快生產(chǎn)，爭取追上交付進(jìn)度計劃。此外，CFM國際公司還正在解決A320neo裝配的Leap-1A發(fā)動機(jī)渦輪罩環(huán)涂層磨蝕問題，一種更加耐用的涂層正在試驗中，并將在2018年第一季度投產(chǎn)。

CFM國際公司在2017年獲得了近3000臺CFM56和Leap-1系列發(fā)動機(jī)的訂單，因此2017年底正在以周產(chǎn)20臺的速度加快Leap發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)，以趕上空客和波音的交付進(jìn)度。到2017年底，已有超過100架配裝Leap-1A發(fā)動機(jī)的A320neo和近50架配裝Leap-1B發(fā)動機(jī)的波音737-8客機(jī)服役，CFM公司計劃到2018年第一季度Leap發(fā)動機(jī)機(jī)隊飛行小時數(shù)達(dá)到100萬小時，到2018年底前再交付1100臺Leap-1發(fā)動機(jī)。

俄羅斯PD-14發(fā)動機(jī)正在進(jìn)行飛行測試。

中國和俄羅斯也正在加快發(fā)展國產(chǎn)發(fā)動機(jī)，用來與Leap和PW1000G系列發(fā)動機(jī)開展競爭。中國航發(fā)集團(tuán)2017年已經(jīng)完成首臺CJ1000A發(fā)動機(jī)的概念設(shè)計評審，該發(fā)動機(jī)推力為125kN，將用于配裝C919飛機(jī)，2018年該發(fā)動機(jī)將進(jìn)行地面試驗。

俄羅斯聯(lián)合發(fā)動機(jī)集團(tuán)正在發(fā)展PD-14發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)將用于配裝俄羅斯國產(chǎn)MC-21客機(jī)，目前該發(fā)動機(jī)正裝在伊爾-76飛行試驗臺上進(jìn)行飛行試驗，計劃于2018年取證。

此外，2017年9月，中國航發(fā)和俄羅斯聯(lián)合發(fā)動機(jī)集團(tuán)也已達(dá)成協(xié)議，將以俄羅斯的PD-35發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)，為CR929寬體客機(jī)聯(lián)合研制發(fā)動機(jī)，聯(lián)合開展市場調(diào)研、定義潛在客戶和確定發(fā)動機(jī)性能需求。

通用航空市場的新型發(fā)動機(jī)

世界公務(wù)機(jī)發(fā)動機(jī)市場，配裝GE“Passport”發(fā)動機(jī)的龐巴迪“環(huán)球”7000、配裝加普惠PW800發(fā)動機(jī)的“灣流”G500將于2018年首次亮相，這兩種產(chǎn)品具有很強(qiáng)的競爭力，足以威脅羅羅公司長期把持的公務(wù)機(jī)發(fā)動機(jī)市場壟斷地位。而羅羅公司已經(jīng)意識到這種威脅，正在Advance 2計劃下研發(fā)一系列的技術(shù)驗證機(jī)，并將于2018年初開始試驗。

Advance2計劃下發(fā)展的技術(shù)驗證機(jī)包括3個型號，涵蓋推力級44.5～89kN，由兩種不同的核心機(jī)和三種低壓系統(tǒng)組成。這個新的發(fā)動機(jī)系列，預(yù)計2020年可投入運(yùn)營。該系列最早的一個型號目標(biāo)瞄準(zhǔn)的是BR725這一推力級別的市場，這正是目前羅羅公司公務(wù)機(jī)發(fā)動機(jī)市場最有競爭力的產(chǎn)品。

“銀冠”發(fā)動機(jī)研發(fā)遇到了問題，使達(dá)索“獵鷹”5X公務(wù)機(jī)項目取消。

作為霍尼韋爾HTF7000系列的最新型號，HTF7700剛剛?cè)∽C，將于2018年交付賽斯納公司的“獎狀緯度”公務(wù)機(jī)開始服役。HTF7000系列已經(jīng)累計了350萬飛行小時，配裝2000架飛機(jī)?！熬暥取惫珓?wù)機(jī)配裝的是該系列發(fā)動機(jī)的第6種機(jī)型，此前已經(jīng)配裝了龐巴迪“挑戰(zhàn)者”300/350、“灣流”G280和巴航的萊格賽450/500。

2017年底，法國賽峰公司承認(rèn)為達(dá)索“獵鷹”5X發(fā)展的“銀冠”（SilverCrest）發(fā)動機(jī)遇到了問題，將改進(jìn)壓氣機(jī)設(shè)計以提高其響應(yīng)特性。這一事件直接導(dǎo)致2017年12月達(dá)索公司取消了“獵鷹”5X計劃，但德事隆公司的“獎狀Hemisphere”公務(wù)機(jī)仍然選擇了“銀冠”發(fā)動機(jī)作為動力，該機(jī)航程達(dá)8300km，計劃2019年首飛，2020年取證。

在渦軸發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，新進(jìn)者是2018年賽峰公司的Aneto 1K發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)是在RTM322發(fā)動機(jī)和Tech 3000發(fā)動機(jī)驗證機(jī)的基礎(chǔ)上研制的，將用于配裝意大利萊昂納多公司的AW189K中型雙發(fā)直升機(jī)，計劃2018年底取證。

GE公司也正在研制先進(jìn)渦槳發(fā)動機(jī)（ATP），用于與加普惠公司的PT6發(fā)動機(jī)競爭，計劃2018年配裝賽斯納Denali單發(fā)渦槳飛機(jī)。與PT6發(fā)動機(jī)相比，該發(fā)動機(jī)耗油率可降低20%，功率增加10%，由于大量使用增材制造零件，該發(fā)動機(jī)把之前需要的855個零件數(shù)量縮減到12個。

加普惠公司也并未放松，正在加緊研制PT6的升級型號，瞄準(zhǔn)下一代渦槳飛機(jī)的應(yīng)用，如皮拉圖斯公司的PC-12NG、Daher的TBM900和比奇“空中國王”。目前新發(fā)動機(jī)披露的細(xì)節(jié)較少，但加普惠公司將在2018年繼續(xù)進(jìn)行數(shù)字控制系統(tǒng)和1500kW級發(fā)動機(jī)的綜合推進(jìn)系統(tǒng)的試驗。

軍機(jī)動力

對于戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)而言，2018年最引人注目的事件仍是GE和普惠公司在美國空軍“自適應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)化”（AETP）項目下研制的自適應(yīng)三涵道驗證機(jī)的發(fā)展。AETP項目于2016年啟動，旨在加速自適應(yīng)相關(guān)技術(shù)向第六代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)型號的轉(zhuǎn)化，也可用于2020年后F-35戰(zhàn)斗機(jī)的換發(fā)。

在美國空軍“自適應(yīng)發(fā)動機(jī)技術(shù)發(fā)展”（AETD）項目支持下，GE公司的XA100和普惠公司的XA101驗證機(jī)正在驗證相關(guān)技術(shù)，與AETP一樣，AETD項目是評估增加第三涵道對推力和耗油率的影響。2018年初，在美國空軍研究實(shí)驗室“滿足經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)能力的先進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)”（ATTAM）項目第一階段支持下，對于自適應(yīng)發(fā)動機(jī)的研究方向?qū)⒂兴淖儯瑥脑黾拥谌栏臑楦淖兺ㄟ^高壓核心機(jī)的空氣流量。

GE公司正在測試T901-GE-900發(fā)動機(jī)（左）和“未來經(jīng)濟(jì)可承受渦軸發(fā)動機(jī)”（FATE）原型機(jī)（右）。

按計劃，ATTAM項目是對VAATE計劃的繼承，將為下一代大、中、小推力級渦軸發(fā)動機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)展帶來革新意義。ATTAM項目第一階段將持續(xù)到2026年，目標(biāo)是在目前基準(zhǔn)發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上，將耗油率降低10%～30%。該項目是首次從一開始就綜合研究動力和熱管理技術(shù)的項目，瞄準(zhǔn)的是增加推力，并使熱管理能力提高20倍以上，推進(jìn)系統(tǒng)效率增長的目標(biāo)是10%～25%。

2018年，GE公司的T901以及霍尼韋爾和普惠的合資公司ATEC的T900，兩者誰將成為美國陸軍西科斯基UH-60M“黑鷹”和波音AH-64E“阿帕奇”機(jī)隊的新發(fā)動機(jī)這件事將塵埃落定，這兩型發(fā)動機(jī)都來自陸軍的“改進(jìn)渦輪發(fā)動機(jī)”項目（ITEP），與T700發(fā)動機(jī)相比，動力將提升50%，耗油率降低25%，壽命周期成本大幅降低。

俄羅斯也發(fā)展了第五代戰(zhàn)斗機(jī)及發(fā)動機(jī)，其土星公司的“產(chǎn)品”30發(fā)動機(jī)已經(jīng)于2017年12月配裝蘇-57首飛，將在2018年繼續(xù)進(jìn)行飛行試驗，該發(fā)動機(jī)推力達(dá)178kN，將在2020年用于替換AL-41F1發(fā)動機(jī)。

日本石川島播磨公司研制的XF9-1渦扇發(fā)動機(jī)正在進(jìn)行核心機(jī)試驗，該發(fā)動機(jī)目標(biāo)瞄準(zhǔn)2030年的戰(zhàn)斗機(jī)，推力超過146kN，全狀態(tài)的驗證機(jī)正在裝配中，預(yù)計2018年年中完成。核心機(jī)和整機(jī)試驗結(jié)果將成為日本政府2018年底做出替換F-2戰(zhàn)斗機(jī)決策的依據(jù)，即是引進(jìn)國外設(shè)計機(jī)型，還是與國外開展合作開發(fā)一型新產(chǎn)品。