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1、波音777X发动机逐出水面中航工业燃气涡轮研究院 黄春峰进入代，全球大型客机市场的竞争更加剧烈。2月8日报道，罗罗公司为空中客车公司最新飞机项目A350XWB宽体飞机研发的遄达XWB发动机日前获得欧洲航空安全局（EASA）发动机型号认证，将实现A350XWB飞机在今年晚夏季首飞的目的。型号认证涵盖了为A350-800型和350-900型飞机提供动力的遄达XWB发动机。为更大尺寸的A350-1000型飞机提供动力的更大推力的遄达XWB发动机目前尚处在研发之中。在6月的巴黎航展上，波音公司向业界宣布，为了应对空客公司A350-900/1000双发宽体客机所带来的市场竞争，波音公司正在研究波音777
2、X项目，筹划于年终启动。波音777X是在波音777-200LR/300ER飞机基本上研发的下一代宽体客机，涉及353座的波音777-8X和407座的波音777-9X。规定的配套发动机将具有强劲的动力和良好的经济性且绿色环保，将在之前投入运营。而超远程的777-8LX作为波音777X系列中潜在的第三个成员，也许会在后来投入运营。波音777-8X和波音777-9X的浮现，将使波音在323座级的787-10X到467座级的747-8之间的系列产品更加丰富，将更有力地提高波音公司在宽体客机市场的竞争力。波音777X将大规模采用新型复合材料，有效减轻飞机的整体净重，所需的发动机尺寸减小到325cm，推力
3、减少到440kN，而燃油消耗量也进一步减少1。波音此举战略旨在继续保持该公司在这一座级市场的领先地位，这将进一步加剧大型宽体客机领域的竞争，同步也为新兴国家进入宽体客机领域设立了更高的技术原则。波音777X项目概况波音777项目于1990年正式启动，1995年投入市场，始终都是波音公司最赚钱的机型之一，因此对其进行升级的时机对于波音来说将是一种非常核心的决定。波音公司必须保证在不影响目前机型需求的前提下，推出升级版的飞机来与空客公司竞争。波音公司的竞争对手空客公司推出的A330/A340在与波音777的竞争中处在不利地位，因此该公司推出了将于投入市场的A350-1000。为有效应对竞争，波音公
4、司近年来始终在研究波音777的后续发展，称为“波音777X”的新项目将在既有波音777基本上改善升级，采用全新设计的复合材料机翼以实现减重的目的，换装新一代发动机。波音公司在3月披露了波音777X的性能参数。波音777X已完毕了第一轮风洞实验，已于年终正式启动研制，将拟定飞机外形，底或实现首飞，左右投入市场。波音777X共有777-9X、777-8X和777-8LX 3种型别。波音777-8X和777-9X的经济性将比既有机型提高15%，其载客量和航程均比空客A350XWB更具优势，可进一步巩固波音在宽体客机市场中的地位。波音777X与目前的波音777将保持60%的系统合用性，波音777-9X
5、每座燃油消耗将比目前的777-300ER减少21%，每座运营费用减少16%。燃油消耗的减少和航程的增长，对该机实现洲际直航将更加有利。目前，波音777X的最后方案尚未拟定，但波音已开始向GE、罗罗和普惠公司征求动力方案，3家发动机制造商近期也纷纷发布了其配装波音777X飞机的400445kN推力级别的发动机细节。备选发动机技术方案波音777X最大的改善之处就是采用新一代发动机，波音公司早在就发动机需求发布了信息征询书，规定三型飞机的发动机具有通用性，但愿各大发动机制造商提出各自的发动机方案。1GE的GE9X发动机方案GE公司是世界最负盛名、竞争力最强的航空发动机制造公司。GE航空集团董事长大卫
6、乔伊斯2月7日在西雅图简介说，作为波音777-300ER/200LR和777货机的唯一发动机供应商，GE公司将继续研究波音777X飞机使用的下一代发动机，即为777X推出了GE90-115B发动机的替代型发动机，即在GE90的基本上推出设计推力为400444kN、额定推力为442kN的GE9X发动机。GE9X发动机直径为325cm，涵道比为101，总压比为601，高压压气机压比为271，而目前采用的GE90-1l5B总压比仅为421，高压压气机压比为23: 1。GE公司已对此进行了4年的研究，在已出资5000万美元进行GE9X先进技术的研究。GE公司已经对新材料性能进行了一系列实验，发动机部级
7、和整机实验按照筹划节点向前推动。GE公司估计最早在对第一款GE9X发动机高压气机台架和核心机进行实验，筹划在完毕发动机最后设计冻结，进行发动机整机测试，在GE的747-400飞行实验台上进行测试，以保证发动机在完毕适航认证工作，最后实目前左右投入市场的目的。GE9X发动机（图1）设计将从GEnx和LEAP-X项目中提取先进技术，并融入其她新技术。GE9X发动机的核心特性涉及3：（1）电扇直径与GE90-115B（325cm）的相近；（2）第4代复合材料电扇叶片和复合材料机匣；（3）全新空气技术驱动的高压压气机具有271压比；（4）第三代双环腔预混旋流（TAPS）燃烧室；（5）陶瓷复合材料（CM
8、C）的高压涡轮；（6）增强钛铝（TiAl）低压涡轮叶片。GE9X采用第四代复合材料电扇叶片三维气动设计技术，这是在GEnx发动机上已经应用的技术设计。尽管，引入了GEnx的复合材料电扇低压系统，其电扇尺寸（325cm）不是很大，但性能更好，重量轻，耐久性好、效率高、噪声低。GE9X基于eCore技术而设计，且采用尺寸相对更小的核心机，因此较GE90-115B发动机有更大的涵道比，约能达到101。前五级压气机将采用整体叶盘构造，总压比可达到601。同步，高压压气机会采用全新的气动设计技术，高压压比将达到271（GE90-115B发动机高压压气机压比为231），其气动性能和制造技术较GEnx发动机
9、均有一定的提高。GE9X发动机还将采用第三代双环腔预混旋流燃烧室和重新设计的燃油混合器，对避免自动点火装置进行某些修改设计。其低压涡轮叶片采用增强钛铝（TiA1）金属间化合物。由于陶瓷基复合材料（CMC）比老式的热端部件合金更轻、需要更少的冷却空气，因此GE公司表达，GE9X发动机将比LEAP发动机采用更多的陶瓷基复合材料。目前，CMC的研制和制造工作正在如期进行，并将于在首台核心机实验中使用。TAPS燃烧室是一项富有创新性的技术，它的概念设计源自GE公司同美国航空航天局（NASA）共同资助的“先进亚声速技术”（AST）和“超高效发动机技术”（UEET）项目，初期曾在GE90（DAC构型）和C
10、FM56-7B（SAC构型）发动机上进行过阶段性验，并最后随GEnx机型进入成熟产品服役阶段。目前用于GEnx-1B/2B机型上的TAPS燃烧室为第一代产品，而第二代TAPS燃烧室将随LEAP-X正式推出。与TALON X燃烧室选择在RQL燃烧方式上进行不断改善不同，TAPS燃烧室直接基于贫油燃烧技术设计，通过油气预混、分级燃烧等方式减少发动机NOx和碳氢化合物的排放量，同步改善燃烧室出口温度（T4）场的均匀性，减少了温度的高下变化，减少了温度，对下游、高压涡轮叶片的耐久性和将来的维修性均有很高的改善。研究中的TAPS的环保性能则更令人满意，达到欧洲航空研究征询委员会对将来的民用客机提出的环保
11、性指标：对于投放市场的机型，相比设计水平，CO2排放需减少50，NOx排放需减少80，同步飞机噪声级别需减少504-5。TAPS的核心是空气和燃油在燃烧之前如何进行预混。来自高压压气机的空气通过2个紧邻燃油喷嘴的高能旋流器直接进入燃烧室。旋流器使油气进行更均匀、更贫油的混合，其燃烧温度比此前的喷气发动机设计要低。在LEAP发动机中，CMC仅应用于高压涡轮静子叶片围带，将来这种材料有望应用在GE9X的旋转部件上。CMC材料的热稳定性，对于保持涡轮叶尖间隙很有协助。GE9X发动机涡轮的设计采用第三代设计工具，应用了可减少叶片数的长寿命叶型。高压涡轮叶片数比GE90-115B的少20%。GE公司正在
12、研究加强涡轮的温度控制，以作为一种提高耐久性和部件寿命的措施。如高压涡轮叶片采用能承受更高温度的材料，且叶片可在低的工作温度下运营。该发动机其她部件的工作温度也将受到控制。波音期待深化与GE公司的合伙。选定GE作为波音777X的引擎开发商，可进一步强化波音与GE长期以来的合伙关系，凭借GE在波音777系列机种开发期间累积的经验，将可让这款双引擎广体客机的效能获得有效提高，满足将来、甚至更长远的航空业营运需求。2罗罗的RB3025发动机方案据航空业界观测者预测，GE公司有也许将以GE9X发动机维持其对波音777X飞机的独家动力供应，之前波音777-300ER、波音-200LR和货机都独家采用了G
13、E公司的GE90发动机。为应对竞争，罗罗公司为波音777X飞机推出全新发动机方案RB3025，可以同步用于波音777-9X和波音777-8X 2款飞机，通过简朴地调节发动机转速即可实现大小不同的推力规定。从1994年遄达700系列发动机在空客A330机型上应用开始，来罗罗公司的产品相继被波音777、787、A380等主流远程宽体客机所选用，并成为当今唯一一家可以独立研制并为几乎所有大型客机提供发动机的主制造商。近年，罗罗公司为增强发动机技术核心竞争力，在将来发动机发展规划方面，罗罗公司倾向于通过增大发动机涵道比、使用轻质复合材料、改善燃烧室设计、提高整机热效率来完毕老式双三转子构型发动机的持续
14、改善。其中，涵道比的增大有效提高了发动机的推动效率，并且外排气流流速的减少有助于克制整机噪声。高强度轻质复合材料在电扇单元体的应用减少了整机重量，进而提高了发动机功重比；高压比压气机设计需要高效燃烧室和热端部件冷却设计与之配合，同步采用耐高温涡轮叶片材料以延长零部件使用寿命，最后提高整机热效率6。目前，正在设计的RB3025发动机方案为：采用罗罗老式的三轴设计，推力级别为445kN，电扇直径为337cm，涵道比为121，总压比高达621，如果得以实现，将成为目前商用涡扇发动机中最高的总压比。罗罗公司表达该发动机比GE90-115B耗油率改善10%，比遄达800发动机改善15%。RB3025采用
15、基于遄达1000（图2）的核心机、贫油燃烧室、复合材料电扇和先进材料等先进技术，同步基于Advance3技术研发项目的成果。罗罗公司将在将来12年时间里与波音公司合伙根据飞机方案优化设计发动机，研发过程总共需要约6年时间。缩比尺寸叶片将安装在遄达1000发动机上，并在内完毕地面测试。RB3025发动机由遄达1000和遄达XWB发动机衍生而来，同步还大量借鉴“Advance3”环境和谐型发动机（EFE）发展项目的有关技术，重要涉及遄达1000衍生核心机、贫油燃烧室、复合材料电扇等，其核心机高压部件及燃烧室也将采用更为先进的材料。“Advance3”项目是针对由遄达1000衍生而来的环境和谐型发动
16、机（EFE）技术，旨在研发合用于宽体客机的三转子发动机，“Advance3”的研究重点是先进低压系统（ALPS）验证机技术、先进低排放（贫油）燃烧室系统（ALECSYS）、下一代复合材料电扇（LCFS）、低重量管路布置”（LCDE）和叶尖积极间隙控制技术7-8。RB3025发动机的先进低压系统（ALPS）由复合材料电扇和复合材料机匣构成，因此该发动机也将成为罗罗公司首型电扇叶片和电扇机匣同步采用复合材料的大型涡扇发动机。其中，复合材料电扇叶片直径为337cm，叶片数量仅为18片。而罗罗公司目前最先进的遄达XWB发动机电扇的直径为300cm、叶片数为22片，并且是钛合金空心电扇叶片。两者相比，RB3025的性能将有很大提高和改善。罗罗公司宣称，该发动机是她们迄今为止研制的电扇直径最大的发动
