普惠公司計劃研究第2代齒輪渦扇發動機

2020-10-30 兩機動力控制

導讀：據marketscreener網站10月23日報導，美國航空發動機製造商普惠公司計劃研究尺寸更大的第2代齒輪渦扇發動機，並汲取之前在製造和供應鏈方面的經驗教訓。

本·貝洛斯（Ben Bellows）是齒輪傳動渦扇發動機的信奉者。他在普惠的同事設計並製造了這種類型的發動機，普惠稱其為GTF發動機，並且驅動著一架較小的客機實現了跨洋航空旅行，從而徹底改變了商業航空業。貝洛斯很羨慕的表示：「如果一生有機會從事這樣的工作，那將很幸運。」

然而，這種機會很快就來了，普惠公司已準備再做一次，該航空發動機製造商正在研究GTF發動機的新型號，它將提供更高的燃油效率甚至更低的CO2排放量。

目前有超過750架飛機裝配了普惠的GTF發動機在全球飛行。在傳統的航空發動機中，前部有一個風扇，後面有一個壓氣機（通常分低壓和高壓），風扇和低壓壓氣機、低壓渦輪以相同的速度運動。問題在於，為了獲得最大效率，前面的風扇應該要旋轉更慢，後面的低壓壓氣機和低壓渦輪可以旋轉更快。GTF發動機則通過在風扇和低壓壓氣機兩者之間的齒輪系統，使它們能夠以各自最佳速度旋轉。

但這是技術性的東西。對於旅客來說，直觀感受則是其極低的噪聲。普惠公司推進系統與材料技術副總裁弗蘭克·普雷裡（Frank Preli）表示：「如果您乘坐裝有GTF發動機的客機，實際上也許仍會聽到噪音。但是那是來自液壓系統，而不是發動機，乘客可以享受更加舒適的乘坐體驗。我們可以飛往更遠的目的地，同時還減低了排放。」

四年來，普惠發動機完成了160萬次航班飛行，運輸過2.45億乘客，不少行業專家稱之為顛覆性技術。

普惠公司先進技術高級研究員麥可•溫特（Michael Winter）表示：「顛覆性技術的教科書意義是重新定義市場的任何事物。這完全顛覆了動力市場，因為它成功的做成了產品，並應用到了新客機上。」

在GTF發動機之前，普惠公司一直在尋求製造航空公司未來30至50年所需的發動機。設計和製造歷時10年，結合了航空公司的需求，即通過提高燃油效率來降低每次航班的運營成本，同時還解決了發動機對氣候變化的影響。

GTF發動機項目有超過40項行業領先的技術創新。

之前，減少燃油消耗同時降低排放和噪音，通常需要兩代發動機技術：原始技術和改進技術，才能獲得這些結果，但GTF發動機通過一次就搞定了這些目標。

自GTF發動機於2016年服役以來，客戶總共節省了超過3.5億加侖的燃料。為了支持行業氣候變化目標，GTF發動機每飛行一小時可節省一噸以上的碳排放量，總計可超過300萬噸的CO2。

普雷裡表示：「明確的事實證明，齒輪傳動架構是行業的顛覆性改變，我們相信發動機的每次迭代都將提高燃油效率和減少排放。」

普惠高級工程總監史蒂文·詹森（Steven Johnson）表示：「客戶相信並使用齒輪傳動技術，我們已經證明它是可行的和具有競爭力的，他們要求更高的性能，更輕的重量和更低的排放量。藉助GTF發動機，我們將燃油消耗量提高了20%，這佔商用客機運營成本的30%至40%。GTF發動機朝著解決氣候變化的對環境有影響的產品邁出了第一步。」

普雷裡指出，GTF發動機技術將在未來幾年繼續發展，特別是在熱效率和先進材料的使用方面，普惠公司正著手下一代單通道客機動力。他說：「我們以前幹過，現在我們是唯一擁有齒輪風扇發動機的人，這是一種面向未來的發動機架構。」

溫特則指出，從普惠公司開始構建第2代發動機技術開始，在製造和供應鏈方面的經驗教訓也將有助於普惠公司的後續研發。

新的GTF發動機對商用航空意味著什麼？

詹森表示：「我們將繼續發展GTF發動機架構，以使風扇和低壓渦輪之間的轉速差增加，從而進一步提高二者的效率。」

更高的涵道比，更大的風扇直徑，更先進的渦輪技術，新材料和領先的製造技術正在研發中。從長遠來看，機遇來自飛行的電氣化，普惠公司和柯林斯航空航天公司在技術上進行合作。

通過這項合作，普惠公司將繼續圍繞混合動力和氫動力推進系統開發技術，這些技術可能會在下一代飛機設計中發揮作用，也將對航空業產生巨大的影響，就像GTF發動機一樣。

普雷利說：「我們的客戶要求使用更高效的發動機，不僅要降低運營成本，還要減少飛行對環境的影響。這是我們的主要重點，我們知道GTF發動機將發揮關鍵作用。」

相關焦點

  • 航空發動機製造商正在利用疫情加快發動機的改型升級
    不過，並非一切都不好，普惠公司商用發動機計劃高級副總裁湯姆·佩蘭德（Tom Pelland）表示：「如果樂觀積極點來看，那就是這也有可能加快我們對現有齒輪渦扇發動機機隊的升級計劃，特別是對低壓渦輪的改進。」自從PW1000G系列齒輪渦扇發動機於2016年初投入服務以來，普惠公司就遇到了一些麻煩，包括輔助齒輪振動大、燃燒室塗層磨損太快以及低壓渦輪的第三級葉片的過早磨損。
  • 大涵道比渦扇發動機渦輪內部流動機理及氣動設計技術研究進展
    1999年，NASA圍繞大涵道比渦扇發動機實施了「超高效發動機技術（UEET）」計劃，目標是與GE90同水平的發動機相比，耗油率降低10%，噪聲降低10dB，NOx排放量降低20%，使用費用降低50%；歐盟國家聯合實施了高效和環境友好的航空發動機計劃（EEFAE）、大幅降低噪聲計劃（SILENCE）、電力優化計劃（POA）、環境友好的航空發動機計劃（VITAL）、新型航空發動機方案（NEWAC）等，
  • 渦扇發動機 渦扇發動機工作原理
    渦扇發動機轉換大部分的燃氣能量成驅動風扇和壓氣機的扭矩，其餘的轉換成推力。渦扇發動機的總推力是核心發動機和風扇產生的推力之和。這種有內外二個涵道的渦輪風扇發動機又稱為內外涵發動機。也就是說，渦扇發動機可以是分開排氣的或混合排氣的，可以是短外涵的或長外涵(全涵道)的。 風扇可作為低壓壓氣機的第1級由低壓渦輪驅動，也可以由單獨的渦輪驅動。
  • 國之重器:航空發動機發展歷程及產業特點解讀
    戰鬥機用渦扇發動機涵道比為0.3-1.0，以推重比為主要發展指標。根據戰鬥機的性能，現役及在研的戰鬥機的代數可以分為五代，與之對應的航空發動機也被劃分為五代。當前，發達國家裝備主戰機種是第三代戰鬥機，未來將逐步過渡到四代戰機。戰鬥機的發動機市場主要由PW、GE、土星、SNECMA以及歐洲噴氣動力公司瓜分。
  • 第5萬臺普惠PT6發動機下線
    中國航空新聞網訊：據飛行在線網12月3日報導，普惠公司第5萬臺PT6渦輪螺旋槳發動機於12月2日下線。據普惠公司稱，目前有超過25000臺PT6發動機在使用，整個機隊累計飛行時間超過4.1億小時。最新版本的PT6 e系列為皮拉圖斯PC-12 NGX提供了動力。普惠公司銷售與市場副總裁Irene Makri表示:「從50多年前的首次交付使用，如今PT6發動機已有130多種不同的應用。我們的員工將繼續打造更高效、更智能的發動機，減少對環境的影響。」
  • 俄確認裝配國產PD-14發動機的MC-21客機就在年內首飛
    >MC-21客機是俄羅斯民航業最重要的項目，該飛機於2017年進行了首次飛行，但當時使用的是美國普惠公司的齒輪傳動渦扇發動機雖然美國承諾不會對MC-21客機的GTF發動機進行斷供，但是俄羅斯仍認為只有在使用俄羅斯自己製造的PD-14發動機進行飛行測試後，MC-21客機才能算正式的「誕生」。鮑裡索夫表示：「裝有新發動機的MC-21客機的首飛將很快舉行，今年將進行飛行測試（使用國產發動機），目前發動機相關模塊已經交付給了伊爾庫特飛機公司，目前正處於組裝階段。
  • 俄確認裝配國產PD -14發動機的MC 21客機就在年內首飛
    MC-21客機是俄羅斯民航業最重要的項目，該飛機於2017年進行了首次飛行，但當時使用的是美國普惠公司的齒輪傳動渦扇發動機GTF。雖然美國承諾不會對MC-21客機的GTF發動機進行斷供，但是俄羅斯仍認為只有在使用俄羅斯自己製造的PD-14發動機進行飛行測試後，MC-21客機才能算正式的「誕生」。 鮑裡索夫表示：「裝有新發動機的MC-21客機的首飛將很快舉行，今年將進行飛行測試（使用國產發動機），目前發動機相關模塊已經交付給了伊爾庫特飛機公司，目前正處於組裝階段。
  • 殲20已換裝新型渦扇-10X發動機,還有必要再等渦扇15嗎?
    高性能發動機的缺失是制約我國航空工業發展的最大「瓶頸」之一，殲-20表現的尤為明顯！我們已經有能力研製出第四代隱身戰鬥機，卻因為只能安裝第三代發動機無法發揮出第四代戰機該有的性能！為此，甚至有俄羅斯專家「嘲諷」稱殲-20不如蘇-35！
  • 大涵道比渦扇發動機風扇轉子支承結構設計的重大變化 陳光航發274
    從JT9D-3A到PW4000JT9D-3A是民用大涵道比渦扇發動機的第一型，它由單級大直徑風扇、3級增壓壓氣機、11級高壓壓氣機、2級高壓渦輪與4級低壓渦輪組成，長約3.2m。這麼大的發動機，整個發動機轉子僅支承在4個軸承上（圖1），是最簡單的支承方式。
  • IndiGo完成所有A320 Neo的GTF發動機升級更換
    A320neo飛機都已經安裝了普惠公司升級的GTF發動機。一位知情人士表示，IndiGo公司已在8月31日截止日期之前完成了128架A320neo飛機的發動機更換工作，這些發動機都是由普惠公司提供。在2019年10月和2019年11月，印度民航總局表示發現了空客A320neo客機中普惠GTF發動機的低壓渦輪存在問題，曾發生摔壞事故，導致發動機振動過大不得不返回地面。結果，印度民航總局要求印度2家航空公司IndiGo和GoAir安裝改裝升級的發動機。
  • 全球五大航空發動機製造商的各自千秋
    同時，近2.2萬臺軍用發動機在22個國家服役，可以稱之為最強軍用航發。在軍用小涵道比渦扇市場，GE一直被普惠吊打。軍用動力產品以F100和F119發動機為代表，是F-22和F-35戰機的唯一動力供應商，而未來四代機的主力毫無疑問為F35，這就阻斷了通用發動機的這條路。在商用航空發動機市場具有活力。
  • 航空發動機龍頭航發動力
    公司是國內唯一生產製造渦噴、渦扇、渦軸、渦槳、活塞全種類軍用航空發動機的企業，是三代主戰機型發動機國內唯一供應商，也是全球為數不多的能夠自主研製航空發動機產品的企業之一。航空發動機主要分為渦噴、渦扇、渦軸、渦槳、活塞發動機和電動機等類型，其中渦噴、渦扇、渦軸和渦槳發動機無論從單體價值、技術難度、結構複雜度等方面都顯著高於活塞發動機和電動機。
  • 航空發動機領域2019年十大事件
    11月，法國賽峰集團和德國MTU航空發動機公司宣布組建雙方各佔50%股份的合資公司，以解決歐洲第六代戰機（項目代號FCAS，Future Combat Air System）的發動機研製糾紛。 但是，也就是在7月份，又突然爆出發動機問題，高壓壓氣機的第二級可調靜葉比預期磨損快得多，4臺巨大的發動機不得不再運回GE公司的俄亥俄州工廠，為此，GE公司甚至還租用俄羅斯航空公司的安-124運輸機進行運輸。
  • 殲20換裝渦扇15後,性能將提升多少?最厲害的一點是它,沒有代差
    而中國殲-20的研製計劃，在1997年F-22試飛成功之時便開始了立項，從立項到服役，只花費了10年時間，由此可見，在設計時間和速度上殲-20佔了上風。發動機是戰機的核心，強力的發動機是優秀戰鬥機的前提，F-22戰鬥機的F119-PW-100發動機由普惠公司製作，單臺推力可以達到15.8噸。
  • 渦扇15被趕超?日本第四代航發高調亮相,五代機將迎來高光時刻?
    大家都知道，航空發動機是一架飛機的「心臟」，尤其是隨著五代機問世，對航發的推力提出了更高的要求。對世界各國來講，航空發動機代表著人類科技的最高成果之一，誰掌握了航發製造技術，誰就能在空戰中佔據著主動權。目前來看，全球能製造飛機的國家少說也有數十家，而有能力提供航空發動機的，卻只有美俄英德日等少數幾個國家。
  • 全球只有一家公司能生產，這個風扇葉片才是真正的頂級製造
    羅羅公司通過開展Advance和UltraFan項目，有望在未來幾年實現民用發動機的重大技術突破。Advance項目在Advance項目下，羅羅公司計劃用全新研發的增壓比超過60的高壓核心機打造下一代渦扇發動機系列。
  • 安信軍工馮福章:國之重器航空發動機國產化勢在必行_證券_騰訊網
    目前在中小型運輸機和通用飛機上仍有廣泛用途，但由於速度、功率受限制，在大型遠程運輸機上，已被渦扇發動機所取代。渦槳發動機市場主要由PWC（普惠加拿大公司）、GE、Honeywell和R&R四家公司分享，而隨著空客公司的A400M大型軍用運輸機開始交付，為其提供動力（TP400-D6大型渦槳發動機）的歐槳國際（EPI）的市場佔有率將在未來將獲得明顯提升。
  • 盤點十大經典噴氣發動機及未來展望
    它是世界上第一款量產渦噴發動機，1944年開始批量生產，二戰中產量超過5000臺。主要裝備Me 262和Arado Ar 234。德國人在004B上使用了不少創新技術，比如空心渦輪葉片和輔助燃油噴射，德國人甚至準備採用加力燃燒系統。004B自重約1600磅，推力1980磅。換算一下推重比，大約是1.2左右。這就是噴氣時代的發端。
  • 造業上的皇冠，航空發動機
    在1958年，美國推出F104戰機，速度高達2.2馬赫，這也是世上第一款達到2倍音速的戰機。既然渦噴發動機這麼強，戰機用了，轟炸機、運輸機和偵察機也用上了。渦噴發動機效率高是高，那也簡直是油老虎。未來繼續提升推力和降低耗油率，於是發展出了渦扇發動機，那這與渦噴發動機有何區別？
  • 中航工業透漏一重要信息,殲20或已換裝渦扇15發動機
    目前世界上很多國家相繼公布了研製五代機的計劃，但是由於五代機研發自己比較貴，再加上技術比較困難，以至於很多國家望塵止步。五代機世界上能夠研製出來的國家卻很少了，只有美國俄羅斯和中國這三個國家擁有。這三個五代機的國家分別是美國的F22，俄羅斯的蘇57，咱們中國的殲20和殲31。這三個國家的五代機各具有特色，但是戰鬥力卻非常的強悍。