半个世纪以来,大型商用客机基本都使用燃气涡轮发动机提供动力,不是涡轮风扇就是涡轮螺旋桨发动机。现在,从全球交付的发动机数量上来看,最畅销的喷气式发动机是涡扇发动机。而在涡扇发动机中,有一款通用电气发动机仍然占据着世界最大发动机的称号。现在它的英国竞争对手来了。
通用电气GE9X:世界推力最大发动机纪录保持者
迄今为止,世界上最大的商用飞机发动机是通用电气研发生产的GE9X。目前它还保持着发动机的最大推力的吉尼斯世界纪录。
2012年,通用电气宣布将为最新的波音777-8/-9客机研制效率更高的发动机——GE9X,新的发动机采用和GE90-11B相同的325厘米直径的风扇,原计划设计推力为443kN,而-8X型号的发动机推力为390kN。后来通用电气决定加大叶片直径到335厘米,增加了9厘米。2018年3月,一台GE9X被安装在一架专门测试的波音747-400型飞机上。
2020年9月,GE9X获得美国联邦航空局的认证。2020年初,一架波音777-9搭载GE9X完成首飞。
GE9X的前款机型为GE90。GE90主要为波音777的诸多变体机型提供动力,包括777-200、77-200ER、777-300、777-200LR和777-300ER。GE9X以巨大的尺寸闻名,GE9X的前风扇直径达到3.4米,加上整流罩的尺寸更是接近4米。
GE9X相比GE90,它拥有更大的风扇和更轻的结构。最大的GE90-115B型号包括一个直径高达3.3米的风扇。而GE9X的尺寸意味着它比波音737经典型客机的机身还要宽。
硕大无朋的尺寸自然带来强劲的推力。通用电气的资料显示,GE9X能产生105000磅的推力。两台发动机能提供210000磅推力。这是一项新的世界纪录。相比之下,GE90-115B能提供高达115540磅推力。
GE9X还以弯曲的碳纤维叶片闻名,这些叶片组成了旋转的风扇。GE9X拥有16个叶片,而GE90则拥有22个叶片。新技术允许叶片在适当的区域产生更多扭曲,它能在需要的时候为GE9X提供额外的推力。
发动机包括低压、高压涡轮、核心机和压缩机,但是涡扇发动机的内部结构更为复杂。在发动机温度最高的地方,温度能达到2400摄氏度,这基本上和熔岩的温度差不多。为了承受极端高温,工程师设计了陶瓷材料。通用电气表示,GE9X的燃油效率能提升10%。
英国罗·罗成为GE9X的强有力挑战者
英国著名发动机制造商罗·罗已经开始研制UltraFan,他们也希望成为世界上最大的发动机,当然这需要击败通用电气的旗舰发动机——GE9X。
2021年3月,罗罗曾宣布开始在英国德比的DemoWorks工厂开始建造首台UltraFan演示机UF001。罗罗预测,新发动机的风扇直径达到3.556米(约140英寸),预计将在2021年底完工。UltraFan 的关键工程特性包括,新的 Advance 3 核心架构和 ALECSys 稀薄燃烧系统,这将使 UltraFan 能够同时提供最大的燃料燃烧效率和低排放。
罗·罗还研制了齿轮传动设计,为未来的高推力和高涵道比发动机提供高效动力。在开发UltraFan技术的同时,罗·罗也一直在探索碳钛风扇叶片和复合材料外壳。风扇叶片最多能将发动机重量减轻1500磅。
和GE9X的技术类似的是,罗·罗也将使用陶瓷基复合材料(CMC)组件。这个组件能够在高压涡轮温度下更加有效地工作。未来UltraFan技术将在先进宽体客机和窄体客机领域获得应用,和第一代遄达发动机相比,它的燃油效率能够提升25%。而且新发动机能够使用100%可持续航空燃油。
罗·罗出于测试目的建造了一个新的80号试验台设施,工程师计划在这里使用真实的测试数据技术来检查每个叶片。这项技术收集了10000多个参数数据,还能以每秒20万个样本的速度检测到最微小的振动。
其中80号试验台还是全球最大的室内发动机试验台。在2021年5月27日,罗罗宣布他们正式启用了价值1.28亿美元的80号试验台。这个巨大的试验台比足球场还大,面积超过7500平方米。
罗罗希望在2025年应用UltraFan,但是由于疫情的流行,罗罗修改了计划表,他们暗示在2030年将UltraFan投入使用。
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