減排20%,減重1噸,風扇直徑3.3米:新一代RISE開式轉子發動機

2023-06-30     航空之家

原標題:減排20%,減重1噸,風扇直徑3.3米:新一代RISE開式轉子發動機

在今年的巴黎航展上,CFM國際展示了正在開發的開放式風扇發動機RISE項目(可持續發動機革命性驗證項目),而波音和空客都在幫助測試這種全新的發動機設計,新的發動機有望成為本世紀30年代中後期所有新飛機的主要動力來源。新的發動機設計旨在將噴氣發動機的CO排放量減少至少20%。

帶有巨型開放式風扇的新型發動機將改變飛機的外觀,並大幅減少下一代新型噴氣式飛機的碳排放。本月:波音公司執行長戴夫卡爾霍恩表示:你不能否認它帶來的排放和效率提升。空中客車首席技術官薩賓·克勞克表示:空客計劃在2025年左右,在A380超大型噴氣式客機上試飛CFM概念的開放式風扇發動機。

波音預計將在一架薩博(Saab)340渦輪螺旋槳飛機上試飛CFM設計的另一個突破:節省燃料的混合動力。

CFM國際是通用電氣(GE)和法國發動機製造商賽峰集團 (Safran)50:50成立的平股合資公司,雙方已經開始建造和測試硬體組件。通用航空公司工程部副總裁穆罕默德·阿里表示:「已經不在紙上了。這是真的。」

阿里說,通用電氣和賽峰集團使用先進的超級計算機來設計噴氣式飛機的各個方面,包括先進的材料和增材製造工藝,用於製造複雜的內噴嘴和核心內的冷卻路徑。他表示:CFM國際是唯一使用世界上最強大的超級計算機的非政府實體。我們用它來設計風扇。我們還用它來設計核心的許多方面。

在今年巴黎航展上通用電氣的小屋裡,阿里熱情地宣傳了他團隊的新設計。他表示:「我們相信,當今的發動機架構在顯著提高燃油燃燒能力方面的回報正在遞減。」阿里認為,拆除吊艙(在當今的噴氣式飛機上,發動機艙被稱為機艙)可以讓前部的風扇變得更大,從而產生更大的推力並顯著提高燃油效率,這是「任何其他方式都無法實現的」。

阿里總結道:對於地球、環境或整個行業來說,把這個問題留在談判桌上是不公平的。航空業應對氣候變化和更大幅度降低排放的壓力意味著是時候進行一場革命了。

CFM將新的發動機設計項目命名為可持續發動機革命性驗證項目。前面的開放式風扇只是該公司正在為發動機研究的一系列革命性變化中最明顯的一個。在通用電氣小屋展出的半尺寸模型上,風扇令人印象深刻。

這台發動機是為737MAX(A320neo/C919)大小的單通道飛機設計的,但它的風扇葉片將與GE-9X發動機的風扇葉片一樣長,GE-9X發動機將為波音777X寬體噴氣式客機提供動力。這意味著其直徑約為3.3米,幾乎是737 MAX發動機直徑的兩倍!

葉片可以移動來改變它們的間距並調整氣流,風扇後面的一組固定葉片也可以。這些葉片旨在引導和平滑氣流,以避免氣流從發動機中旋轉出來。

在今天的發動機中,當飛行員在著陸時剎車時,發動機內一個叫做反推器的複雜機構會展開,以阻止向後的氣流並使飛機減速。在RISE中,沒有反推力裝置。風扇後面的固定葉片可以改變間距,使它們幾乎靠在一起,阻擋氣流,起到剎車的作用。

GE首席工程師克里斯多福·勞倫斯表示:去掉沉重的機艙吊艙和內部反推裝置可以為每台發動機節省約一噸的重量。

除了巨大的風扇,RISE概念的另一個引人注目的方面是微型發動機核心機。那是發動機的核心部分,空氣被吸入、壓縮、被點燃,然後從後面噴出。RISE 的核心尺寸與小型公務噴氣發動機相似。

CFM國際也在嘗試把發動機做成混合動力的。在787「夢想飛機」中,旋轉中心軸的風扇產生電力,為飛機上的各個系統提供動力。在 RISE 上,電力有時也會被用來幫助轉動軸。當混合動力電動汽車依靠電力運行時,它不使用汽油。對於飛機來說,這是提高燃油效率的新概念。

空中客車公司和波音公司似乎都對這款發動機的前景深信不疑。現在,每個方面和每個組件都必須在2028年飛行完整的發動機套件之前進行測試,以證明該概念能夠兌現這一承諾。

如果是這樣的話,空客和波音在建造下一架全新飛機時,可能會面臨在兩種截然不同的發動機類型之間做出選擇。他們會選擇這款革命性的RISE嗎?或者他們會採用普惠公司更傳統的架構,在燃料消耗方面可能會有較小的改進?

如果波音公司選擇前者,他們將不得不重新設計機身,以適應巨大的風扇。波音商用飛機執行長斯坦·迪爾表示,波音將保持開放的心態,相對於RISE,更傳統的發動機「可能技術風險更低」。他說道:「通用電氣擁有技術先進的發動機,我們在歷史上已經看到了這一點。」

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/99f67135e9dfc3c2bfada0339cc6efc7.html