2017年8月29日,巴西航空工業(yè)公司(下稱“巴航工業(yè)”)在寧夏回族自治區(qū)銀川市舉辦第四屆中國民航支線航空論壇,普惠發(fā)動機(jī)公司商用發(fā)動機(jī)市場總監(jiān)詹姆斯·斯派奇發(fā)表了題為“新一代支線客機(jī)的發(fā)動機(jī)技術(shù)革新”的演講。
詹姆斯·斯派奇:今天想借這個機(jī)會,和大家介紹一下新一代支線客機(jī)的發(fā)動機(jī)技術(shù)革新。先給大家介紹一下普惠發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品線,會給大家介紹渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù),然后會討論下一代發(fā)動機(jī)的技術(shù)未來的走向。好,現(xiàn)在開始。
從1925年,普惠最早推出黃蜂發(fā)動機(jī),到205年推出齒輪發(fā)動機(jī),整個行業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化??匆幌律逃冒l(fā)動機(jī)的產(chǎn)品系列,JT9D,JT8D是我們最新產(chǎn)品的技術(shù),還有V2500,PW6000A318。普惠和巴航工業(yè)之間的關(guān)系,是由來已久了,長期以來保持非常好的關(guān)系。巴航的明星產(chǎn)品,都是由普惠提供的,所以普惠和巴航之間的合作伙伴已經(jīng)非常悠久了。會用最新的齒輪渦扇發(fā)動機(jī)技術(shù),來為下一代巴航的E2提供動力。
在這張圖片,給大家展示的是從50年代開始,我們是用渦噴發(fā)動機(jī),逐步的從渦噴到渦扇,從低旁通比到高旁通比的渦扇,到非常高旁通比的齒輪傳動的渦扇發(fā)動機(jī),到今天非常高的旁通比的齒輪穿洞渦扇發(fā)動機(jī)在市場當(dāng)中取得了非常大的成功。在這個過程中,不的壓低燃油消耗,不斷的提高燃油效率和熱力效率。
看PurePOWER項目,一共有五個飛機(jī)平臺,一共超過了80多個客戶,8000多個訂單和承諾的訂單。通過這個項目,降低了燃油消耗16%,降低了50%以上的排放,也降低了75%以上的噪音。同時,葉片的數(shù)量也減少了46%。所以,總體來講,每年可以為航空公司每架飛機(jī)節(jié)省超過一百萬美元,不光是燃油消耗的節(jié)省,還有很多其他方面成本的節(jié)約。
今天有14個運(yùn)營商在77個機(jī)型當(dāng)中,我們給他們提供了發(fā)動機(jī)的產(chǎn)品,整個發(fā)動機(jī)的經(jīng)驗、服務(wù)時間超過28萬小時??煽柯蔬_(dá)到99.9%,99.9%的可靠性是非常出色的,我們希望能更好。在前面講到過的E2,190和195都進(jìn)行了飛行測試,MRG也是做了飛行測試,MC21,在2017年首飛進(jìn)行飛行測試。所以,這個項目是非?;钴S的,在很多新產(chǎn)品當(dāng)中得到了應(yīng)用。
這是推力工程師,大家都非常熟悉的示意圖。整個發(fā)動機(jī)工作的原理是這樣的。我們可以看到最主要的是兩個工作,一個是提高推力效率,燃油效率提升有兩種方式,一種方式是推力效率的提升,還有一種方式是熱力效率的提升。最新的齒輪渦扇技術(shù)是可以通過齒輪箱技術(shù)來驅(qū)動風(fēng)扇,然后產(chǎn)生推力。在不斷的改善風(fēng)扇的效率,來提高推力的效率。通過風(fēng)扇和低壓壓氣機(jī)來形成最優(yōu)的轉(zhuǎn)算。熱力效率的提升,我們有更好的材料,新材料的應(yīng)用,輕量化的生產(chǎn),使得核心機(jī)的燃油轉(zhuǎn)化效率進(jìn)一步提高。 整個推力效率和熱力效率的提升,使運(yùn)維的成本大幅度的下降,和其他的成本一起提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。 這個齒輪箱是在風(fēng)扇和低壓壓氣機(jī)之間安裝的一個非常重要的減速裝置,這樣的齒輪箱能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化的轉(zhuǎn)速,來提高熱力效率和推力效率的提升。所以,在風(fēng)扇和低壓壓氣機(jī)之間安裝的齒輪箱,使得我們能夠進(jìn)一步的提高旁通率,進(jìn)一步降低噪音的水平。另外,總壓力也能進(jìn)一步的改善,能夠達(dá)到1.3,大家可以看到,推力效率怎么樣提高的,是通過最新的技術(shù)來提高的。
下面給大家看一段視頻,更加直觀一些。
大家看到的不光是齒輪箱,其實還有很多其他的一些技術(shù)集成在這里,整個齒輪是250磅,44年之前,當(dāng)時也是做過齒輪傳動的模擬,但當(dāng)時齒輪傳動系統(tǒng)是600多磅,是完全做不到今天的效率,是沒有辦法實現(xiàn)燃油效率提升的。今天,整個齒輪箱的重量減重到250磅,風(fēng)扇的輕量化也是取得了很大的進(jìn)展。風(fēng)扇穿洞的齒輪系統(tǒng)再加上三段高速、高壓壓氣機(jī)的技術(shù),不光是齒輪,還有很多像高壓渦輪、低壓渦輪的配合等等。目前這個系列的產(chǎn)品當(dāng)中已經(jīng)做了20多年的研發(fā)投資,風(fēng)扇驅(qū)動齒輪系統(tǒng)不僅僅是一個齒輪系統(tǒng),我們之前做了大量的研發(fā)投入,之后才投入運(yùn)營。所以,我們做了大量的實驗。這個齒輪是沒有生命限制期的。同時,需要有非常出色的可靠性。另外,一個燃油系統(tǒng)在機(jī)艙里、在駕駛室里主要的指示系統(tǒng)都沒有發(fā)生變化,還是原先的操作習(xí)慣??瓷先ズ芎唵?,但是我們花了20年的時間來做實驗,才使齒輪傳動達(dá)到今天的效果。其中一個效果就是噪音下降,73%噪音下降,在上海虹橋機(jī)場做過測試,整個的噪音都是集中在機(jī)場內(nèi)部,而不會影響到周邊的居民,虹橋機(jī)場周邊的居民經(jīng)常會抱怨飛機(jī)的噪音太大,發(fā)動機(jī)技術(shù)的提升,在飛機(jī)起降的過程中特別是在起飛的過程中對周圍居民噪音的影響降到最低的程度。所以,從運(yùn)營的角度來講,原本你要交很多噪音的費用,現(xiàn)在就可以減少了。另外,可以延長晚間運(yùn)行的時間,降低對居民的騷擾程度,提高航空運(yùn)行的效率。
對空氣污染的氮氧化物的下降。氮氧化物下降的排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于監(jiān)管要求的水平。在歐洲和其他的機(jī)場,你需要為氮氧化物的排放支付相關(guān)的環(huán)境污染費,現(xiàn)在它已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于監(jiān)管所規(guī)定的水平。
齒輪傳動渦扇技術(shù),可以說改變整個游戲規(guī)則的技術(shù)。從燃油效率、核心機(jī)的溫度、零部件的數(shù)量、業(yè)載、環(huán)境、噪音的降低、排放的降低等等,都是取得了非常大的進(jìn)展。所以,對于E2的項目,今天早上提到過巴航的E2的項目,我們已經(jīng)拿到了1400多個發(fā)動機(jī)的訂單和承諾訂單。我們也和巴航進(jìn)行過很多的討論,深化了我們之間的合作,包括最終確定了190、195額定推力,也有五家機(jī)型在試飛,也積累了非常多的飛行經(jīng)驗,PGW1500也取得了很大的進(jìn)展,16800多次的飛行和45200多個發(fā)動機(jī)小時數(shù),都實現(xiàn)了99.91%的發(fā)動機(jī)可靠性。目前有17架飛機(jī),兩個運(yùn)營商在進(jìn)行PW1500G的運(yùn)行,看到一個發(fā)動機(jī)油兩個機(jī)型,有四個額定的推力。
目前,我們也準(zhǔn)備把產(chǎn)品推向更廣闊的市場。包括巴西的航空公司,包括南航,經(jīng)過18個月的實驗,也做了充分的準(zhǔn)備,和航空公司的之間,確保他們也做好充分的準(zhǔn)備,包括員工、零部件和其他備用件的準(zhǔn)備,來充分為機(jī)型的投入運(yùn)營做好準(zhǔn)備。我們有一些經(jīng)驗非常豐富的工程師,對齒輪渦扇發(fā)動機(jī)有經(jīng)驗非常豐富的人員都做好了準(zhǔn)備。
新的發(fā)動機(jī)的葉扇有了第一代,加上新的技術(shù),這樣可以更高的提升燃油經(jīng)濟(jì)效率。此外,還要看第二代齒輪的發(fā)動機(jī),渦扇的壓力更加低,渦扇的片數(shù)也比較少,現(xiàn)在朝著這個方向在努力。如果所有的問題都圍繞本身的重量問題,有一個公司是聯(lián)合技術(shù)公司的一部分,在這部分取得進(jìn)展。原來一開始,現(xiàn)在齒輪渦扇發(fā)動機(jī)的推力更大,燃油經(jīng)濟(jì)性更好,我們將仍然提高效率。還有熱效率,也是隨著時間的推移,它的溫度比較高,比率也比較高,我們希望能進(jìn)一步的提升,提升40%,今后可能發(fā)動機(jī)的溫度會更高,我們會采取更加好的材料放在發(fā)動機(jī)里,提高效率。這個技術(shù)來自于什么地方?很多的技術(shù)都是從軍用發(fā)動機(jī)里獲得的,比如現(xiàn)在有第五代的通用推進(jìn)的技術(shù),例如KC46加油機(jī)的技術(shù),F(xiàn)35的戰(zhàn)機(jī)都使用了好的發(fā)動機(jī),這都是非常通用的新技術(shù)。在過去,在高系列發(fā)動機(jī)方面是領(lǐng)先的,因此進(jìn)一步的采用軍事發(fā)動機(jī)的技術(shù)。剛才講怎么樣才能在齒輪渦扇發(fā)動機(jī)方面提高,一個是熱效率,一個是推進(jìn)效率,同時降低渦扇的壓力比。還要進(jìn)一步的增加、提升熱效益,還有核心溫度方面,要進(jìn)一步的充分利用軍事方面,還有政府展示方面的計劃,來把技術(shù)進(jìn)一步的推進(jìn)。因此,我們做好了準(zhǔn)備,為下一代的發(fā)動機(jī)做好準(zhǔn)備,但是我想說,我們要記住,現(xiàn)在這五個計劃是什么,以及把五個不同的項目變成真正的現(xiàn)實。
我已經(jīng)講到現(xiàn)在發(fā)動機(jī)的推力還會不斷的擴(kuò)大,一直到12000磅的推力,也就是說它完全是可擴(kuò)展的推力,這主要有推力方面的技術(shù)、核心的技術(shù),推進(jìn)到二代發(fā)動機(jī),也就是說GTF渦扇發(fā)動機(jī)的技術(shù)就是未來的技術(shù)。