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中国研成航发复合材料风扇 仅美国苦工30年获此

作者署名:大水

最近有个消息,中国某个企业研发了一款复合材料风扇试验品,直径在2米左右,可以作为中国大飞机发动机的风扇部件,这也是中国几十年来,第一次报道复合材料风扇叶片,而世界各国先进客机使用的先进大涵道比涡轮风扇发动机,报道的首当其冲就是风扇,除了风扇叶片尺寸足够大,视觉效果好之外,还有很多深层的原因。

从世界范围来看,彻底搞定大推力民用航空发动机的复合材料风扇叶片的公司,其实只有一家,这就是美国GE公司,这是世界最重磅的航空发动机大魔王,而航空发动机另外两巨头,面对复合材料和风扇的组合,直接败退下来,最惨的是英国罗罗公司,因为研制RB-211三轴发动机出问题,最终导致公司破产,复合材料风扇就是其中之一!

中国研成航发复合材料风扇 仅美国苦工30年获此

研发一款发动机让公司破产,罗罗公司就遭遇这样的惨剧

大家都知道,民用航空发动机要求省油,所以增加外涵道的做功能力至关重要,为此增加涵道比和风扇尺寸是不二选择,为此航空发动机设计师不断增加风扇尺寸,最大增加到了3.4米,和波音737机身一样,就鸟撞失败的英国RB-211发动机来说,真是一个惨痛的教训。

RB211采用一级跨声速风扇,无进口导流叶片,增压比为1.5,风扇转子由33片钛合金叶片、钛合金轮盘、传动轴与保持轴等组成,重约380kg,外径2.16m,叶片长0.7m,在叶高2/3处有减振凸台,风扇转子转速为3860r/min,每个叶片产生的离心力约为550kN,巨大尺寸的风扇约产生全部推力的3/4,这就是世界发动机厂特别重视风扇的原因!

中国研成航发复合材料风扇 仅美国苦工30年获此

为了让风扇用上复合材料,美国人努力了30年!

而在研制之初,英国罗罗公司设计师采用了碳纤维复合材料制造风扇叶片,具有多种优点,材料轻,振动小,颤振特性好,但是谁都想不到,一只小鸟击碎了英国人的美梦,鸟撞试验中风扇开裂解体,最终没有通过发动机适航条例,所以罗罗公司不得不重头使用钛合金制造风扇叶片,重量大大增加,但是通过了!

英国人在风扇玩复合材料失败之后,从此绕路走,他们从70年代的RB-211发动机到后来的TRENT发动机,都不再考虑复合材料这个选项,全部使用空心钛合金,效果也不错,美国PW发动机公司也如出一辙,不给自己惹麻烦,但是大魔王GE公司则不吃这一套,既然有强大的性能优势,那就迎头赶上!

中国研成航发复合材料风扇 仅美国苦工30年获此

波音777的成功大部分要归功于GE公司的巨无霸发动机GE90

GE公司从上世纪60年代和英国罗罗公司同步开发复合材料风扇技术,TF-39发动机和英国罗罗公司RB-211一样鸟撞失败,连0.68公斤鸟撞考试都没有通过,但是GE公司并没有像英国罗罗公司一样,从此放弃,而是不断加大投资力度,一点点尝试,先后在F103(风扇叶片)、QC-SEE(风扇叶片),复合材料风扇叶片的UDF项目上不断努力,而且通过了吞鸟3.63公斤,远超适航条例的1.6公斤!

最终在90年代中期,终于在GE90发动机上攻克难关,在波音-777飞机发动机选型中,由于GE公司发动机架构先进,而且采用了超大型复合材料风扇叶片,比竞争对手更省油,而且潜力更大,在多次竞标中,轻松取得了对罗罗公司和PW公司的优势!在公众对复材风扇最担心的鸟撞问题,GE90发动机取得了无与伦比的优势,通过了3.62公斤模拟大鸟撞击试验,而且装机飞行的波音-777飞机也遭遇到30多次鸟撞,但是都没有造成机毁人亡的悲剧,最大一次遭受1.362公斤鸟撞,而发动机仍然完好,没有停车,继续飞行!

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