波音787为什么不用GE90发动机?

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飞机发动机讲求的是够用就好,而不在于大推力。给波音787装载GE90,就好比给一辆小polo装一台六缸大排量发动机,完全用不着。反而发动机的自身重量会增加了飞机的油耗,起到适得其反的效果。

GE90是目前世界上已经投入商业运营的推力最大尺寸最大的航空发动机,它的单台最大推力可达52吨,而且曾经在地面台架试验中达到过58吨的推力,创造了吉尼斯世界纪录。GE90的直径达到了3.4米,和波音737的机身相当。GE90是波音777-300ER和波音777-200LR唯一的动力选择。

而波音给787的定位是中型远程客机,个头比波音777要小一个档次,比较两者的最大起飞重量就能一目了然。波音777-300ER的最大起飞重量为350吨,而波音787-9和787-10的最大起飞重量仅为250吨,因而787在载客量载货量方面自然是要比777逊色许多。

因此波音给787配备的引擎,它的最大推力自然不需要像GE90这么大的。况且如果把GE90发动机装在波音787上的话,由于GE90直径过大,装在787上就会离地面过近,存在起降时被地面剐蹭的风险。

目前,波音787的动力选择有两种:

一种是GEnx发动机,这是一款先进的双转子轴流式大涵道涡轮风扇发动机,从GE90衍伸而来。GEnx的单台最大推力约34吨,GEnx同时可使用在波音747-8上。下图中发动机外壳的锯齿形状据说可以降低发动机的噪音。

还有一种是罗罗公司的Trent1000发动机,这款发动机由罗罗Trent系列的早期型号发展而来,波音公司生产的第一架787飞机搭载的就是这款发动机。Trent1000发动机的单台最大推力约为35吨。不过今年以来Trent1000被发现压气机叶片出现裂纹等问题导致多家配备了该型号发动机的航司的波音787停飞。


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波音787搭载的GEnx更为先进和高效。GEnx为了满足21世纪“绿色航空”的要求,在GE90的基础上历经4次技术提升,让GEnx实现低耗油率,低排放、低噪音和较低的运营成本。从下图中我们可以看到GEnx巡航耗油率比777搭载的GE90-94B低6.9%。

图、GEnx在GE90-76B基础上完成4次技术提升

划时代的航发产品——GE90

GE90-115B是保持吉尼斯世界纪录的世界推力最高民航发动机,整个GE90家族可谓是划时代的产品。其采用单级大直径宽弦复合材料风扇叶片,极大的减轻了风扇组件重量。GE90的10级高压压气机具有23的压比,核心机也非常庞大。它还采用GE独创的双环腔低污染燃烧室,这能有效降低氮化物排放并提升发动机的耐久性。

长江后浪推前浪,GEnx在GE90的基础上再度进化。

GEnx是通用电气公为787研制的高涵道比、高总压比、低油耗、低污染、低噪音全新发动机。GEnx应用了双环径向分级燃烧室,可以让氮化物排放比国际标准值低50%。GEnx的高压压气机叶片使用三元流设计,并使用第二代双环径向分级燃烧室,不仅能减小低压涡轮叶尖间隙,还能提升低压涡轮效率。GEnx的高压压气机减为9级,低压涡轮叶片采使用小稠度叶形,并全面搭载第三代全权数字发动机控制系统。GEnx还获得了747-8的青睐,相比747-400,GEnx能让油耗减少15%,二氧化碳排放同样减少15%,可谓巨大的进步。

相比于1995年11月投入商业运营的GE90,GEnx在其基础之上应用了多项突破性技术。随着时间的推移,通用电气也为新一代777X准备好了GE9X,对于它我们值得更加期待。


航空之家


波音787是波音最新的中大型客机,是航空史上首架超远程中型客机,作为世界上第一架大量采用复合材料的客机,是一款250座级双发客机。B787客机最大特点是大量采用先进复合材料建造飞机骨架、超低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境。




GE-90最初是GE航空为大型双发客机波音777研制的,采用碳纤维叶片,其也是世界上推力最大的和进气口直径最大(现役)的商用航空发动机。GE90-115B这一型号也是吉尼斯世界纪录记载的世界上推力最大的航空发动机,地面台架试验中曾经达到过56.9吨的最大推力。GE90的最大特点之一就是拥有非常大的进气口,以及弯曲的碳纤维风扇叶片,相比其他的钛合金叶片质量更轻,效率更高。其发动机直径比波音737的机身直径还大,是B777-200LR/300ER/F超远程客机的唯一动力选择。共有330/410/480/510KN四个推力等级型号。

目前主流客机的推重比一般在0.2--0.3之间,解释一下推重比就是飞机在海平面的最大起飞重量和发动机的总推力的比值,是衡量飞机性能表现的一个比值,由于客机对机动性要求不高,其次机翼升力大,所以目前主流的客机的推重比一般在0.2--0.3之间(个别客机超过了0.3),以目前的B787-8(简称B788)来说,其最大起飞重量230吨,装备两台推力28吨的大推力航空发动机,其推重比是0.24,符合客机推重比标准。再看一下B787系列的已经交付的789客机,B789的最大起飞重量是250吨,推重比是0.256,也符合客机推重比标准。

目前B777客机所有型号都可以选装GE-90发动机,其推重比也都在0.27---0.293之间,也都复合客机推力标准。如果将GE-90推力最小的77B装在788客机上是0.291装在789上是0.268,推力最大的115B装在788上是0.44,装在789上是0.408,虽然推力最小的77B推重比在0.3以内,但是对于787来说还是太大了,而且787装配的GENX就是基于GE-90而来的小推力改进版本,由于研发时间更新所以更省油,噪音更低,更环保,经济性更高,也更受航空公司欢迎。


说到底还是环保和经济性问题,就像一辆新汽车宁愿选择一款新研发的小推力发动机也绝不会去选择一款十年前研发的大推力发动机一个道理,再一个GE-90发动机装载B787身上也不协调啊太突兀了,就像GE-90装在747客机上一样突兀。


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