陈光/文
普惠公司在以往的民用、军用发动机中,高压涡轮一般均采用二级,例如JT9D、PW2000、PW4000和F100等,有普惠参与研制的V2500高压涡轮也采用二级;但是它在近期发展的军民用发动机如F119、PW6000却采用了单级高压涡轮,PW8000的高压涡轮沿用了F119的单级设计,并采用了它的一些技术,使结构简单、重量轻。
通常,传动高增压比高压压气机的高压涡轮工作负荷大,如采用单级会使涡轮在超负荷下工作,使效率低。例如,F119的高压涡轮
采用单级时,与双级相比,效率约低4%,显然这是不合适的。为此,普惠公司在气动设计中采取一些措施,使单级涡轮效率仅比双级的低1%~2%。在PW8000的单级高压涡轮中,采用了F119的技术,使效率降低不多,却使结构简单得多。
另外,高压涡轮工作叶片采用了已被PW4098发动机验证过的钇基单晶材料铸成,这种材料高温性能较好,不需在叶片表面喷涂陶瓷隔热材料。
综合特点
综上所述,PW8000发动机具有下述特点:(1)级数少、件数少。由于采用了齿轮传动的风扇、高平均级压比的高压压气机和单级高
压涡轮,使总的级数仅有13级,这是当前大型民用发动机中,不仅总压比高,级数也是最少的,参见表3。这样,发动机叶片数少,总的零件数少,不仅使发动机长度短、重量轻、成本低,而且
可靠性高,维修性好。
(2)耗油率低。由于涵道比高(11.0)、总压比(40.0)高,使推进效率与热效率均较高,耗油率比用于同类飞机的其他发动机低9%左右。
(3)噪声低。由于涵道比高,加上风扇叶尖的周向速度低(324m/s),因此发动机的噪声可降低30dB,低于FAR35部第3阶段的限制值。
(4)排污低。由于采用了较先进的燃烧室,排放污染物可降低40%,低于ICAO最新的规定值。
(5)使用成本低。发动机的直接使用成本 DOC据普惠公司分析可低8%~10%,对于一架双发飞机每年可节约6万美元。
图、几型发动机的总压比、级数
研制计划
普惠公司已组建了PW8000的研制小组,初步设计已经开始,详细设计始于1998年6月1日,原计划在10个月后,对这种第1代齿轮传动风扇的高涵道比涡轮风扇发动机进行首次试车,调整试车计划用20个月,然后定型取得适航证,最早将在2002年投入使用。
但后来关于PW8000发动机研制情况再未见过报道,在2005年普惠的产品网站中,也未列出PW8000,似乎研制计划受到挫折,分析其原因,可能原设计指标太高(高压压气机平均级压比高达1.6437)以及高速高功率减速器还未达到实用阶段之故。
进入21世纪后,为适应绿色航空的要求,普惠公司再次提出要发展齿轮传动风扇的高涵道比涡扇发动机,并命名为“齿轮传动风扇”GTF发动机,后于2008年改称“洁净发动机”PW1000G。
閱讀更多 航空之家 的文章
