动态·罗罗下一代航空发动机 采用碳纤维/钛合金风扇叶片和复合材料机罩 2025年使用

罗罗于2014年发布了他们的下一代航空大型发动机，其中钛合金空心风扇叶片是罗罗的核心技术之一。

他们花费了十年时间才最终得到一个稳定的、能满足精度要求的生产工艺，并最终得到非常轻巧但极其坚固的设计。近日，罗罗官方发布了风扇制造的工艺。

制造一个风扇叶片涉及80多种工艺步骤

在温度近1000℃的熔炉中，用氩气使三片连接在一起的钛板膨胀，精确成形。

随着外侧两片钛板膨胀，中间层伸展成为内核结构，使中空叶片具备非凡强度。

观测数百万个数据点，测量精度达40微米，相当于人类头发直径的一半。

机器人抛光并进行扫描，通过三维虚拟模型，检测叶片上是否存在任何差异。

碳/钛合金复合材料风扇系统

经过这么多年的发展，我们知道飞机气动性能优化的空间已非常有限, 大家把关注的焦点转移到如何进一步提升发动机的推进和燃烧效率上。

罗罗公司通过开展Advance和UltraFan项目，有望在未来几年实现民用发动机的重大技术突破。

Advance项目

在Advance项目下，罗罗公司计划用全新研发的增压比超过60的高压核心机打造下一代涡扇发动机系列。预期在2020年投入使用的Advance发动机的涵道比将超过11, 燃油消耗率比目前的遄达700至少降低20%。 

UltraFan将在Advance核心机的基础上，进一步改进中压涡轮设计，通过齿轮系统来驱动风扇。

预期 2025 年以后投入使用的UltraFan发动机在采用齿轮驱动可变桨距风扇后，其总增压比达到70，涵道比有望达到15，燃油消耗率将比遄达700至少降低 25%。

UltraFan发动机到底有多牛

UltraFan（超扇）发动机的CTi风扇系统，采用碳纤维/钛合金风扇叶片和复合材料机罩，每架飞机可减重1500磅（680kg），相当于多载七名乘客而不增加成本。

超扇发动机的变速设计，将为未来的大推力、高涵道比发动机提供有效动力。

“绿”不仅表现在碳纤维/钛合金风扇叶片的材料基色，更意味着它的节能环保效果：节油、减排、降噪。

超扇发动机的燃油消耗和排放将比目前的遄达700发动机降低25%，也是环境友好发动机（EFE）验证计划的基础技术。

由于风扇增压比很低，采用变桨距控制以使其在非设计转速不发生失速和颤振，采用倾斜和掠形出口导向叶片并进行吸声处理，能够有效降低噪声。

超扇发动机短舱是一种带出口导向叶片支撑的悬臂短舱，这种设计去掉了反推力装置，大大减轻发动机重量。

去掉反推力装置还可减小进排气损失，进一步降低噪声水平。

超扇发动机的核心设计之一“动力齿轮箱”，日前已在德国完成台架实验，输出效率达到7万马力，这是该项目的又一个重要里程碑。

动力齿轮箱的设计输出功率将达10万马力，世界上最大的齿轮传动涡扇发动机即将面世。

UltraFan于2014年在美国亚利桑那州的试验基地，搭载在波音747-200飞行平台的遄达1000发动机上完成了第一次飞行试验。

在美国的试验表明风扇性能表现良好，这是该项目的第一个重要里程碑。

风扇叶尖处安装有光纤传感器，以监控风扇的健康状态。

罗罗每年投资于研发的经费为12亿到13亿英镑。

超扇发动机计划于2025年投入使用，目前普惠的齿轮涡扇发动机GTF已为空客A320neo、庞巴迪C系列、三菱喷气MRJ、俄罗斯MC-21和安博威E喷气-E2提供动力，民用航空发动机的革命性时代即将到来。

来源：航空微读

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