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A380动力,遄达900

(2006-07-18 21:50:33)
A380动力,遄达900
 
    Trent 900 Engine for A380
    罗-罗公司研制的遄达900是A380的启动发动机之一,将于2006年春天在新加坡航空公司首先使用。作为下一代大型客机引擎的代表之一,其发展背景、部件技术、性能特点、研制历程和预售情况,都是业内外关注的焦点。
   
    遄达900是罗-罗公司迄今研制的遄达系列中性能最好的发动机,是为满足新型超大运输量的A380而设计的三转子发动机。早在1996年,空中客车工业公司就提出要研制下一代于 2000年以后投入营运的大型四发客机A3XX(即A380),所需发动机的推力要求大于波音747-400发动机的推力而小于波音777发动机的推力,且耗油率要低,以便降低直接使用成本10%左右。当时并没有能满足这一要求的发动机。为此,罗-罗公司在遄达800系列的基础上衍生发展,推出了遄达900;而普-惠和GE也携手组建"发动机联盟",共同发展GP7000,以期分享A380 带来的巨大利润。遄达900的先进技术都是水到渠成的积累和衍变。事实证明这样的设计方法比从"一片空白"的全新设计要更快捷、更实用。

    主要部件和系统技术
    优良的发动机性能源于先进的部件技术,以及各部件协调稳定的工作。遄达900的部件技术源于罗-罗公司研制RB211和遄达系列时积累的成功经验和在此基础上得到使用验证的技术。
风扇 遄达900的风扇直径为2.95米,采用三维气动技术设计,并在遄达8104发动机上证明成功;使用钛合金部件保证了耐久性,而且也减轻了重量;风扇叶片为扩散连接、超塑性成型的中空带加强桁条、带半月形前缘的宽弦后掠叶片。风扇叶片已经通过了吸鸟试验,包括在发动机上进行的试验史无前例的2.5千克群鸟的吸入试验。大尺寸的后掠风扇叶片有很多优势,如,可设计较低风扇的转速,降低噪声和减轻重量,改进气动特性,以及增强抗外物损伤。
压气机 8级中压和6级高压压气机,这是直接从遄达800按0.9的比例缩小而成,以减少核心机的空气流量,同时提高涵道比并满足推力的要求。8级中压压气机的压比为5.81,平均级压比为1.25,6级高压压气机压比为4.37,平均级压比为1.28。这样级数虽然较多,但是工作较为平稳。中压压气机前三排静叶可调节,高压则没有可调静叶,整个压气机全部按三维气动技术设计叶片。三排可调静叶后的压气机机匣全部做成了双层,外层机匣作为承力构件传递负荷,内层机匣仅作为气流通道的外壁。
燃烧室 遄达900的燃烧室继承了罗-罗公司低氮氧化物和简单易维护的单环浮壁式燃烧室的特点,采用20个环状燃烧室喷嘴雾化喷油。火焰筒的头部采用C1023镍基合金铸造而成,火焰筒壁上的冷却孔是激光钻成的斜孔,孔深较长,加强了对流冷却效果;斜孔又使冷却空气进入火焰筒时,沿火焰筒壁面上形成冷却用的空气膜,再用激光钻孔提高了孔位置与孔径的精确度,因而能精确地在火焰筒各个孔中分配冷却空气流量,以提高冷却效果。另外,在火焰筒内壁面上还采用了隔热涂层,以进一步降低火焰筒壁的温度。
高、中压涡轮 高、中压涡轮和遄达800的几何尺寸基本相同,但是由于对应的压气机的直径减少,为维持相同的叶尖切线速度,中、高压涡轮的转速比遄达800的要高,减少了气动负荷,因而可提高涡轮的效率。高压涡轮导向叶片、工作叶片、中压涡轮导向叶片均用罗-罗公司的第三代单晶材料制造。高、中压涡轮的工作叶片均带冠,可提高效率,也可使性能恶化减缓。
低压涡轮 仍然采用遄达800的5级低压结构,机匣内径也与遄达800一样,但是由于流量减少了,叶片高度也随之降低,这样叶片的平均高度距中心线的距离加大,减少了叶片的气动负荷,从而也使效率略有提高。另外,所有涡轮叶片也都使用三维气动技术设计。涡轮叶片的加工采用罗-罗公司专利发明的端壁靠模技术,该技术进一步使流过发动机的气流变得平滑。这些都有助于提高功率供给效率。
遄达900的FADEC(全权限数字式电子控制系统)系统和遄达800的相同,正常情况下,发动机的起动是利用FADEC的自动起动程序来完成的,此外还具有人工控制的功能,可由驾驶员控制起动过程。
    综上可见,遄达900虽然是高技术产品,但它的高技术是经过罗-罗其他系列各型发动机验证的技术。
   
    性能特点和技术数据
    遄达900的涵道比高达8.7~8.5,这是遄达系列从未使用过的(遄达800的涵道比为6左右,遄达700则不到5)。高涵道比发动机油耗将降低,但同时也因尺寸增大,带来重量增加;起飞时,遄达900的总压比为37~39。其几何尺寸:长度为4.55米,风扇直径为2.95米,基本发动机重量为 6442千克。
    罗-罗公司研制了两种不同推力级的遄达900,一是推力为311千牛的遄达970,二是推力为340千牛的遄达977。按照罗-罗公司提供的资料,遄达 900的初始推力范围是311千牛至340千牛。推力范围内的发动机采用完全相同的部件,其实此发动机最大推力可达到362千牛,但初始取证最大推力仅 355千牛,而在发展试验过程中推力曾达到413千牛。
    遄达900采用的是三转子结构,这是罗-罗公司自RB211就开始使用的特色技术,较之双转子的结构,它的主要优点是,每个转子均可在各自的最佳转速下工作,使级数少,压缩效率提高;采用对转式高压系统,这是遄达系列前几款发动机所没有采用的,但"飞马"、RB211和EJ200等发动机上已积累了超过 600万小时的经验,这样的系统有利于提高效率减轻重量;高压压气机级数少,减少了起动功率,起动后加速性好;在总增压比和涡轮进口温度一定的情况下,高压涡轮工作转速较高,使进入叶片的空气相对温度较低,一般比双转子结构低27℃~55℃,此外,还可降低进场着陆的噪声。
    遄达900是一款环境友好航空发动机,其噪声水平将符合伦敦QC1和QC2要求,而排气污染则满足CAEP6规定的裕度;已验证遄达900的耗油率低于公司设定的1%的目标。
 
    国际合作
    来自亚洲、欧洲和美国的多家公司作为风险共担、利润共享的合作伙伴(RRSP)参与了遄达900项目的发展,主要包括:意大利菲亚特航空公司负责主齿轮箱,西班牙ITP公司负责低压涡轮部件,美国古得里奇公司负责后掠风扇和内部传感器,美国汉胜公司负责FADEC系统,美国霍尼韦尔公司负责空气动力附件、防冰加热阀、涡轮冷却系统、空中起动装置,瑞典沃尔沃公司负责中压压气机部件,日本丸红公司也是其成员之一。还有负责燃烧室的韩国三星航空公司、生产涡轮叶片和发动机轴的日本石川岛播磨重工业公司、制造附件和涡轮组件的川崎重工业公司也加入了遄达900的"项目同盟"。
 
    研制进度和预售情况
    罗-罗公司于2001年2月正式启动遄达900计划,在2003年3月18日首次进行遄达900试车,推力就达到了391千牛,取得首次连续试车成功,至目前试车超过950小时1500循环,在试车过程中推力曾达到413千牛;2004年3月罗-罗公司向空客交付了首台遄达900;2004年5月高空模拟试验在以A340-300为飞行平台上进行,已完成9次以上飞行,超过16小时,初步试飞结果表明发动机运行达标;2004年6月成功进行了大鸟撞击试验,再次试验中,约2.5千克的鸟被吞入,2004年7月成功进行了叶片脱开的包容性试验;2004年10月 遄达900按计划取证。
    目前,A380共有11家航空公司129架固定订货,50架意向订货:新加坡航空公司固定订货10架,意向15架;维珍航空公司固定订货5架,意向6架;快达航空公司固定订货12架;汉莎航空公司固定订货15架,意向10架。以上这几家航空公司选择的是遄达900,占A380发动机市场的48%。
 
以上转载来自“空管在线(www.xmatc.com)”并遵循“Creative Commons之署名-非派生作品-非商业用途”授权级别
 
A380动力,遄达900
 
A380动力,遄达900
 
此外,很少有人知道….
飞机起飞时,A380上四台遄达900发动机提供的推力相当于3500辆家用轿车的动力。
遄达900发动机的中空钛风扇叶片长近10英尺,每秒吸入的空气量超过1.25吨。当空气离开发动机后部的喷嘴时,其速度已将近1000英里/小时(1,600公里/小时)。
发动机核心部位温度高达太阳表面温度的一半。
发动机高压系统中叶片以12,500转/分的高速旋转,叶片端速达到1,200英里/小时(2,000公里/小时)。
飞机起飞时,遄达900发动机中70个高压涡轮叶片产生的动力均超过800马力,比F1方程式赛车的动力还大。
直径长达116英寸的风扇以将近3,000转/分的高速运转,叶片端速是音速的1.5倍。
遄达900发动机由大约20,000个部件构成。
 
以下3张图片是A340-300发动机飞行试验台,2号发动机吊架安装的就是遄达900(对比另外3台CFM56-5C),注意这架A343试验台没有机身主起落架。
A380动力,遄达900
 
A380动力,遄达900
 
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