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揭开C919大型客机发动机“神秘面纱”!

时间:2015年11月11日 16:11    来源:
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    C919大型客机下线的那一天,很多人肯定也注意到了标记了LEAP标志的两台硕大发动机,作为C919大型客机的心脏,LEAP-1C到底多神秘,你想知道吗?

  想要了解LEAP系列发动机,不得不提它的“出身”——CFM国际公司,以及“兄弟”CFM56发动机。

  在众多的航空发动机生产厂商中,CFM国际(CFM International)公司是一匹“黑马”。在全球民用发动机市场被美国普惠、英国罗罗和美国通用电气(GE)“三分天下”的大环境下,CFM国际公司股东方之一——斯奈克玛公司认识到:中等推力的低油耗、高可靠性和环保性能出色的高涵道比涡轮风扇发动机,在飞机制造的未来市场中,拥有潜力巨大。可是,研制高涵道比涡扇发动机必须满足非常高的可靠性和效率要求,更要命的是研发这样的发动机还必须承担它高昂的研制费以及随之而来的巨大风险。而当时GE公司正试图扩大民用发动机产品系列,以夺取被普惠公司主导的民用发动机市场。这些因素,最终促成斯奈克玛公司与GE公司的合作。

  1971年3月, 斯奈克玛与GE签订合作研制100千牛级高涵道比发动机的初步协议。到1971 年双方同意组成一家称为 CFM 国际的合资公司主管新型发动机的研制和销售。1974年CFM国际公司正式成立。经过5年的努力,完成了推力100千牛级的高涵道比发动机CFM 56的研制。

  CFM56可谓迄今为止国际上最成功的发动机型号之一,已发展出了6个系列、28个型号,其推力覆盖了71~151 千牛,成为包括新一代波音737、空客A320系列、A340等22个型号飞机的动力。而LEAP-X发动机则是CFM国际公司推出的用于替换目前单通道大型客机动力装置的新型航空发动机系列。按照研制计划,LEAP-X的燃油消耗可减少16%,氮氧化物排放量不足其60%,且更为安静。

  C919大型客机若想赢得更多客户,必须降低日常的运营维护成本,以使客户获得最大实惠。相比于其他发动机,LEAP-X运营成本可以比其他发动机降低15%,这是一项巨大的优势,这也是中国商飞公司最终选定LEAP-X系列发动机作为动力装置的最重要原因。

  LEAP-1C发动机是LEAP-X系列中专门为C919大型客机而开发的型号,经过多年的打磨和一系列的试验,LEAP-1C发动机的性能已经基本确定。相比而言,LEAP-1C具有比现役同级别飞机发动机耗油率降低约 13%;排放比ICAO(国际民航组织)CAEP 6 标准限值低50%;噪声比ICAO STAGE 4(四级标准) 低7~8EPNdB(有效感觉噪音分贝)的性能特点。

  当然CFM国际公司,在LEAP-1C发动机上,还采用了一些新技术。

  3D-RTM 复合材料风扇是一项在发动机制造行业中首次使用的技术,由于大涵道比涡扇发动机风扇直径和重量较大,LEAP-X系列发动机风扇叶片和机匣均采用了斯奈克玛公司经过多年研制的三维编织树脂传递成形(RMT)技术,这使风扇在提高抗外物打击能留的同时,大大减轻重量。发动机风扇叶片前缘还采用钛金属,并使用宽弦、3D气动设计,进一步改善进气效率,加大进气流量,降低进气噪声。

  O型结构、电驱动反推系统是LEAP-1C发动机上所采用的新尝试。“O-Duct”结构,反推力结构组件与吊挂相连采用的是滑轨形式,取消了下侧中间的锁扣装置。阻气门的运动机构与传统结构相比,阻力杆不再暴露在外涵道气流中,从而具备更好的气动性能,同时由于去掉了下侧分墙结构,使得外涵道里的气动阻力更小,减少了气动损失和重量。

  最新一代双通道全权限数字电子控制器(FADEC),被LEAP-1C 发动机控制系统所采用。它的应用实现了发动机推力管理、反推力控制、过渡态控制、变几何控制、起动/点火/停车控制、超温和超速保护、驾驶舱指示和告警、发动机状态监控、故障诊断、限时派遣、软件可现场加载等功能,同时综合了传统的发动机振动监控功能和先进的发动机健康管理系统功能,此外,FADEC 的控制功能软件设计保障等级为A 级,也增加了运用中的安全系数。

  LEAP-1C发动机短舱与飞机吊挂设计采用一体化集成技术,这个设计的最大优点就是能够降低飞机重量,并减少油耗。另外,根据C919大型客机特点,LEAP-1C 系列发动机前安装节采用非传统设计,取消了传统的独立安装座,在飞机的吊挂前端集成,设计理念超前,也为装配工作提供了更大的便利。

  C919大型客机总装下线的同时,LEAP-1C发动机也终于“露出真容”,相信随着C919大型客机研制的进一步推进,中国商飞与CFM国际将跨入合作的一个新阶段。

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