羅羅于2014年發(fā)布了他們的下一代航空大型發(fā)動機(jī)，其中鈦合金空心風(fēng)扇葉片是羅羅的核心技術(shù)之一。

他們花費(fèi)了十年時(shí)間才最終得到一個(gè)穩(wěn)定的、能滿足精度要求的生產(chǎn)工藝，并最終得到非常輕巧但極其堅(jiān)固的設(shè)計(jì)。近日，羅羅官方發(fā)布了風(fēng)扇制造的工藝。

制造一個(gè)風(fēng)扇葉片涉及80多種工藝步驟

在溫度近1000℃的熔爐中，用氬氣使三片連接在一起的鈦板膨脹，精確成形。

隨著外側(cè)兩片鈦板膨脹，中間層伸展成為內(nèi)核結(jié)構(gòu)，使中空葉片具備非凡強(qiáng)度。

觀測數(shù)百萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，測量精度達(dá)40微米，相當(dāng)于人類頭發(fā)直徑的一半。

機(jī)器人拋光并進(jìn)行掃描，通過三維虛擬模型，檢測葉片上是否存在任何差異。

碳/鈦合金復(fù)合材料風(fēng)扇系統(tǒng)

經(jīng)過這么多年的發(fā)展，我們知道飛機(jī)氣動性能優(yōu)化的空間已非常有限， 大家把關(guān)注的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到如何進(jìn)一步提升發(fā)動機(jī)的推進(jìn)和燃燒效率上。

羅羅公司通過開展Advance和UltraFan項(xiàng)目，有望在未來幾年實(shí)現(xiàn)民用發(fā)動機(jī)的重大技術(shù)突破。

Advance項(xiàng)目

在Advance項(xiàng)目下，羅羅公司計(jì)劃用全新研發(fā)的增壓比超過60的高壓核心機(jī)打造下一代渦扇發(fā)動機(jī)系列。預(yù)期在2020年投入使用的Advance發(fā)動機(jī)的涵道比將超過11, 燃油消耗率比目前的遄達(dá)700至少降低20%。

UltraFan將在Advance核心機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)中壓渦輪設(shè)計(jì)，通過齒輪系統(tǒng)來驅(qū)動風(fēng)扇。

預(yù)期 2025 年以后投入使用的UltraFan發(fā)動機(jī)在采用齒輪驅(qū)動可變槳距風(fēng)扇后，其總增壓比達(dá)到70，涵道比有望達(dá)到15，燃油消耗率將比遄達(dá)700至少降低 25%。

UltraFan發(fā)動機(jī)到底有多牛

UltraFan（超扇）發(fā)動機(jī)的CTi風(fēng)扇系統(tǒng)，采用碳纖維/鈦合金風(fēng)扇葉片和復(fù)合材料機(jī)罩，每架飛機(jī)可減重1500磅（680kg），相當(dāng)于多載七名乘客而不增加成本。

超扇發(fā)動機(jī)的變速設(shè)計(jì)，將為未來的大推力、高涵道比發(fā)動機(jī)提供有效動力。

“綠”不僅表現(xiàn)在碳纖維/鈦合金風(fēng)扇葉片的材料基色，更意味著它的節(jié)能環(huán)保效果：節(jié)油、減排、降噪。

超扇發(fā)動機(jī)的燃油消耗和排放將比目前的遄達(dá)700發(fā)動機(jī)降低25%，也是環(huán)境友好發(fā)動機(jī)（EFE）驗(yàn)證計(jì)劃的基礎(chǔ)技術(shù)。

由于風(fēng)扇增壓比很低，采用變槳距控制以使其在非設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速不發(fā)生失速和顫振，采用傾斜和掠形出口導(dǎo)向葉片并進(jìn)行吸聲處理，能夠有效降低噪聲。

超扇發(fā)動機(jī)短艙是一種帶出口導(dǎo)向葉片支撐的懸臂短艙，這種設(shè)計(jì)去掉了反推力裝置，大大減輕發(fā)動機(jī)重量。

去掉反推力裝置還可減小進(jìn)排氣損失，進(jìn)一步降低噪聲水平。

超扇發(fā)動機(jī)的核心設(shè)計(jì)之一“動力齒輪箱”，日前已在德國完成臺架實(shí)驗(yàn)，輸出效率達(dá)到7萬馬力，這是該項(xiàng)目的又一個(gè)重要里程碑。

動力齒輪箱的設(shè)計(jì)輸出功率將達(dá)10萬馬力，世界上最大的齒輪傳動渦扇發(fā)動機(jī)即將面世。

UltraFan于2014年在美國亞利桑那州的試驗(yàn)基地，搭載在波音747-200飛行平臺的遄達(dá)1000發(fā)動機(jī)上完成了第一次飛行試驗(yàn)。

在美國的試驗(yàn)表明風(fēng)扇性能表現(xiàn)良好，這是該項(xiàng)目的第一個(gè)重要里程碑。

風(fēng)扇葉尖處安裝有光纖傳感器，以監(jiān)控風(fēng)扇的健康狀態(tài)。

羅羅每年投資于研發(fā)的經(jīng)費(fèi)為12億到13億英鎊。

超扇發(fā)動機(jī)計(jì)劃于2025年投入使用，目前普惠的齒輪渦扇發(fā)動機(jī)GTF已為空客A320neo、龐巴迪C系列、三菱噴氣MRJ、俄羅斯MC-21和安博威E噴氣-E2提供動力，民用航空發(fā)動機(jī)的革命性時(shí)代即將到來。