■ 晏武英/中國(guó)航發(fā)研究院
盡管航空電動(dòng)推進(jìn)技術(shù)發(fā)展很快,但發(fā)動(dòng)機(jī)制造商堅(jiān)持認(rèn)為,燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是航空器的動(dòng)力裝置。隨著自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、超大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫復(fù)合材料、增材制造和其他一些技術(shù)取得進(jìn)展,軍民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展軌跡逐步成形,未來(lái)十年的發(fā)展景象在2018年會(huì)變得更加明晰。
對(duì)于未來(lái)軍用作戰(zhàn)飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng),2018年的研發(fā)重點(diǎn)會(huì)是GE公司和普惠公司在美國(guó)空軍“自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目”(AETP)下開(kāi)展自適應(yīng)三流道驗(yàn)證機(jī)的組裝競(jìng)賽。該項(xiàng)目于2016年啟動(dòng),目的是推動(dòng)用于第六代戰(zhàn)斗機(jī)自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)成熟,目標(biāo)推力達(dá)到200kN,到2025年左右還可以為F-35戰(zhàn)斗機(jī)提供動(dòng)力替換選項(xiàng)。
為此,美國(guó)空軍打破傳統(tǒng),將2臺(tái)AETP計(jì)劃的驗(yàn)證機(jī)分別命名為XA100和XA101。其中,XA100由GE公司研制,XA101則由普惠公司承擔(dān),字母“A”指代“自適應(yīng)”,放棄了之前用“F”指代“風(fēng)扇”或“渦輪風(fēng)扇”的命名規(guī)則。全新編號(hào)系列不僅凸顯自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比傳統(tǒng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)發(fā)生巨大躍升,同時(shí)也基本明確了自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)將從技術(shù)研發(fā)順利轉(zhuǎn)化為工程型號(hào)。按計(jì)劃,“自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展”(AETD)項(xiàng)目應(yīng)在2017年結(jié)束,GE公司和普惠公司也已經(jīng)分別開(kāi)展自適應(yīng)風(fēng)扇、核心機(jī)等關(guān)鍵部件的試驗(yàn)。
兩家公司接下來(lái)將充分利用在AETD項(xiàng)目中測(cè)試過(guò)的技術(shù),開(kāi)展AETP項(xiàng)目驗(yàn)證機(jī)的詳細(xì)設(shè)計(jì),以期到2019年實(shí)現(xiàn)整機(jī)裝配。此外,美國(guó)空軍還將在2018年啟動(dòng)“支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)能力的先進(jìn)渦輪技術(shù)”(ATTAM)計(jì)劃的第一階段工作,拓展在發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)的技術(shù)驗(yàn)證,以期為六代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)全機(jī)自適應(yīng)控制提供支撐。
美國(guó)空軍于2017年年初完成了B-21“空襲者”遠(yuǎn)程轟炸機(jī)的初步設(shè)計(jì)評(píng)審,計(jì)劃在2018年左右對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審,并開(kāi)始發(fā)圖和制造工作。
作為B-21轟炸機(jī)動(dòng)力的供應(yīng)商,普惠公司一直沒(méi)有公開(kāi)披露有關(guān)該項(xiàng)目發(fā)動(dòng)機(jī)的信息,但隨著設(shè)計(jì)和制造工作的開(kāi)展,2018年將會(huì)成為該項(xiàng)目的重大節(jié)點(diǎn),外界也會(huì)逐步了解其動(dòng)力裝置的進(jìn)展和特點(diǎn)。鑒于該項(xiàng)目的研制周期和進(jìn)度安排,普惠公司的基于成熟發(fā)動(dòng)機(jī)和經(jīng)驗(yàn)證技術(shù)的組合會(huì)成為優(yōu)先選擇。
而對(duì)于現(xiàn)有轟炸機(jī)機(jī)隊(duì),2017年1月美國(guó)空軍一架B-52轟炸機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行中掉落的事故也使得其服役60年的TF33發(fā)動(dòng)機(jī)亟待替換。美國(guó)空軍表示,為B-52H轟炸機(jī)更換發(fā)動(dòng)機(jī)的工作不會(huì)早于2020財(cái)政年度,將會(huì)等到2018財(cái)年國(guó)防預(yù)算通過(guò)之后做出發(fā)布征求意見(jiàn)書(shū)(RFP)的決定。
目前,GE公司、普惠公司和羅羅公司均表示正在積極與美國(guó)空軍接洽,并各自提供已有的商用發(fā)動(dòng)機(jī)衍生機(jī)型或升級(jí)包,以支持B-52轟炸機(jī)服役至2050年。
聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)(UEC)為俄羅斯五代機(jī)研制的“產(chǎn)品30”發(fā)動(dòng)機(jī)(也稱作30號(hào)機(jī))于2017年12月5日安裝在蘇-57原型機(jī)上實(shí)現(xiàn)首飛,2018年將開(kāi)展其第一個(gè)整年的飛行試驗(yàn)。該機(jī)經(jīng)過(guò)近十年的研制,推力達(dá)到178kN,可望從2020年開(kāi)始替換蘇-57過(guò)渡用動(dòng)力裝置AL-41F1。
俄羅斯教練機(jī)動(dòng)力裝置國(guó)產(chǎn)化
聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)還在為雅克-130教練機(jī)研制CM-100發(fā)動(dòng)機(jī),其旗下的禮炮燃?xì)鉁u輪制造科研生產(chǎn)中心正在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方案研發(fā)。該型發(fā)動(dòng)機(jī)研制是在俄羅斯進(jìn)口替代框架下實(shí)施的,旨在裝備將要升級(jí)的雅克-130教練機(jī)。目前,雅克-130配備的是推力為24.5kN的AI-222-25發(fā)動(dòng)機(jī),由俄羅斯和烏克蘭聯(lián)合研制。СМ-100發(fā)動(dòng)機(jī)的推力將達(dá)到29.4kN,穩(wěn)定性也將有較大提升,預(yù)計(jì)2018年生產(chǎn)出首臺(tái)樣機(jī),2019年下半年開(kāi)始飛行測(cè)試。
由石川島播磨重工(IHI)研發(fā)的XF9-1先進(jìn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)正在開(kāi)展核心機(jī)測(cè)試,目標(biāo)是到2030年用于日本國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī),推力為147kN,第一臺(tái)驗(yàn)證機(jī)整機(jī)正在組裝,將在2018年中期完成。核心機(jī)和整機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果將提交給日本政府,供其在2018年下半年決策是用外國(guó)設(shè)計(jì)改進(jìn)的進(jìn)口機(jī)型還是與國(guó)外企業(yè)合作開(kāi)發(fā)一種全新機(jī)型來(lái)替換國(guó)產(chǎn)F-2支援戰(zhàn)斗機(jī)。在2018財(cái)年,日本必須在本土戰(zhàn)斗機(jī)和備選方案中做出選擇。由于日本政府非常希望看見(jiàn)驗(yàn)證機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)試驗(yàn)結(jié)果,所以很有可能在本財(cái)年做出抉擇。
美國(guó)“改進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃”(ITEP)的選型將成為2018年的焦點(diǎn)。用于美國(guó)陸軍UH-60M“黑鷹”和AH-64E“阿帕奇”直升機(jī)的替換動(dòng)力將在本年度做出決定,會(huì)在GE公司的T901和ATEC公司(由霍尼韋爾公司與普惠公司合資)的T900渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)之間選擇獲勝者進(jìn)入工程和制造研發(fā)階段。這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)都是在陸軍2009年啟動(dòng)的“改進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃”(ITEP)下研制,目標(biāo)是相比目前的T700發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率增加50%,耗油率降低25%,同時(shí)降低全生命周期成本。GE公司已經(jīng)完成了T901-GE-900原型機(jī)的測(cè)試,并將繼續(xù)開(kāi)展壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪部件試驗(yàn)。
在民用窄體機(jī)動(dòng)力市場(chǎng),CFM國(guó)際公司和普惠公司的新一輪競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)入白熱化。普惠公司希望2018年能成為PW1000 G齒輪傳動(dòng)式渦扇(GTF)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)折點(diǎn),該發(fā)動(dòng)機(jī)隨空客A320neo和龐巴迪C系列投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)以來(lái),負(fù)面新聞一直不斷。普惠公司希望通過(guò)改進(jìn)部件和軟件等方式來(lái)改善PW1100G和PW1500G的耐久性。普惠公司2017年最終交付了374臺(tái)PW1000G系列發(fā)動(dòng)機(jī)。2018年生產(chǎn)的新發(fā)動(dòng)機(jī)將安裝重新設(shè)計(jì)的燃燒室火焰筒,這也是試圖解決PW1000G熱端部件耐久性問(wèn)題的措施之一。該系列發(fā)動(dòng)機(jī)都在持續(xù)更換改進(jìn)的3號(hào)軸承座封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。普惠公司2018年還面臨向巴航工業(yè)交付PW1900G發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力,巴航工業(yè)的E190-E2于2月28日同時(shí)獲得巴西民航局(ANAC)、美國(guó)聯(lián)邦航空局(FAA)和歐洲航空安全局(EASA)的型號(hào)合格證,并計(jì)劃于4月4日交付啟動(dòng)用戶威德羅航空公司。而加長(zhǎng)型的E195-E2還將在2018年持續(xù)開(kāi)展飛行測(cè)試,最終將在2019年年初取得適航證。
由GE公司和賽峰集團(tuán)平股合資的CFM國(guó)際公司也在支撐空客和波音前所未有的高生產(chǎn)速率方面感到了壓力。在LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)訂單持續(xù)增長(zhǎng)的背景下,CFM國(guó)際公司2018年新年伊始的目標(biāo)是讓有所拖延的生產(chǎn)計(jì)劃重回正軌,并解決部分LEAP-1A渦輪罩環(huán)涂層脫落問(wèn)題。一種耐久性更好的涂層正在進(jìn)行測(cè)試,可望在2018年引入生產(chǎn)。CFM國(guó)際公司2017年共制造了1900臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),其中包括1441臺(tái)CFM56和459臺(tái)LEAP-1A/B發(fā)動(dòng)機(jī),已經(jīng)有超過(guò)100架由LEAP-1A提供動(dòng)力的A320neo和將近50架由LEAP-1B驅(qū)動(dòng)的波音737MAX-8投入運(yùn)營(yíng)。目前95%的零部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)雙源采購(gòu),預(yù)計(jì)到2018年第二季度將達(dá)到100%。CFM國(guó)際公司2017年獲得的CFM56和LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)訂單將近3000臺(tái),這也迫使公司需要進(jìn)一步提高產(chǎn)能,才能滿足空客和波音的交付要求。2018年LEAP產(chǎn)量將增加2.5倍,達(dá)到每周生產(chǎn)24臺(tái),年產(chǎn)1100臺(tái)。目前,CFM國(guó)際公司占到了空客A320neo系列的發(fā)動(dòng)機(jī)訂單的56%,不過(guò)仍有2500架售出的A320neo系列飛機(jī)沒(méi)有選定發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商,普惠公司仍有機(jī)會(huì)縮小差距。
中國(guó)和俄羅斯也在積極研發(fā)本土發(fā)動(dòng)機(jī),與LEAP和PW1000G競(jìng)爭(zhēng)窄體機(jī)動(dòng)力市場(chǎng)。
中國(guó)航發(fā)商發(fā)在2017年12月完成了大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)CJ-1000AX首臺(tái)整機(jī)裝配,將在2018年開(kāi)始地面試車,未來(lái)計(jì)劃作為C919的替換動(dòng)力。同時(shí),CJ-1000AX核心機(jī)實(shí)現(xiàn)了100%設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),初步驗(yàn)證了核心機(jī)各部件及相關(guān)系統(tǒng)的性能、功能和匹配性。
俄羅斯聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)也研發(fā)了PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)用于國(guó)產(chǎn)MC-21客機(jī),作為MC-21原型機(jī)所用PW1400G的替代動(dòng)力。目前PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)正在格羅莫夫試飛院的伊爾-76飛行試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試,在過(guò)去的兩年里已陸續(xù)完成第一和第二階段的飛行試驗(yàn),用來(lái)探索在不同工作條件(高度、速度)以及不同運(yùn)行模式下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能情況。2018年1月開(kāi)始了第三階段飛行測(cè)試,并計(jì)劃年內(nèi)取得適航證。
在寬體機(jī)動(dòng)力市場(chǎng),羅羅公司的遄達(dá)XWB-97、7000和1000 TEN三型發(fā)動(dòng)機(jī)的工作重點(diǎn)也將從研發(fā)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)。這三種發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)和試驗(yàn)是在非常緊湊的時(shí)間表內(nèi)完成的。遄達(dá)1000 TEN和遄達(dá)XWB-97發(fā)動(dòng)機(jī)分別于2017年8月18日和31日獲頒EASA型號(hào)合格證,遄達(dá)7000則在2017年10月驅(qū)動(dòng)空客A330neo實(shí)現(xiàn)首飛。2017年11月,遄達(dá)1000 TEN發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始商業(yè)運(yùn)營(yíng),2018年遄達(dá)XWB-97和遄達(dá)7000也將分別交付用戶,由此帶動(dòng)寬體機(jī)市場(chǎng)開(kāi)始新一輪的搏殺。
對(duì)GE公司來(lái)說(shuō),2018年最大的亮點(diǎn)是GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的首次飛行試驗(yàn)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)推力達(dá)到467.3 kN,風(fēng)扇直徑達(dá)到3.4 m,是全球最大的高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),將用于波音新的777X雙發(fā)遠(yuǎn)程飛機(jī)。GE公司已經(jīng)完成在波音747-400飛行試驗(yàn)臺(tái)上安裝GE9X渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作,并于3月13日首飛。從2016年3月首次運(yùn)轉(zhuǎn)以來(lái),GE已經(jīng)投入5臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)用于地面試驗(yàn),未來(lái)將會(huì)有8臺(tái)試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī),此外還有一個(gè)單獨(dú)的高壓核心機(jī)加入地面試驗(yàn)。按計(jì)劃該發(fā)動(dòng)機(jī)將在2019年年初取得適航證。GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)采用了高壓渦輪(HPT)冷卻空氣流量調(diào)節(jié)技術(shù),碳纖維復(fù)合材料制造風(fēng)扇出口導(dǎo)向葉片(OGV),并采用了陶瓷基復(fù)合材料和增材制造部件。GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)在型號(hào)認(rèn)證中引入了數(shù)字化虛擬測(cè)試技術(shù),并利用Predix大數(shù)據(jù)平臺(tái)為全部14臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)建數(shù)字孿生體,可詳細(xì)了解不同尺寸、使用條件和環(huán)境因素對(duì)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件的影響。
中俄國(guó)際商用飛機(jī)有限責(zé)任公司(CRAIC) 在2017年12月 發(fā) 布了CR929寬體客機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)邀標(biāo)建議書(shū),包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)和短艙,受邀潛在供應(yīng)商將在2018年5月30日前提交建議方案。羅羅公司此前主動(dòng)表示愿為CR929提供動(dòng)力;GE公司也有意在GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上為CR929研制一型合適的動(dòng)力裝置;而中國(guó)航發(fā)和俄羅斯聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)也簽署了協(xié)議,聯(lián)合為CR929開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)初始階段工作。俄羅斯希望以PD-35大涵道比渦扇方案作為聯(lián)合研發(fā)的基礎(chǔ),中方也在開(kāi)展同級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作。
在窄體機(jī)和寬體機(jī)中間,波音公司的新中型飛機(jī)(NMA)預(yù)計(jì)在2018年確定動(dòng)力選型。該機(jī)意在重新奪回波音757和波音767的市場(chǎng),預(yù)計(jì)需要推力為178~222kN的發(fā)動(dòng)機(jī)。GE公司表示新發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)費(fèi)用在25~30億美元之間,必須仔細(xì)評(píng)估新發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)機(jī)會(huì),如果波音選擇2家以上的供應(yīng)商,GE公司將不準(zhǔn)備參與競(jìng)爭(zhēng)。目前普惠公司和羅羅公司都表達(dá)了為NMA提供齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的意愿。
在公務(wù)機(jī)領(lǐng)域,2018年上半年由GE公司Passport發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的龐巴迪“環(huán)球”7000和由普惠公司PW800提供動(dòng)力的灣流G500遠(yuǎn)程噴氣公務(wù)機(jī)將要面世。這兩型發(fā)動(dòng)機(jī)分別代表了兩家公司試圖搶占羅羅公司在高端公務(wù)機(jī)動(dòng)力市場(chǎng)領(lǐng)先位置的決心?;裟犴f爾公司HTF7000系列發(fā)動(dòng)機(jī)中的最新成員HTF7700已經(jīng)通過(guò)適航認(rèn)證,將在2018年隨賽斯納“獎(jiǎng)狀-經(jīng)度”投入使用。HTF7000系列發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行超過(guò)350萬(wàn)飛行小時(shí),交付數(shù)量即將達(dá)到2000臺(tái)?!蔼?jiǎng)狀-經(jīng)度”是該系列發(fā)動(dòng)機(jī)配裝的第6款飛機(jī),前5個(gè)分別是龐巴迪的“挑戰(zhàn)者”300/650、灣流公司的G280和巴航工業(yè)的萊格賽450/500。
賽峰集團(tuán)則在2017年年末遭遇了棘手問(wèn)題。為達(dá)索公司“獵鷹”5X研制的“銀冠”發(fā)動(dòng)機(jī)多次拖延,最終導(dǎo)致達(dá)索公司在12月份宣布取消“獵鷹”5X 項(xiàng)目,希望這不會(huì)對(duì)德事隆的 “獎(jiǎng)狀-半球”飛機(jī)造成影響。后者是一種航程為8334km的大客艙噴氣公務(wù)機(jī),計(jì)劃于2019年首飛,2020年投入使用。達(dá)索取消賽峰發(fā)動(dòng)機(jī)合同后,選擇普惠的PW800發(fā)動(dòng)機(jī)作為全新獵鷹公務(wù)噴氣機(jī)“獵鷹”6X的動(dòng)力。賽峰集團(tuán)在“銀冠”發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目上下了大筆投資,其中包括降低油耗的新技術(shù),但一再遭遇技術(shù)故障,并最終失去了客戶的信任。
PW800成為“獵鷹”6X的動(dòng)力裝置
近年來(lái),超聲速飛機(jī)又重回公眾視野。
美國(guó)Boom超聲速公司宣稱正在研制55座的超聲速飛機(jī),計(jì)劃于2023年服役,希望在2018年為其項(xiàng)目選購(gòu)一型發(fā)動(dòng)機(jī)。初始階段的可行性研究包括現(xiàn)有商用發(fā)動(dòng)機(jī)的改型和為該飛機(jī)全新研制的發(fā)動(dòng)機(jī)。該項(xiàng)目不太可能選用現(xiàn)役的軍用發(fā)動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)方案顯示這款Ma2.2的飛機(jī)將選用3臺(tái)無(wú)加力燃燒室的中等涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
此前,洛克希德-馬丁公司已與Aerion公司合作開(kāi)展了AS2超聲速公務(wù)機(jī)新構(gòu)型的可行性研究,這款12座飛機(jī)的最大巡航速度是Ma1.4,第一架飛機(jī)有望在2023年進(jìn)行試飛,并于2年后投入使用。該飛機(jī)將配裝3臺(tái)由GE公司生產(chǎn)的大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī),GE公司表示發(fā)動(dòng)機(jī)的最終構(gòu)型包括由一型已累計(jì)運(yùn)行“數(shù)十億小時(shí)”的商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)而來(lái)的核心機(jī),暗示可能采用了來(lái)自CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓部件,并將其與針對(duì)超聲速進(jìn)行過(guò)優(yōu)化的新型低壓?jiǎn)卧w相匹配。
GE公司的“先進(jìn)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)”(ATP)是挑戰(zhàn)普惠加拿大公司PT6發(fā)動(dòng)機(jī)的扛鼎之作,2017年12月已經(jīng)在捷克布拉格工廠完成首次地面試車,按進(jìn)度將在2018年驅(qū)動(dòng)賽斯納Denali飛機(jī)實(shí)現(xiàn)首飛。該發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是相對(duì)同級(jí)別的PT6功率提升10%且油耗降低20%,并大量使用增材制造部件,用12個(gè)零件替代了原來(lái)的855個(gè)。而普惠加拿大公司也沒(méi)有躺在榮譽(yù)簿上睡大覺(jué),而是忙著開(kāi)發(fā)PT6的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī),目標(biāo)針對(duì)的是下一代的多型渦槳飛機(jī),包括皮拉圖斯PC-12NG、Daher公司的TBM900、德事隆的“空中國(guó)王”等。改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)功率在1500kW級(jí)別,普惠沒(méi)有披露詳細(xì)信息,但希望在2018年持續(xù)開(kāi)展數(shù)字電子控制和一體化螺旋槳控制器的測(cè)試。
在民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,2018年新進(jìn)入的成員是賽峰的Aneto 1K,這是在RTM322和Tech 3000驗(yàn)證機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)的,計(jì)劃用于萊昂納多集團(tuán)的AW189K超中型雙發(fā)直升機(jī),2018年年底取得適航證。
Aerion公司AS2超聲速公務(wù)機(jī)
美國(guó)空軍在2017年11月發(fā)布了“支持經(jīng)濟(jì)可承受任務(wù)的先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”(ATTAM)計(jì)劃第一階段的跨部門公告(BAA)草案,并于2018年1月發(fā)布了正式公告,投標(biāo)截止日期為3月30日。ATTAM計(jì)劃將延續(xù)之前的“通用經(jīng)濟(jì)可承受先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”(VAATE)計(jì)劃,目標(biāo)是研發(fā)用于下一代大、中、小功率渦軸及軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新性和革命性技術(shù)。第一階段將持續(xù)到2025年,經(jīng)費(fèi)預(yù)計(jì)為7億美元,初始經(jīng)費(fèi)預(yù)計(jì)為1.57億美元。該計(jì)劃是以美國(guó)空軍渦輪技術(shù)為應(yīng)用目標(biāo)、基于能力的技術(shù)研發(fā)規(guī)劃和實(shí)施項(xiàng)目,研發(fā)先進(jìn)渦輪推進(jìn)、動(dòng)力與熱管理技術(shù),并開(kāi)展演示驗(yàn)證及技術(shù)轉(zhuǎn)化,涵蓋了大量現(xiàn)有、新研及未來(lái)的多種軍用平臺(tái)的推進(jìn)、動(dòng)力和熱管理需求。ATTAM是首個(gè)從一開(kāi)始就納入了綜合動(dòng)力與熱管理技術(shù)的計(jì)劃,目標(biāo)是將不同類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率提高10%~30%,推進(jìn)效率提升10%~25%,動(dòng)力和熱管理能力提高20倍。美國(guó)空軍將在四個(gè)主要技術(shù)領(lǐng)域?qū)で蠡A(chǔ)與應(yīng)用研究招標(biāo):推進(jìn)、動(dòng)力與熱管理技術(shù),中小尺寸推進(jìn)技術(shù),保障和經(jīng)濟(jì)可承受性技術(shù),創(chuàng)新結(jié)構(gòu)和技術(shù)。此外,該計(jì)劃還首次將材料與制造技術(shù)、計(jì)算工具分別列為研究領(lǐng)域。子計(jì)劃中包括已經(jīng)啟動(dòng)的“綜合推進(jìn)、動(dòng)力和熱管理”(INPPAT)演示驗(yàn)證項(xiàng)目、開(kāi)展自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)技術(shù)驗(yàn)證的“空中優(yōu)勢(shì)自適應(yīng)推進(jìn)技術(shù)”(ADAPT)計(jì)劃,還增加了渦輪-電推進(jìn)技術(shù)和增壓燃燒概念,為美國(guó)在下一個(gè)十年繼續(xù)占領(lǐng)航空動(dòng)力技術(shù)制高點(diǎn)指引了方向。
在先進(jìn)民用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,2018年對(duì)于羅羅公司正在研發(fā)的下一代直接驅(qū)動(dòng)Advance發(fā)動(dòng)機(jī)和齒輪傳動(dòng)超扇(UltraFan)發(fā)動(dòng)機(jī)將至關(guān)重要。羅羅公司已于2017年12月對(duì)Advance 3核心機(jī)驗(yàn)證機(jī)進(jìn)行了首次試車運(yùn)行,目前在英國(guó)持續(xù)開(kāi)展Advance 3驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn)。盡管還沒(méi)有明確具體用途,但其驗(yàn)證機(jī)所采用的全新核心機(jī)將作為UltraFan發(fā)動(dòng)機(jī)的重要進(jìn)階途徑。與遄達(dá)XWB相比,Advance 3驗(yàn)證機(jī)采用單級(jí)中壓渦輪和2級(jí)高壓渦輪,從而能夠達(dá)到60的高壓比。此外,在驗(yàn)證機(jī)上還對(duì)由陶瓷復(fù)合材料、3D打印部件和貧油燃燒室組成的部件進(jìn)行了測(cè)試。在進(jìn)行Advance 3發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí),羅羅公司同時(shí)在推進(jìn)UltraFan齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)所用的大功率齒輪箱(PGB)驗(yàn)證試驗(yàn),已經(jīng)創(chuàng)紀(jì)錄地實(shí)現(xiàn)了52200 kW功率傳遞,最終將對(duì)功率達(dá)到和超過(guò)74571kW的后續(xù)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估,并在長(zhǎng)度為35m且能應(yīng)用100MW的動(dòng)態(tài)力矩設(shè)備上進(jìn)行試驗(yàn)。UltraFan將把Advance核心機(jī)的改進(jìn)版本與大型齒輪驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇相結(jié)合,形成投標(biāo)波音NMA的動(dòng)力方案基礎(chǔ)。
日本希望在國(guó)際聯(lián)合開(kāi)發(fā)中爭(zhēng)取部件開(kāi)發(fā)份額,目前正圍繞開(kāi)發(fā)具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的航空發(fā)動(dòng)機(jī)不斷加大投入力度。日本航宇研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)計(jì)劃從2018年開(kāi)始與企業(yè)、大學(xué)合作開(kāi)發(fā)下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī),研發(fā)的重點(diǎn)為:減少氮氧化物排放,提高燃燒效率,并進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證。日本文部科學(xué)省把開(kāi)發(fā)下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃列入了2018年的研究開(kāi)發(fā)預(yù)算之中,計(jì)劃在2018—2022年的5年時(shí)間內(nèi),每年投入約10億日元(6300萬(wàn)人民幣)經(jīng)費(fèi)。JAXA將根據(jù)產(chǎn)品化要求及技術(shù)實(shí)證及關(guān)鍵技術(shù)的評(píng)價(jià)、計(jì)測(cè)、分析等實(shí)際需要,與相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商、大學(xué)等加強(qiáng)合作。JAXA已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了氮氧化物排放量比國(guó)際民航組織(ICAO)基準(zhǔn)低75%的燃燒室,今后的目標(biāo)是解決實(shí)用化過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。在高溫高效渦輪的研究開(kāi)發(fā)方面,JAXA已經(jīng)開(kāi)發(fā)了能夠承受1600℃的小型發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片。在新項(xiàng)目中將圍繞如何在加大渦輪輸出功率的同時(shí)提高其工作效率進(jìn)行設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、性能驗(yàn)證,以及將耐熱復(fù)合材料應(yīng)用于渦輪的技術(shù)開(kāi)發(fā)。JAXA計(jì)劃在對(duì)燃燒室進(jìn)行改良后,于2019年開(kāi)始在日本國(guó)產(chǎn)F7發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行有關(guān)氮化物及二氧化碳減排效果的試驗(yàn),2023年后正式應(yīng)用于F7發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。據(jù)預(yù)測(cè),日本下一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)將在2025年后實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),2030年后用于實(shí)際飛行。
為了應(yīng)對(duì)其他廠商咄咄逼人的態(tài)勢(shì),羅羅公司于2017年公布了公務(wù)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)戰(zhàn)略計(jì)劃,利用其在大型民用發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)技術(shù)方面取得的巨大優(yōu)勢(shì)來(lái)推動(dòng)其新一代公務(wù)機(jī)動(dòng)力裝置的發(fā)展。羅羅公司正在Advance2項(xiàng)目下研發(fā)3種技術(shù)驗(yàn)證機(jī),包括2種不同尺寸的核心機(jī)和3種不同的低壓系統(tǒng),推力在44.5~89kN范圍,將在2018年開(kāi)始首次重大試驗(yàn)。初始驗(yàn)證機(jī)的推力將與BR725類似,目前已經(jīng)完成了風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪的臺(tái)架試驗(yàn),下一步是整機(jī)試驗(yàn)。這些驗(yàn)證機(jī)將為新的發(fā)動(dòng)機(jī)系列提供基礎(chǔ),預(yù)計(jì)在本世紀(jì)20年代中期投入使用,并根據(jù)市場(chǎng)需求確定啟動(dòng)型號(hào)的推力級(jí)別,目標(biāo)是耗油率比BR710發(fā)動(dòng)機(jī)低10%,排放比新的ICAO航空環(huán)境保護(hù)委員會(huì)要求的范圍低50%,簽派率的目標(biāo)則是99.99%。
此外,在航空電推進(jìn)技術(shù)方面,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的X-57分布式電推進(jìn)驗(yàn)證機(jī)已經(jīng)完成了電池系統(tǒng)的熱失控測(cè)試,預(yù)計(jì)將于2018年進(jìn)行X-57的第二階段測(cè)試,用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)原位取代兩臺(tái)Rotax活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。到2018年5月完成兩次飛行任務(wù)后,將改為第三階段配置,包括高展弦比機(jī)翼和12個(gè)小型電動(dòng)高升力發(fā)動(dòng)機(jī)。
X-57電推進(jìn)驗(yàn)證機(jī)
對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)界巨頭GE公司來(lái)說(shuō),2017年是動(dòng)蕩的一年。董事長(zhǎng)的更替、核心業(yè)務(wù)的調(diào)整和燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)的萎縮都讓這家百年老店面臨新的挑戰(zhàn)。2017年GE公司股價(jià)累計(jì)下跌44%,2015年曾斥資100億美元收購(gòu)的阿爾斯通電力業(yè)務(wù)也由于傳統(tǒng)發(fā)電市場(chǎng)走弱,燃?xì)廨啓C(jī)訂單量急劇下降,行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩。迫于巨大的盈利壓力,GE公司于2017年10月宣布將重心放在航空、電力和醫(yī)療保健三大核心業(yè)務(wù)上,并于12月宣布在電力業(yè)務(wù)部門裁員1.2萬(wàn)人,關(guān)閉海外3家研發(fā)中心,目標(biāo)是節(jié)省10億美元成本。但GE公司在2017年第四季度仍虧損近100億美元,未來(lái)兩年將出售超過(guò)200億美元的業(yè)務(wù),甚至一度計(jì)劃出售從事燃?xì)獍l(fā)電機(jī)業(yè)務(wù)的貝克休斯公司的股份,但最終決定保留,并調(diào)低了2018年的利潤(rùn)預(yù)期。GE公司預(yù)計(jì),2018年對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)將是更具挑戰(zhàn)性的一年,訂單將可能繼續(xù)下滑。不過(guò)由于波音公司和空客公司都計(jì)劃未來(lái)兩年內(nèi)繼續(xù)提高單通道客機(jī)產(chǎn)量,GE公司的航空業(yè)務(wù)在2018年仍有望持續(xù)增長(zhǎng),業(yè)界第一的地位一時(shí)難以撼動(dòng)。
羅羅超扇發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪減速器試驗(yàn)
羅羅公司最近幾年由于同時(shí)研發(fā)多型新發(fā)動(dòng)機(jī),加上遄達(dá)1000發(fā)動(dòng)機(jī)暴露故障及被迫升級(jí)等原因,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)連續(xù)三年下滑,研發(fā)費(fèi)用逐年上漲,到2016年年底公司自由現(xiàn)金流只有1億英鎊。在入主董事會(huì)的美國(guó)風(fēng)投基金的壓力下,羅羅公司出售了一部分船用零件業(yè)務(wù),甚至表示可能出售連年虧損的商用船舶業(yè)務(wù),只保留其中的船用燃機(jī)。不過(guò)隨著三型新發(fā)動(dòng)機(jī)先后投入服役,羅羅公司逐漸復(fù)蘇,2017年大型商用發(fā)動(dòng)機(jī)交付增長(zhǎng)35%,達(dá)到483臺(tái),動(dòng)力系統(tǒng)也強(qiáng)勢(shì)反彈,使得公司全年?duì)I業(yè)收入達(dá)到151億英鎊,比上一年增長(zhǎng)6%,利潤(rùn)率達(dá)到7.8%,提高一倍,現(xiàn)金流也大幅提高到2.73億英鎊。同時(shí)羅羅公司完成了對(duì)西班牙ITP航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司剩余53.1%股份的收購(gòu),使商用發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)鏈的效率提升,成本降低。目前ITP公司暫時(shí)作為羅羅公司的獨(dú)立業(yè)務(wù)單元進(jìn)行管理,2017年實(shí)現(xiàn)收入8.27億歐元。不過(guò)由于遄達(dá)1000和遄達(dá)900發(fā)動(dòng)機(jī)在渦輪葉片耐久性等方面出現(xiàn)問(wèn)題,重新設(shè)計(jì)工作預(yù)計(jì)到2020─2022年才能完成,其中2018年是工作量最重的一年。羅羅公司之前因?yàn)殄走_(dá)1000發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題導(dǎo)致利潤(rùn)損失慘重,2017年研發(fā)投入達(dá)到10.35億英鎊,接近收入的7%,預(yù)計(jì)2018年還將增加0.5億英鎊。此外公司的重組計(jì)劃初見(jiàn)成效,通過(guò)壓縮管理層級(jí)、降低生產(chǎn)和維修支出,2017年實(shí)現(xiàn)了成本壓減2億英鎊,到2020年將達(dá)到10億英鎊左右。2018年的營(yíng)業(yè)收入預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)5%以上的增長(zhǎng),自由現(xiàn)金流達(dá)到4.5億英鎊。
普惠的母公司聯(lián)合技術(shù)公司(UTC)2017年9月宣布收購(gòu)羅克韋爾柯林斯,經(jīng)羅克韋爾柯林斯股東決議和政府審批之后,預(yù)計(jì)在2018年第三季度最終完成收購(gòu)交易。UTC與羅克韋爾柯林斯的業(yè)務(wù)高度互補(bǔ),此次并購(gòu)將大大加強(qiáng)UTC的創(chuàng)新系統(tǒng)能力和集成數(shù)字化產(chǎn)品的提供能力,包括航電、飛控和數(shù)據(jù)服務(wù)。這對(duì)普惠公司無(wú)疑是一重大利好,將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)其面對(duì)飛機(jī)主制造商時(shí)的地位和話語(yǔ)權(quán),使普惠公司在以后新飛機(jī)動(dòng)力的競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的概率大大增加。普惠公司2017年的業(yè)績(jī)也穩(wěn)步增長(zhǎng),全面營(yíng)業(yè)收入達(dá)161.6億美元,增長(zhǎng)近8.8%,利潤(rùn)高達(dá)14.6億美元:一方面不斷獲得軍用發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)和維護(hù)合同,F(xiàn)135發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)逐步加速;另一方面PW1000G系列發(fā)動(dòng)機(jī)盡管暴露出很多問(wèn)題,但基本實(shí)現(xiàn)了原定的目標(biāo),交付374臺(tái),到2017年年底已經(jīng)在兩種飛機(jī)平臺(tái)投入使用,隨21個(gè)運(yùn)營(yíng)商的135架飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)飛行50萬(wàn)飛行小時(shí)。此前受產(chǎn)能困擾的普惠公司決定大幅投資整個(gè)GTF發(fā)動(dòng)機(jī)制造的上游供應(yīng)鏈,在鈦鋁風(fēng)扇葉片制造上,普惠公司更是宣布要在原有新加坡和蘭辛工廠的基礎(chǔ)上再建兩個(gè)葉片廠,同時(shí)大幅改進(jìn)鈦鋁風(fēng)扇葉片的制造速度和質(zhì)量,使生產(chǎn)周期和合格率都得到顯著改善。
作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)制造商第二梯隊(duì)的賽峰集團(tuán)在2017年可以說(shuō)喜憂參半,一方面LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)穩(wěn)步提升,訂單也大幅領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手,全年交付量達(dá)到459臺(tái),2018年將達(dá)到1100臺(tái)。2017年賽峰集團(tuán)的營(yíng)業(yè)收入達(dá)到165.21億歐元,增長(zhǎng)4.7%,營(yíng)業(yè)利潤(rùn)24.7億歐元,2018年預(yù)測(cè)利潤(rùn)還將增長(zhǎng)7%~10%。賽峰集團(tuán)還在2017年宣布收購(gòu)法國(guó)飛機(jī)內(nèi)飾制造商卓達(dá)航宇,合并后的新公司將成為繼GE公司和聯(lián)合技術(shù)公司之后的全球第三大機(jī)載系統(tǒng)供應(yīng)商,將大大增強(qiáng)賽峰集團(tuán)在未來(lái)航空市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力,以抵御來(lái)自其他行業(yè)巨頭的壓力。但另一方面,由于“銀冠”發(fā)動(dòng)機(jī)研制一再拖延,取證工作被迫延期至2018年第二季度完成,原計(jì)劃配裝達(dá)索“獵鷹”5X公務(wù)機(jī)的合同被取消,達(dá)索轉(zhuǎn)而選擇普惠的PW800發(fā)動(dòng)機(jī)作為新的“獵鷹”6X公務(wù)機(jī)動(dòng)力。而52.9 kN推力級(jí)的“銀冠”-2 C型發(fā)動(dòng)機(jī)將為賽斯納“獎(jiǎng)狀-半球”飛機(jī)提供動(dòng)力,但賽斯納同時(shí)也放棄為“獎(jiǎng)狀-經(jīng)度”公務(wù)機(jī)配裝該型發(fā)動(dòng)機(jī)的初衷,選擇了推力較低的霍尼韋爾HTF7700L發(fā)動(dòng)機(jī)。2018年賽峰集團(tuán)的首要任務(wù)無(wú)疑是盡快實(shí)現(xiàn)“銀冠”發(fā)動(dòng)機(jī)的取證以挽回業(yè)界聲譽(yù),同時(shí)大力提升LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)能,以確保公司營(yíng)收的主要來(lái)源不受影響。