近日美國通用電氣公司推出了新型發(fā)動機“GEnx”,石川島播磨重工業(yè)株式會社(IHI)參與了該發(fā)動機的開發(fā),負責(zé)低壓渦輪的旋轉(zhuǎn)部分等。據(jù)介紹,為了提高發(fā)動機性能,需加大風(fēng)扇和低壓渦輪尺寸,為了實現(xiàn)輕量化,需要制作出既輕又薄的渦輪旋轉(zhuǎn)部件。
開發(fā)新型齒輪傳動渦扇發(fā)動機
目前IHI正在推進開發(fā)新型發(fā)動機“PW1100G-JM ”,該發(fā)動機將用于預(yù)定2015年投入營運的空客320neo,由美國普惠公司、德國MTU航空發(fā)動機公司及IHI加盟的日本飛機發(fā)動機協(xié)會三方共同開發(fā)。
PW1100G-JM首次采用了“齒輪傳動渦扇發(fā)動機”(GTF)這一新方式,力爭實現(xiàn)高達12的涵道比。以往的渦扇發(fā)動機涵道比最高約為10。如果超過這一數(shù)值,就要加大風(fēng)扇,增加渦輪級數(shù),因此成本和重量也會增加。
采用碳纖維復(fù)合材料實現(xiàn)輕量化
IHI為定于2015年投入營運的空客320neo的齒輪傳動渦扇發(fā)動機供應(yīng)了碳纖維復(fù)合材料制成的風(fēng)扇外殼及風(fēng)扇整流葉片,以實現(xiàn)輕量化。在中型機的發(fā)動機上采用碳纖維復(fù)合材料,這在全球尚屬首次。另外,通過在新一代發(fā)動機的低壓渦輪上采用陶瓷復(fù)合材料(CMC),提高了其耐熱性,進一步實現(xiàn)了輕量化。
齒輪傳動渦扇發(fā)動機通過嵌入齒輪(變速箱),可在緩慢旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇的同時,快速旋轉(zhuǎn)渦輪。由此,就可在改善發(fā)動機燃效的同時,避免渦輪增大以及成本增加。
采用陶瓷復(fù)合材料提高耐熱性
IHI正在進一步推進技術(shù)開發(fā),期望實現(xiàn)在新一代發(fā)動機的渦輪高溫部位使用新型陶瓷復(fù)合材料(CMC),即利用陶瓷復(fù)合材料制造低壓渦輪葉片。該公司表示,由于陶瓷復(fù)合材料的耐熱性高達1300℃,而且重量較輕,因此發(fā)動機的燃效可進一步提高10%,并力爭最早于2020年實現(xiàn)實用化。通過采用這些新材料,飛機的燃耗在近50年里削減了約一半。