第三代大推力航空发动机(地表最强航空发动机有多牛)
《地表最强航空发动机有多牛?直径就比C919大,推力更是逆天的存在》
航空工业被称为“工业皇冠上的明珠”,在当今世界能够独立研制并制造大推力航空发动机的国家可以说是“屈指可数”。哪怕是我国,在经历了几十年的发展后,在大推力航空发动机领域依旧远远落后于世界先进水平,特别是在民用大推力航空发动机的发展之上。由于我国在大推力民用航空发动机领域几乎处于空白状态,导致中国的民用航空工业的发展远远落后欧美等发达国家,以至于中国巨大的民用航空市场几乎被欧美少数航空公司所占据。
C919宽体客机
尽管由中国飞机制造商开发的中国商飞C919宽体客机已经试飞多年,预计在今年开始交付客户投入使用,一旦投入市场,可与波音737 MAX和空中客车A320两大民航客机直接竞争。按照中国商飞的说法,他们的目标是到2035年占据全球窄体客机市场的五分之一,占中国市场的三分之一,预计在未来20年内将有2000辆架的销量。截至目前,C919已经获得305架的订单,另有703架的意向订单。
CFM国际公司的LEAP发动机
但就现阶段而言,C919客机的“心脏”还掌控在他人的手中,C919使用的发动机并非国产航空发动机,而是来自CFM国际公司的LEAP-X1C发动机。CFM国际公司是法国赛峰集团下属的斯奈克玛公司与美国通用电气公司的合资公司,也是全球最主要的商用飞机发动机制造商之一。在未来相当长一段时间里,C919客机恐怕都难以摆脱对LEAP-X1C发动机的依赖。尽管与之配套由中航工业研制的CJ-1000A发动机已经研制多年,并进行了一系列的测试,未来将换装在C919上,解决C919航空发动机过度依赖外界的局面。但CJ-1000A发动机要想投入使用,全面替换LEAP-X1C发动机恐怕还有很长的路要走。
运20使用的是D-30KP-2型涡扇喷气发动
所以,从现在中国民用航空发展的处境来看,有实力研制、设计和制造大型飞机,却没有可靠的大推力航空发动机可用。运20“鲲鹏”大型运输机同样是如此,它的出现解决了中国军用航空大型运输机有无的问题,并使得我国一跃成为全球极少数具备研制和装备大型运输机的国家之一。但运20的发动机目前同样依赖外界,使用的是俄罗斯提供的D-30KP-2型涡扇喷气发动。
飞机的研制发动机是关键
原空军政治学院教授华强大校曾在档案节目——“致命武器”的节目中曾这样说过“飞机的研制发动机是关键,它是由发动机来决定的,发动机是飞机的心脏,有什么强烈的心脏,才有什么样强烈的飞机。”而发动机已经成为制约中国航空工业发展的瓶颈,航空发动机不同于其它发动机,它的工作环境极其恶劣,需要在高温,高速和高压的环境下持续运行,对材料的要求极为苛刻,而这恰好又是我国的软肋。
航空发动机的结构
普遍认为,从现状来看,我国航空发动机与世界先进水平的差距整体上相差一代或一代半,在时间上大致落后20年以上,随着中国航空工业的不断发展,以及市场需求的增长,填补空白,提升性能,加速追赶,时不我待。
那么当今世界顶尖航空发动机已经达到了什么水平呢?2019年12月7日,通用电气公司测试了一款全新的大推力航空发动机,在的测试中发动机提供的推力达到了134300磅(约为61吨),一举打破了自2002年以来由GE90-115B发动机保持的127900磅(约58吨)推力的最高记录,从GE90-115B发动机的手中接过了“世界最大商用航空发动机”的桂冠,代表着当今航空发动机的最高水平。这款发动机就是由通用电气公司在GE90发动机的基础上研制而来的GE9X大推力发动机。
正在测试当中的GE9X大推力发动机
该发动机未来将搭载在波音777X机型上,相较于GE90发动机,GE9X的尺寸更大,推力更大,但更省油,更安静,更适合大型民航客机使用,同时为乘客提供一个更安静和舒适的乘坐环境。61吨的推力到底是什么概念呢?我们C919客机使用的LEAP-X1C发动机最大推力大约只有16吨,大约需要3.8台LEAP-X1C发动机的推力才有一台GE9X大,如果在波音777X上搭载两台GE9X发动机就能满足推力需求,那如果是使用LEAP-X1C发动机,大约需要7.6台。
GE90发动机
获得大推力的同时,使得GE90发动机的尺寸也是巨大的,GE9X发动机的直径比波音737的飞机横截面直径还要大,C919和波音737又是同一级别的飞机,所以GE9X发动机的直径同样可能比C919客机的横截面直径还要大。GE9X发动机的风扇直径达到了3.4米,进气道直径4.5米,推力可达61吨,涵道比10:1,GE90-115B发动机的风扇直径则为3.251米,进气道直径3.43米,推力可达58吨,涵道比9:1,GE9X的尺寸要比GE90-115B大了一圈,而LEAP-X1C发动机的风扇叶片直径只有1.98米。
人和它的直径叶片对比
身高为2.16米的篮球明星奥尼尔站在发动机里面,肩膀上再坐一个科比空间也还有富余
GE9X发动机的直径比波音737的飞机横截面直径还要大
毫不夸张地说,身高为2.16米的篮球明星奥尼尔站在发动机里面,肩膀上再坐一个科比空间也还有富余。如果你的身高只有1米7,那需要两个重叠在一起才有GE9X发动机风扇直径的尺寸。而且发动机的尺寸虽然提高,推力增大了,但GE9X发动机不仅没有超重,也没有更费油,反而质量更轻,燃油效率更高。GE工程师利用3D打印制造了发动机的零部件,并使用了比钛更坚固但更轻的先进碳纤维复合材料。与GE90相比,GE9X发动机不仅减轻了重量,风扇叶片的数量也从22片减少到了16片。
人站在它在上面还没有叶片直径大
GE9X由16个碳纤维的涡轮扇叶和19个3D打印的燃油喷嘴组成,用于向燃烧室内喷射燃料的3D打印喷嘴则均是一次成型,重量减轻了25%,燃油的效率提升了10%,使用这种发动机的民航客机运营成本降低19%。所以,GE9X发动机不仅降低了重量,还提高了燃油效率,同时大量新型复合材料和更先进加工工艺的运用,可靠性和经济性都得到了进一步的提升。
GE9X大推力发动机
总之,GE9X大推力发动机的各方面都代表着人类航空发动机史上的最高水平。未来我国要想解决航空发动机落后的局面,必须加大投入,吸引更多人才参与到研发当中。
(潜望者2021年5月19日著,未经授权请勿转载,抄袭必究!)
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