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飞机发动机的“洪荒之力”

日期:2017-03-28 来源:民航资源网 护眼模式:
飞机发动机的“洪荒之力”

  图:飞机

  民航资源网2017年3月27日消息:“爬升,速度将我推向椅背……远离地面,快接近30000英尺的距离。”这首迪克牛仔于1999年发行的《三万英尺》,其优美的音乐,生动形象的歌词,恍惚间将我们送上了飞机,翱翔于天际之间。

  速度、爆发力、摆脱地心引力等这一系列给乘坐飞机的乘客所带来的感受,都离不开这“洪荒之力”的供应者,也就是今天的主角——航空发动机。以波音777客机为例,其载客250-550人,最大起飞重量在247-351吨,由两台大功率高涵道比涡轮风扇发动机驱动。古人云:天地玄黄,宇宙洪荒。航空发动机虽不至于开天辟地,但它已具有将上百吨的庞然大物带离地面,推上天空之力。

  1903年莱特兄弟将一台4缸水平直列活塞式发动机改装后,成功的将“飞行者一号”首飞成功,自此人类便进入了动力、载人飞行的新时代。至今这100多年间航空发动机也经历了巨大发展及变革,从活塞式螺旋桨发动机到涡轮喷气式发动机再到高涵道比涡轮风扇式发动机。他们无一不代表着人类文明的巨大进步。

  20世纪30-40年代是活塞式发动机的全盛时期,早期的活塞式发动机就是用汽车发动机改装而成的,在两次世界大战的推动下,活塞式发动机不断改进完善,从4缸、6缸到著名的美国普.惠公司生产的有着2500KW功率的“黄蜂”系列星型28缸气冷发动机,发动机功率从近10kW提高到2500kW左右,飞行高度达到15000m,飞行速度从16km/h提高到近800km/h,达到活塞式发动机技术的顶峰,但也到达了活塞式螺旋桨发动机无法突破的瓶颈,速度极限。

  二战结束以后不久涡轮喷气式发动机的出现打破了活塞式发动机近40年的统治时期,随着科学技术及材料科学的不断发展,从离心式压气机到多级轴流式压气机的改变,实现了大空气流量时更高的增压效率,更小的迎风面,意味着其能提供更大的推力以及更高的速度;加力燃烧室解决了飞机达到音速时需要突破“音障”的难题,自此音速已经不再是人类速度的极限。涡轮喷气式发动机不断创造着载人飞行的速度极限,高度极限。但它却存在一个致命的缺点,高的离谱的油耗问题,大大限制了飞行器的飞行距离,而且高昂的使用成本,巨大的噪音,使之无法用来为普通大众运输需求进行服务。

  近几十年和平时期,世界经济不断高速发展,商业、贸易、运输等一系列飞速发展的各行各业迫切的需要一种更安全、更舒适、更高效、低成本、经济、环保的航空发动机为民用事业提供服务。涡轮风扇发动机的出现,在保留了涡轮喷气式发动机所有的优点的同时,低油耗、低噪音、更高的使用寿命,不但满足了世界经济高速发展的商业需求,其亲民的运行成本也让这高效安全的运输工具成为普通大众出行的常用交通工具,使人类的环球旅行时间缩短到朝夕之间。

  作为世界航空发动机的代表,英国的Rolls-Royce公司生产的RB211涡轮风扇式发动机拥有着经典革命性的三转子设计,超过40000磅的强大推力,主要用于波音B757/B767等大型客机;法国SNECMA与美国GE公司合作生产的先进的CFM56全权限数字控制涡轮风扇发动机为世界最大的民用航空器机队波音737、空客A320系列飞机提供动力支持;世界吉尼斯推力最大航空发动机的记录保持者,美国GE公司生产的GE90系列高涵道比涡轮风扇式发动机,拥有超过波音737飞机机身直径的3.43米的进气道直径,并能提供超过10万磅推力,它是航空发动机队伍中当之无愧的巨无霸。这些世界领先的航空发动机不仅是航空飞行器的动力来源,也是推动世界经济发展的动力来源。

  近年来随着中国经济实力的高速发展与积累,中国航空发动机工业在国力的支持下快速崛起,目前军方大量装备使用的太行发动机(涡扇-10),是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机,它结束了国产先进涡扇发动机的空白。以及正在研发的有着更先进的大功率矢量推力技术的峨眉发动机(涡扇-15),将在2020年完成研制交付使用,向世界证明了中国航空动力行业的整体实力和技术水平。

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