空中客車A380的強(qiáng)勁動力（上）
宋宜昌
去年，世界上最大的民航客機(jī)空中客車A380已經(jīng)首飛。這個飛機(jī)界的巨型恐龍從幻想變成現(xiàn)實(shí)意義深遠(yuǎn)，它顯示了人類征服天空的不屈不撓的意志和歐洲航空工業(yè)界的強(qiáng)大實(shí)力，給世人留下了難以抹滅的印象。
A380的確太大了。它全長73米，機(jī)身直徑7.14米，高24.1米，翼展79.8米。除了尺寸龐大外，其重量也很驚人，它的最大起飛重量592噸，全機(jī)空重252.2噸，除去燃料外最大重量402噸。它可以載555名乘客直飛1.04萬千米。
巨無霸一樣的飛機(jī)必須要有強(qiáng)有力的發(fā)動機(jī)。研制這種超級發(fā)動機(jī)就成了航空發(fā)動機(jī)工業(yè)的巨大挑戰(zhàn)。眾所周知，在四發(fā)的巨型遠(yuǎn)程客機(jī)波音747和空客A340上，美國普拉特·惠特尼公司的PW4056發(fā)動機(jī)、通用電氣公司（GE）的CF6-80發(fā)動機(jī)、英國羅爾斯·羅伊斯公司（羅·羅）的RB211發(fā)動機(jī)曾經(jīng)達(dá)到了航空動力的極限，即單臺推力近25.7噸（252.4千牛）。其后，GE又研制出GE90發(fā)動機(jī)，羅·羅又研制了遄達(dá)800發(fā)動機(jī)，普·惠又研制了PW4000發(fā)動機(jī)，進(jìn)一步提高了超大型發(fā)動機(jī)的推力。但許多分析家認(rèn)為，從人類目前的工藝和技術(shù)水平講，超大型噴氣發(fā)動機(jī)的推力潛力似乎已經(jīng)挖盡了。
誰料人類的鉆研精神、實(shí)踐能力和管理協(xié)調(diào)能力又一次被低估了。繼發(fā)達(dá)機(jī)推力達(dá)到29.1噸的數(shù)量級之后，新型發(fā)動機(jī)的推力越過了30噸，又向新的高度奮進(jìn)。
它們就是羅·羅公司的遄達(dá)900和GE、普·惠聯(lián)合研制的GP7000。遄達(dá)900是羅·羅公司迄今研制的遄達(dá)系列中性能最好的發(fā)動機(jī)。早在1996年，空中客車公司提出要研制下一代大型四發(fā)客機(jī)A3XX（即A380），所需發(fā)動機(jī)的推力要求大于波音747-400發(fā)動機(jī)的推力且耗油率要低，降低直接使用成本10%。當(dāng)時沒有任何一款發(fā)動機(jī)能滿足這一要求。
為此，羅·羅公司在遄達(dá)800系列的基礎(chǔ)上衍生發(fā)展，推出了遄達(dá)900；而普惠和GE也攜手組建“發(fā)動機(jī)聯(lián)盟”，共同發(fā)展GP7000，以期分享A380帶來的巨大利潤。
主要部件和系統(tǒng)技術(shù)
優(yōu)良的發(fā)動機(jī)性能源于先進(jìn)的部件技術(shù)和各部件協(xié)調(diào)穩(wěn)定的工作。遄達(dá)900的部件技術(shù)源于羅·羅公司研制RB211和遄達(dá)系列時積累的成功經(jīng)驗(yàn)和得到使用驗(yàn)證的技術(shù)。
遄達(dá)900采用了羅·羅長年沿用的三轉(zhuǎn)子技術(shù)，并且在部件上作了廣泛的創(chuàng)新。
遄達(dá)900
風(fēng)扇
遄達(dá)900的風(fēng)扇直徑為2.95米，采用三維氣動技術(shù)設(shè)計，并在遄達(dá)8104發(fā)動機(jī)上證明成功；使用鈦合金部件保證了耐久性，也減輕了重量；風(fēng)扇葉片為擴(kuò)散連接、超塑性成型的中空帶加強(qiáng)桁條、帶半月形前緣的寬弦后掠葉片。大尺寸的后掠風(fēng)扇葉片可降低噪聲和減輕重量，改進(jìn)氣動特性，以及抗外物如鳥的損傷。
壓氣機(jī)
8級中壓和6級高壓壓氣機(jī)，這是直接從遄達(dá)800按0.9的比例縮小而成。8級中壓壓氣機(jī)的壓比為5.81，6級高壓壓氣機(jī)壓比為4.37。這樣級數(shù)雖然較多，但是工作較為平穩(wěn)。這也是羅·羅一貫的技術(shù)理念。整個壓氣機(jī)全部按三維氣動技術(shù)設(shè)計葉片。三排可調(diào)靜葉片后的壓氣機(jī)機(jī)匣全部做成了雙層，外層機(jī)匣作為承力構(gòu)件傳遞負(fù)荷。
燃燒室
遄達(dá)900的燃燒室繼承了羅·羅公司簡單易維護(hù)的單環(huán)浮壁式燃燒室的特點(diǎn)，采用20個環(huán)狀燃燒室噴嘴霧化噴油?；鹧嫱驳念^部采用C1023鎳基合金鑄造而成，火焰筒壁上的冷卻孔即深又長，便于冷空氣冷卻。火焰筒內(nèi)壁上還有隔熱涂層，用來保護(hù)火焰筒。
高、中壓渦輪
高、中壓渦輪和遄達(dá)800的幾何尺寸基本相同，但是轉(zhuǎn)速比遄達(dá)800高，提高了工作效率。由于高壓渦輪在1400℃溫區(qū)工作。采用了第三代單晶葉片，葉片外形也有變化。
低壓渦輪
仍采用遄達(dá)800的5級方案。所有葉片均采用三維氣動技術(shù)進(jìn)行設(shè)計。渦輪葉片的加工采用羅·羅公司專利發(fā)明的端壁靠模技術(shù)，該技術(shù)進(jìn)一步使流過發(fā)動機(jī)的氣流變得平滑。這些都有助于提高功率和供給效率。
除這些外，遄達(dá)900沿用了800的發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)，省下了不少研制費(fèi)。
遄達(dá)900是世界上涵道比最高的大發(fā)動機(jī)，其數(shù)值達(dá)到了8.7，超過800的6和700的5。這表明其巨大的外風(fēng)扇尺寸：即風(fēng)扇直徑2.95米。遄達(dá)900的氣壓比達(dá)39，發(fā)動機(jī)長4.55米，重6442千克。超過一架米格21殲擊機(jī)空重。
羅·羅公司研制了兩種不同推力級的遄達(dá)，另一種是推力為340千牛的遄達(dá)977。按照羅·羅公司提供的資料，遄達(dá)900的初始推力范圍是311~340千牛。推力范圍內(nèi)的發(fā)動機(jī)采用完全相同的部件，其實(shí)該發(fā)動機(jī)最大推力可達(dá)到362千牛，但初始取證最大推力僅355千牛，而在發(fā)展試驗(yàn)過程中推力曾達(dá)到413千牛。換句話講，就是遄達(dá)900的改進(jìn)型具有超過40噸推力的潛力。
國際合作
來自亞洲、歐洲和美國的多家公司作為風(fēng)險共擔(dān)、利潤共享的合作伙伴（RRSP）參與了遄達(dá)900項(xiàng)目的發(fā)展，主要包括：意大利菲亞特航空公司負(fù)責(zé)主齒輪箱，西班牙ITP公司負(fù)責(zé)低壓渦輪部件，美國古德里奇公司負(fù)責(zé)后掠風(fēng)扇和內(nèi)部傳感器，美國漢勝公司負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)電子自動控制系統(tǒng)，美國霍尼韋爾公司負(fù)責(zé)空氣動力附件、防冰加熱閥、渦輪冷卻系統(tǒng)、空中起動裝置，瑞典沃爾沃公司負(fù)責(zé)中壓壓氣機(jī)部件，日本丸紅公司也是其成員之一。還有負(fù)責(zé)燃燒室的韓國三星航空公司、生產(chǎn)渦輪葉片和發(fā)動機(jī)軸的日本石川島播磨重工業(yè)公司，制造附件和渦輪組件的川崎重工業(yè)公司也加入了遄達(dá)900的“項(xiàng)目同盟”。（未完待續(xù)）
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