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轉(zhuǎn)載|2022年全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場和技術(shù)發(fā)展綜述

2023-01-05 20:00:03

北京韋林意威特工業(yè)內(nèi)窺鏡有限公司銷售的韋林內(nèi)窺鏡是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的直觀探查利器，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修決策的制定提供準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)支撐。北京韋林意威特工業(yè)內(nèi)窺鏡有限公司非常關(guān)注國內(nèi)乃至國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場和技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，在此與大家分享微信公眾號“全球航空資訊”發(fā)表的文章《2022年全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場和技術(shù)發(fā)展綜述》，原文作者：程文旺。

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據(jù)美國《航空周刊》網(wǎng)站2022年12月22日刊文，全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商認(rèn)為，2023年的處境應(yīng)該會(huì)比過去三年要好得多，盡管面臨持續(xù)的供應(yīng)鏈和就業(yè)壓力，但發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量正在增長，單通道和雙通道飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)使用率也在增加。同時(shí)，各家發(fā)動(dòng)機(jī)制造商也在積極探索新的技術(shù)途徑，以實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的未來。

GE公司和賽峰集團(tuán)今年的發(fā)動(dòng)機(jī)交付量大幅增加，但仍落后于空客公司和波音公司的目標(biāo)。今年空客A320neo和波音737 MAX的Leap系列發(fā)動(dòng)機(jī)的交付量自2019年以來首次超過1000臺(tái)，盡管這一數(shù)量高于2020年交付的815臺(tái)和2021年交付的952臺(tái)，但恢復(fù)到2019年之前的水平，還需要一段時(shí)間，2019年，CFM國際公司共交付了1736臺(tái)Leap發(fā)動(dòng)機(jī)和391臺(tái)CFM56-5/7。2022年第三季度末，CFM國際公司交付347臺(tái)Leap發(fā)動(dòng)機(jī)，比2021同期增長53%，加上今年上半年交付的460多臺(tái)，截至10月初，共交付812臺(tái)。

發(fā)動(dòng)機(jī)延遲交付對空客公司的影響尤其嚴(yán)重，該公司最初希望在2022年底前以每月50架的速度生產(chǎn)A320neo系列飛機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)由CFM國際公司和普惠公司提供。由于發(fā)動(dòng)機(jī)制造商的交付延遲，空客公司被迫將原計(jì)劃的2023年65架的月產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)推遲6個(gè)月，但仍希望到2025年月產(chǎn)量達(dá)到75架。

對于完全由CFM國際公司提供動(dòng)力的737 MAX飛機(jī)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)按期交付，波音公司的目標(biāo)是在第二季度之前從目前的月速率30-31架提高到33-34架左右。除此之外，基于CFM國際公司等主要供應(yīng)商的生產(chǎn)決策，波音公司的目標(biāo)是到2023年底達(dá)到每月最低40架左右的產(chǎn)量。

普惠公司的生產(chǎn)速度也在加快，第三季度共生產(chǎn)了192臺(tái)大型商用發(fā)動(dòng)機(jī)，其中大多數(shù)是PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)。到10月初，發(fā)動(dòng)機(jī)交付量為488臺(tái)，有望達(dá)到或超過2021年全年的623臺(tái)。大約30%的PW1100G發(fā)動(dòng)機(jī)是由普惠公司的合作伙伴MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司生產(chǎn)的，而位于康涅狄格州米德爾敦的主要PW1100G生產(chǎn)線每月可生產(chǎn)約44臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。該生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)產(chǎn)量為每月60臺(tái)，在疫情前不久，產(chǎn)量達(dá)到63臺(tái)。盡管零部件和勞動(dòng)力仍面臨挑戰(zhàn)，普惠公司預(yù)計(jì)到2023年將實(shí)現(xiàn)更全面的復(fù)蘇。

由于對受嚴(yán)重影響的寬體市場的依賴，以及近年來在787飛機(jī)生產(chǎn)暫停期間向波音公司的交付幾乎停滯，羅羅公司自2019年以來受到的打擊尤其嚴(yán)重。然而得益于為空客A350飛機(jī)獨(dú)家提供遄達(dá)XWB發(fā)動(dòng)機(jī)，該公司的大型發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)能力得以持續(xù)。該公司的發(fā)動(dòng)機(jī)交付量從2019年的729臺(tái)下降到2022年的309臺(tái)(其中195臺(tái)為寬體機(jī))，該公司希望中期內(nèi)穩(wěn)定在略低的產(chǎn)量上，但公務(wù)機(jī)和商用發(fā)動(dòng)機(jī)之間的分配更加均勻。2022年上半年，該公司交付了149臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，其中78臺(tái)是大型民用發(fā)動(dòng)機(jī)。

對于燃?xì)廨啓C(jī)制造商來說，除了渴望回歸正常之外，每個(gè)公司實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的愿景是不盡相同的。所有公司都在繼續(xù)爭奪新技術(shù)的領(lǐng)先地位，這些新技術(shù)涵蓋了可持續(xù)航空燃料、混合動(dòng)力、先進(jìn)架構(gòu)、氫燃燒和燃料電池等。

羅羅公司備受期待的UltraFan發(fā)動(dòng)機(jī)將于明年年初開始試運(yùn)行。由于投入到該項(xiàng)目上的資金較少，且沒有確定的應(yīng)用對象，羅羅公司對該項(xiàng)目的開發(fā)持謹(jǐn)慎態(tài)度。

目前普惠公司正在進(jìn)行GTF“優(yōu)勢”發(fā)動(dòng)機(jī)的認(rèn)證測試。該發(fā)動(dòng)機(jī)的推力最高可達(dá)3.4萬磅（15.42噸），計(jì)劃于2024年年中在A320neo系列飛機(jī)上投入使用?！皟?yōu)勢”發(fā)動(dòng)機(jī)在高低壓轉(zhuǎn)子上采用了一系列材料、設(shè)計(jì)和流路升級技術(shù)，海平面推力可提高4%，在更高海拔可以提高8%的推力，同時(shí)不增加工作溫度。

發(fā)動(dòng)機(jī)制造商和空客公司正合作開發(fā)和飛行測試未來的推進(jìn)系統(tǒng)。預(yù)計(jì)下一代飛機(jī)將實(shí)現(xiàn)更緊密的機(jī)身推進(jìn)一體化，而波音公司目前的立場是繼續(xù)專注于衍生產(chǎn)品，而不是任何全新的設(shè)計(jì)，這將使這家美國制造商處于不利地位。

繼2022年宣布CFM國際公司將在空客A380試驗(yàn)臺(tái)上對RISE（可持續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)革命創(chuàng)新計(jì)劃）開式轉(zhuǎn)子和GE公司的氫燃料Passport進(jìn)行飛行測試之后，空客公司11月宣布，同樣的氫燃料試驗(yàn)臺(tái)也將用于評估由氫燃料電池驅(qū)動(dòng)的2.1兆瓦螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。到目前為止，該項(xiàng)目還沒有涉及傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商。

其中最不尋常的是Boom超音速公司，該公司沒有找到主流合作伙伴為其1.7馬赫的“序曲”客機(jī)開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)。12月，該公司宣布成立了一個(gè)行業(yè)團(tuán)隊(duì)，專門開發(fā)定制的推進(jìn)系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)由佛羅里達(dá)渦輪技術(shù)公司、GE Additive公司和Standard Aero組成，其任務(wù)是設(shè)計(jì)、開發(fā)和認(rèn)證35000磅（15.88噸）的大推力中等涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，計(jì)劃本十年末服役。

在亞音速領(lǐng)域，空客公司還與普惠公司和MTU航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司合作，參與歐洲“清潔航空”研究計(jì)劃下的另一個(gè)先進(jìn)推進(jìn)項(xiàng)目Switch。Switch的目標(biāo)是在21世紀(jì)30年代中期投入使用，目標(biāo)是減少25%的二氧化碳排放，減少80%的氮氧化物排放，并減少不明原因的尾跡排放。在WET概念下，從廢氣中收集水，并使用熱交換器將水蒸發(fā)成蒸汽。蒸汽被注入燃燒室，從而提高了燃料效率。

為了處理使用熱交換器產(chǎn)生的瞬時(shí)功率延遲，混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)將在高壓轉(zhuǎn)子上安裝柯林斯公司開發(fā)的500kW電動(dòng)發(fā)電機(jī)，在低壓轉(zhuǎn)子上安裝1兆瓦電動(dòng)發(fā)電機(jī)。除了提供瞬時(shí)功率外，混合動(dòng)力系統(tǒng)還設(shè)計(jì)用于在起飛和滑行時(shí)提供動(dòng)力。

“清潔航空”計(jì)劃下的兆瓦級混合電力推進(jìn)系統(tǒng)研究項(xiàng)目同樣授予了羅羅德國公司和GE Avio公司。在HE-ART（用于支線飛機(jī)的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)）項(xiàng)目下，羅羅公司正牽頭開展混合動(dòng)力渦輪螺旋槳技術(shù)驗(yàn)證。GE Avio的母公司GE Aerospace已經(jīng)在NASA的電動(dòng)動(dòng)力總成飛行演示(EPFD)項(xiàng)目下開展了廣泛的電力推進(jìn)工作，該公司正在與歐洲合作伙伴開展一個(gè)名為Amber的類似項(xiàng)目。

從UltraFan開始，羅羅公司牽頭的研究團(tuán)隊(duì)在Heaven（新型氫動(dòng)力架構(gòu)設(shè)計(jì)）項(xiàng)目下也在研究混合動(dòng)力技術(shù)和氫能源在大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。同樣，GE Avio公司也獲得了Hydea項(xiàng)目下的氫氣直燃研究項(xiàng)目，但尚未公布細(xì)節(jié)。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)演示和氫能飛機(jī)集成戰(zhàn)略聯(lián)盟(Cavendish)的領(lǐng)導(dǎo)下，羅羅公司還牽頭研究液氫在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中的直接燃燒，目標(biāo)是高效率和低氮氧化物排放。該項(xiàng)目還將探索雙燃料燃燒室和低溫壓縮儲(chǔ)罐技術(shù)。

與此同時(shí)，普惠公司正在NASA的混合熱效率核心(HyTEC)項(xiàng)目下擴(kuò)大與美國宇航局（NASA）的研究工作，以證明SAF與用于小型發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)先進(jìn)燃燒室的兼容性。該合同是繼2021年其他HyTEC研究項(xiàng)目之后簽訂的，涵蓋未來高壓渦輪設(shè)計(jì)和材料技術(shù)，重點(diǎn)是開發(fā)和測試燃料和空氣混合器以獲得最佳效率，然后測量飛機(jī)使用Jet A燃料和高混合比例SAF的排放和噪音。

HyTEC項(xiàng)目下的先進(jìn)渦輪研究預(yù)計(jì)將集中于下一代陶瓷基復(fù)合材料(CMC)、環(huán)境障涂層，并采用先進(jìn)的冷卻和空氣動(dòng)力學(xué)方法，以實(shí)現(xiàn)新的部件設(shè)計(jì)和更高的效率。

GE公司也簽訂了一系列HyTEC合同，包括開發(fā)和測試先進(jìn)的高壓壓氣機(jī)、渦輪空氣動(dòng)力學(xué)、葉片和環(huán)境障涂層、CMC燃燒室襯套。同時(shí)也在HyTEC下進(jìn)行功率提取驗(yàn)證。

普惠公司表示，在HyTEC的第二階段，計(jì)劃展示一種由高壓壓氣機(jī)、高壓渦輪和燃燒室組成的利用第一代齒輪渦輪風(fēng)扇技術(shù)的核心機(jī)。該階段計(jì)劃于2024年至2027年進(jìn)行。

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以上內(nèi)容和圖片均來自微信公眾號“全球航空資訊”，感謝原作者的辛勤付出。2023已經(jīng)悄然來到了我們身邊，全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)在新的一年里會(huì)有怎樣的發(fā)展態(tài)勢，也許還需我們拭目以待，但是我們可以確信的是，制造商們都在積極探索，他們不僅著眼當(dāng)下，更是為了未來的可持續(xù)發(fā)展而奮力前行。北京韋林意威特工業(yè)內(nèi)窺鏡有限公司愿與大家攜手并進(jìn)，共創(chuàng)美好未來！

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