高涵道比涡轮风扇发动机发展综述

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1、1高涵道比涡扇发动机发展历程1970年1月，采用JT9D高涵道比涡轮风扇发动机为动力的世界上第1型宽体客机波音747（B747）投入营运，将航空发动机的发展历程推进到一个崭新的阶段一高涵道比涡轮风扇发动机吋代。从此，不仅所有新研制的干线客机，不论载客量与航程有多么人的差距，均采用了高涵道比涡轮风扇发动机；而且-•些老的客机例如波咅737-200.DC-8也用高涵道比涡轮风扇发动机取代了原来使用的低涵道比涡轮风扇发动机。连支线客机也逐渐采用高涵道比涡轮风扇发动机，我国正在研制的ARJ21支线客机就采用了CF34-10高涵道比涡轮风扇发动机即是其例。为满足这些客

2、机的需要，世界三大发动机公司：美国普惠与通用电气公司，英国的罗•罗公司以及国际合作公司：CFM国际公司（CFMI）、国际航空发动机公司（IAE）与发动机联合体（EngineAlliance）到20世纪末，发展了几十型高涵道比涡扇发动机，按发动机推力级的大小来分，可分为为五个推力级：小推力级（89〜134kN）、屮推力级（170〜190kN）、大推力级（230〜260kN）、超大推力级（300〜320kN）和特大推力级（330〜454kN）。在这些发动机中，小推力级的有CFM56-3/-5/-7与V2500等,主要用于波音737、A320、A340与MD-90

3、等机型；中推力级冇RB211-535E4与PW2037,用于波音757客机；大推力级的有CF6-80C2.RB211-524G/H及风扇直径为2.37m的PW4000,主要用于波音767、波音747、MD-11.A300与A310等客机；超大推力级的有CF6-80E1、遗达700及风扇直径为254m的PW4000（PW4168）,主要用于A330客机；特大推力级的有风扇直径为2.845m的PW4000（PW4084）、GE90与遗达800,用于波音777,。在跨世纪的前后，发动机则向低成本、低污染（低噪声与低排放）与更高可靠性的方向发展，以适应为新世纪研制的

4、豪华、舒适与经济的新型客机如四发客机A380及双发客机B787、A350XWB的需要，研制了新一代发动机。在这些发动机中，有用于A380的GP7200（发动机联合体研制）与遗达900（罗•罗公司研制）发动机，其推力为310〜340kN；用丁A340-500与A340-600的罗•罗公司的遗达500发动机，其推力约为250kN；用于波音787的罗啰公司的遗达1000及通用电气公司的GEnx,其推力为250〜330kN。在这些发动机屮，遗达500已于2002年8月随飞机投入使用，遗达900、GP7200将于随飞机投入使用，遗达1000与GEnx将于2008年年中

5、随飞机投入使用。综观从上世纪70年代初投入使用的到将于2008年投入使用的高涵道比涡扇发动机，按照发动机所采用的循环参数与设计技术，大致可分为下列儿个阶段：1•初期阶段：20世纪70年代初至80年代屮，发动机总压比较低，约为22〜30,涵道比约为4.2〜5.0,此吋的发动机主要用于B747-200/-300,L1011,DC-10,B757等客机。这类发动机中，基本采用了常规的设计技术、材料与制造工艺。2.中期阶段：20ttt纪80年代初至90年代初，复发动机总压比约为28〜34,涵道比约为5.0〜6.0,主要用于B747-400,B767,B737-300

6、,A300,A310,A320等飞机匕此时的发动机在设计技术、材料、工艺以及调节器上均冇较大的改进，例如叶型设计已由二维逐渐向准三维、全三维发展，整体焊接的压气机转了取代了螺栓连接的结构，定向结品、单品涡轮叶片材料以及粉末冶金的涡轮盘广泛被采用，全功能数字数式燃油调节器FADEC取代了传统的燃油调节器等。3.近期阶段：90年代初至90年代末，发动机总压比约为34〜40,涵道比约为6.0〜8.0,发动机主要用于A330,A340,B777,B737・700、-800>-900,A318,A319,A321等飞机上。此阶段屮采取了许多捉高部件效率的措施，例如风扇

7、、高压压气机与涡轮的叶片中，全部采用全三维设计，且风扇叶片由帯减振突肩的的大展弦比设计改为无突肩的小展弦比（宽弦）设计；为减轻风扇叶片的重量，三大发动机公司分别发展了复合材料、带夾芯与空心的风扇叶片；为了制造带夾芯的风扇叶片，发展了扩散连接/超塑性成型（DB/SPF）的加工方法；压气机中采用整环设计的外环；刷式封严装置用于气封与油封屮；釆用了性能更好的耐高材料与涂层；新一代FADEC与完善维修性设计等等，不仅使发动机性能有大的提高外，发动机的可靠性与寿命也有较明显的提高。4•世纪交替阶段：20世纪末到现在，发动机总压比达到40〜52涵道比高达8.0-11.0

8、,发动机主要用于A380,A350XWB,B787,