UpdateTime：2017/1/6 14:51:53

作為航空發(fā)動機零部件供應(yīng)商，IHI還為普惠公司提供齒輪傳動式渦扇(GTF)發(fā)動機的風扇葉片，并參與GE公司的GE9X發(fā)動機項目。試驗驗證了超聲速點火、穩(wěn)定燃燒、進氣道結(jié)構(gòu)、燃油噴注系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

改革形成戰(zhàn)略新格局

日本P-1反潛機配備的F7-10發(fā)動機

整合

2016年8月28日，中國航空發(fā)動機集團在北京掛牌成立,新集團將集中致力于發(fā)動機設(shè)計、制造、試驗、相關(guān)材料研制等方面，建立中國航空發(fā)動機研制和生產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，提升我國航空發(fā)動機整體水平。新集團成為航空發(fā)動機和燃氣輪機國家科技重大專項的實施主體，標志著我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)將形成全新格局。

9月，通用電氣(GE)公司宣布收購2家歐洲3D打印公司：德國SLM解決方案公司和瑞典Arcam公司，兩家公司均制造金屬3D打印機械，能夠3D打印渦輪發(fā)動機零部件。12月，GE公司與德國概念激光公司達成收購協(xié)議，允許GE在幾年內(nèi)完全收購該公司。概念激光公司主營業(yè)務(wù)是設(shè)計并制造基于粉末床的激光3D打印機床。在2001年，該公司商業(yè)化了首臺金屬增材制造機床，16年來保持行業(yè)領(lǐng)先。

12月，羅爾斯·羅伊斯公司確認將向西班牙工程集團SENER支付7.2億歐元，買下雙方合資的ITP公司剩余的53.1%的股份。ITP公司是西班牙知名的航空發(fā)動機制造商。

發(fā)展

1月，日本防衛(wèi)省透露，日本正準備制造其下一代戰(zhàn)斗機用發(fā)動機核心機，2017財年開始演示驗證，2018財年進行整機演示驗證;并已開展對高壓壓氣機、燃燒室等核心機關(guān)鍵部件的試驗。10月，在“2016-國際航空宇宙展”上，日本展示了最新國產(chǎn)XF7-10渦輪風扇發(fā)動機。XF7-10由石川島播磨重工(IHI)為P-1反潛機研制。作為航空發(fā)動機零部件供應(yīng)商，IHI還為普惠公司提供齒輪傳動式渦扇(GTF)發(fā)動機的風扇葉片，并參與GE公司的GE9X發(fā)動機項目。

8月，伊朗在首都德黑蘭首次展出其自行生產(chǎn)的渦輪噴氣發(fā)動機。11月，報道稱伊朗已經(jīng)推出了新的重型航空發(fā)動機，將采用軍用飛機的應(yīng)用標準，可以配裝在伊朗正在研制的超聲速軍用飛機上。

6月，俄羅斯媒體報道，俄羅斯已經(jīng)開始研制最大推力達到35噸級渦扇發(fā)動機，瞄準中俄聯(lián)合研制的大型遠程寬體客機，這是迄今為止俄羅斯研制的最大推力渦扇發(fā)動機。

在燃氣渦輪發(fā)動機領(lǐng)域躊躇不前的印度，在8月成功完成了首次超燃沖壓發(fā)動機帶飛點火試驗。飛行平臺在達到高度20千米、馬赫數(shù) 6的預(yù)定條件后，超燃沖壓發(fā)動機點火啟動，并持續(xù)工作5秒。試驗驗證了超聲速點火、穩(wěn)定燃燒、進氣道結(jié)構(gòu)、燃油噴注系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

由于航空發(fā)動機的技術(shù)難度高、研制費用高、研制風險大、研制周期長的特點，經(jīng)多年發(fā)展，已呈現(xiàn)高度寡頭壟斷格局。以民用大推力渦扇發(fā)動機為例，只有美國、英國、俄羅斯、法國等國家能完成自主研制。這些發(fā)達國家在嚴格封鎖技術(shù)的同時，逐步控制產(chǎn)業(yè)鏈上游，以此抑制其他國家發(fā)展。中國、印度等國通過不斷改革調(diào)整、持續(xù)發(fā)展來提高能力、縮小差距。值得注意的是，日本在通過技術(shù)、資金等多種途徑積極“蹭入”美國各種先進航空發(fā)動機項目的同時，自身還在沿核心機到整機的航空發(fā)動機研發(fā)道路上穩(wěn)步前進。

新產(chǎn)品開啟新時代

羅羅測試新一代Advance發(fā)動機復(fù)合材料風扇。

投入市場

1月，首架裝有普惠PW1000G 發(fā)動機的A320neo飛機交付德國漢莎航空，標志普惠GTF發(fā)動機正式投入商業(yè)運營。除A320neo以外，GTF發(fā)動機還用于龐巴迪C系列、三菱公司MRJ等飛機上。該發(fā)動機通過一套緊密的齒輪傳動系統(tǒng)將大涵道比渦扇發(fā)動機風扇軸與低壓渦輪軸分離，使各部件都可以按照最佳轉(zhuǎn)速運行，以提高部件效率，進而降低燃油消耗(比當前單通道飛機發(fā)動機低15%)。目前，普惠GTF發(fā)動機已經(jīng)獲得30多個國家的80多家客戶的訂單，并陸續(xù)交付。12月15日，中國南方航空公司接收了首批該型發(fā)動機，16日，裝配GTF發(fā)動機的龐巴迪CS300飛機開始商業(yè)飛行。

10月，行業(yè)巨頭CFM國際公司交付了第30000臺CFM56發(fā)動機，該發(fā)動機在單通道飛機市場備受青睞，為超過12000架軍民用飛機提供動力，是最可靠的航空發(fā)動機之一。新一代LEAP系列發(fā)動機在向首家客戶交付之前，就已經(jīng)售出超過11000臺發(fā)動機。該發(fā)動機通過在低壓部件引入碳纖維復(fù)合材料、高壓部件應(yīng)用陶瓷基復(fù)合材料(CMC)及使用第四代3D氣動設(shè)計葉片等技術(shù)，使燃油消耗、溫室氣體排放、噪聲等指標顯著減低。今年夏季，裝載LEAP的首架A320neo客機交付土耳其飛馬航空公司。

在研型號

8月，羅羅公司的Advance 3核心機驗證機開啟一系列測試工作。這是羅羅公司下一代戰(zhàn)略發(fā)動機研發(fā)計劃(Advance項目和UltraFan項目)的里程碑，標志其在民用發(fā)動機領(lǐng)域又向前邁出了堅實一步。羅羅預(yù)期在2020年投入使用Advance發(fā)動機，其涵道比將超過11,總壓比超過60，燃油消耗比當前的“遄達”700至少降低20%。UltraFan則在Advance核心機基礎(chǔ)上，引進齒輪傳動裝置，使涵道比達到15，壓比超過70，而油耗比“遄達”700至少降低25%。10月，羅羅公司開始測試其大型“動力齒輪箱”。

10月，GE完成首臺完整GE9X航空發(fā)動機首輪地面測試。作為世界上最大的商用飛機發(fā)動機，其風扇直徑約3.4米，推力級別約45噸，將為波音777X提供動力，計劃于2020年投入使用。該發(fā)動機采用了壓比高達27的新一代高壓壓氣機，高效、低排放的第三代TAPS III燃燒室及采用CMC材料的燃燒室和渦輪。

10月，賽峰直升機發(fā)動機公司正式啟動了2500~3000軸馬力(1838~2205千瓦)的民用渦軸發(fā)動機項目，計劃在年底前準備適航認證，2017年底制造更高功率的型號。新發(fā)動機基于賽峰Tech 3000項目驗證的技術(shù)進行設(shè)計，采用與RTM 322類似的架構(gòu)，作為GE CT7發(fā)動機的新一代競爭者，主要瞄準空客計劃下個十年投入使用的X2直升機項目。

11月，俄羅斯完成“產(chǎn)品30”發(fā)動機的首次試車，該發(fā)動機是俄第五代戰(zhàn)斗機PAK FA的第二階段發(fā)動機，以替換原型機和早期生產(chǎn)型機配裝的117S發(fā)動機。與117S相比，“產(chǎn)品30”風扇和高壓壓氣機級數(shù)減少，增加了鎳基單晶葉片、CMC材料、新型耐熱合金等新材料的使用范圍，耗油率降低15%以上，加力推力由14.5噸增至18噸。預(yù)計“產(chǎn)品30”將于2017年首飛，2020年完成研制。

12月，俄羅斯專為本國“大飛機”MC-21研制的新一代民用渦扇發(fā)動機PD-14開始第二階段測試。值得注意的是，為滿足經(jīng)濟性、環(huán)保性等要求，該核心機是全新設(shè)計的，被稱為俄羅斯航空工業(yè)復(fù)興的希望。

或針對軍方需要，或為了迎合市場需求，特別是針對環(huán)保性、安全性、經(jīng)濟性等要求的提高，航空發(fā)動機巨頭們紛紛采用新技術(shù)，推出新產(chǎn)品。一方面可以保持行業(yè)領(lǐng)先和市場占有率，排擠對手，另一方面也是將技術(shù)研發(fā)的成熟成果及時應(yīng)用到型號中去，通過技術(shù)變現(xiàn)回籠資金以反哺研發(fā)，二者相輔相成。在新產(chǎn)品的實現(xiàn)路徑上，不同公司給出了不同回答，有的穩(wěn)扎穩(wěn)打、小步前進，如CFM56公司采用優(yōu)化傳統(tǒng)部件的方式來提升性能;有的另辟蹊徑、跨越發(fā)展，如普惠公司引入革新的齒輪傳動技術(shù)，使發(fā)動機性能得到飛躍式進步。

技術(shù)創(chuàng)新邁入新階段

SABRE發(fā)動機。

常規(guī)發(fā)動機發(fā)展項目

6月，美國空軍分別授予GE公司和普惠公司“自適應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)化項目”(AETP)合同，總金額高達20億美元，旨在延續(xù)2016年底結(jié)束的“自適應(yīng)發(fā)動機技術(shù)發(fā)展”(AETD)項目，利用AETD關(guān)鍵部件和核心機的成熟技術(shù)，研發(fā)、制造和測試自適應(yīng)發(fā)動機工程驗證機，為2020年后美國空軍六代戰(zhàn)斗機發(fā)動機做準備，以及用于F-35飛機的中期換發(fā)工作。這標志著美軍六代機發(fā)動機已從技術(shù)研究階段正式轉(zhuǎn)入工程研制階段。

8月，美國陸軍分別授予先進渦輪發(fā)動機公司(ATEC)和GE公司一份“改進渦輪發(fā)動機項目”(ITEP)合同。項目旨在發(fā)展功率更大、可靠性更高、耗油率更低的渦軸發(fā)動機，用于UH-60“黑鷹”通用直升機和AH-64E“阿帕奇”攻擊直升機換發(fā)。本合同至2018年，主要用于推進設(shè)計工作，為發(fā)布“工程與制造發(fā)展”(EMD)階段招標做準備。美國陸軍希望首批ITEP發(fā)動機能在2024年投入使用，與UH-60和AH-64當前配裝的T700渦軸發(fā)動機相比，其耗油率降低25%，功率增大50%，設(shè)計壽命延長20%，能在高溫/高原環(huán)境中良好工作。ATEC公司、GE公司已分別為項目發(fā)展了雙軸的HPW3000和單軸的GE3000。

9月，美國開始“支持經(jīng)濟可承受任務(wù)能力的先進渦輪技術(shù)”(ATTAM)計劃的規(guī)劃工作。ATTAM計劃的目標是研發(fā)用于一系列下一代高、中、低功率渦軸和戰(zhàn)斗機發(fā)動機的技術(shù);除先進推進技術(shù)外，該計劃還首次納入了完整的綜合能量與熱管理要素，主要針對未來發(fā)動機支撐更多電力系統(tǒng)、定向能武器、功率更大的傳感器等需求，同時提高推進效率和飛行器自身的能量水平。該計劃被認為是美國新一代國家級軍用航空發(fā)動機技術(shù)發(fā)展計劃。

12月，美國國家航空航天局(NASA)表示成功測試了一個“嵌入式”發(fā)動機設(shè)計方案，將航空發(fā)動機內(nèi)置到飛機的機翼中，利于邊界層攝入(BLI)技術(shù)，“逆?zhèn)鹘y(tǒng)”地攝入流經(jīng)飛機表面的低速邊界層空氣來提高燃油效率，降低噪聲。如果該設(shè)計可行，那將使類似“雙氣泡”D8的革命性飛機成為可能，航空運輸也將開啟新時代。

創(chuàng)新探索發(fā)展計劃

7月，英國反作用發(fā)動機公司(REL)聲稱將在2020年前開始啟動協(xié)同吸氣式火箭發(fā)動機“佩刀”(SABRE)1/4縮比驗證機(尺寸與F135發(fā)動機相當)的地面試驗。“佩刀”發(fā)動機是該公司針對其“云霄塔”單級入軌空天飛機發(fā)展的動力裝置，其核心是將來流空氣急速冷卻的強預(yù)冷卻技術(shù)，該技術(shù)已被美國空軍研究實驗室(AFRL)確認具備可行性。

8月，美國國防預(yù)先研究計劃局(DARPA)公開“先進全狀態(tài)發(fā)動機”(AFRE)項目的招標預(yù)告文件，標志著項目進入實質(zhì)性階段。本項目旨在研發(fā)和地面驗證一種能夠在馬赫數(shù)為 0~5之間的范圍內(nèi)無縫工作、可重復(fù)使用、碳氫燃料、全尺寸渦輪基沖壓組合(TBCC)的發(fā)動機，瞄準實用化高超聲速飛機的動力需求，例如，能夠在拒止環(huán)境下執(zhí)行情報監(jiān)視偵察(ISR)任務(wù)的高超聲速飛機。項目將采取射流預(yù)冷技術(shù)擴展渦輪發(fā)動機包線，實現(xiàn)渦輪/沖壓模態(tài)間的無縫轉(zhuǎn)換。

另外值得一提的是，隨著3D打印、CMC材料等技術(shù)的成熟，其在航空發(fā)動機中使用逐漸增多，并體現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。例如，LEAP發(fā)動機就使用了3D打印的燃油噴嘴，其耐久性提高了4倍，燃油效率提高15%，重量降低25%。美國3D打印的高超聲速發(fā)動機燃燒室也測試成功。繼F414發(fā)動機率先于2014年成功進行CMC低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的試驗驗證后，PW1000G發(fā)動機也采用了CMC低壓渦輪葉片，Advance核心機采用了帶有CMC的封嚴段。

在常規(guī)燃氣渦輪航空發(fā)動機和高超聲速發(fā)動機技術(shù)均大幅領(lǐng)先其他國家的同時，美國仍幾十年如一日地通過一系列全面的、成體系的、前后連貫的項目計劃，完成由技術(shù)研究到發(fā)展驗證、再到向型號轉(zhuǎn)移的技術(shù)成熟過程，推動創(chuàng)新發(fā)展，一方面持續(xù)挖掘傳統(tǒng)技術(shù)的潛力，一方面探索前沿技術(shù)、培育顛覆技術(shù)，為技術(shù)成熟、型號預(yù)研、產(chǎn)品發(fā)展強根固本。

觀點

觀察航空發(fā)動機的年度發(fā)展，能顯著體會到，航空發(fā)動機是國家綜合實力的體現(xiàn)，能研發(fā)、制造的國家寥寥無幾。航空發(fā)動機強國在以往的雄厚技術(shù)基礎(chǔ)上持續(xù)前進，遙遙領(lǐng)先;后起國家盡管努力追趕，仍有較大差距，但這種差距正在逐步縮小?？傮w而言，航空發(fā)動機發(fā)展至今，其合理的發(fā)展道路已經(jīng)基本明確，即常規(guī)型改進發(fā)展與創(chuàng)新型探索發(fā)展。一個立足當前，一個著眼未來;一個瞄準產(chǎn)品，一個強調(diào)技術(shù);二者相互依賴，互成因果，都需堅持。

打牢基礎(chǔ)，積累技術(shù)。探索與預(yù)先研究是基礎(chǔ)，一型高性能的發(fā)動機是幾十年技術(shù)沉淀、經(jīng)驗積累的結(jié)果，離開了先期那些不針對具體型號、甚至不知能否成功的探索研究與預(yù)先研究等基礎(chǔ)性工作，研制型號無異于空中樓閣。美國的各種項目計劃旨在推動技術(shù)進步，在其研制過程中開發(fā)的各項先進技術(shù)與獲得的經(jīng)驗教訓(xùn)，或被用于某型發(fā)動機，或用于別的行業(yè)產(chǎn)品，最終都將推動國家的進步，同時還具有防止別國技術(shù)突襲的作用。

認準方向，堅持發(fā)展。在常規(guī)形式燃氣渦輪發(fā)動機上，美國敏銳捕捉到變循環(huán)這個可能改變游戲規(guī)則的技術(shù)方向后，和企業(yè)通過一個接一個的計劃、項目，幾十年如一日，支持該項技術(shù)發(fā)展。從原理到關(guān)鍵技術(shù)研究與到核心部件試驗，再到集成驗證，研發(fā)者循序漸進，一步一個腳印。研發(fā)一套全新的推進系統(tǒng)本來就是一項周期長、資本密集的工程，如此大量資源的投入預(yù)期結(jié)果是制造出一型能持續(xù)服役數(shù)十年的高度復(fù)雜產(chǎn)品，以在經(jīng)濟和軍事上長期領(lǐng)先于其他國家。

分散難點，各個擊破。任何一型新發(fā)動機，可能會涉及多項下一級關(guān)鍵技術(shù)，例如其中的風扇、壓氣機、高溫材料等，這就需要充分利用已有平臺資源，合理安排技術(shù)路線，對這些技術(shù)開展單項研究驗證，進而多項組合驗證，最后集成驗證，逐步增加難度。這樣容易把握研究進度、控制風險，同時也容易展示研究成果，提升項目信心。