短舱与反推装置:专家解析我国大涵道比涡扇发动机短板 亟待攻克

2018-04-24 14:49 科技日报

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资料图:图为世界著名的飞机部件生产企业古德里奇公司(GoodRich)网站报道的飞机结构构件效果图。

■亟待攻克的核心技术

(科技日报4月24日报道)短舱,是飞机上安放发动机的舱室,俗称“房子”,模样类似整流罩,主要由发动机进气道、整流罩和尾喷口组成,起整流、降噪、保护和为安装发动机部分附件提供平台的作用。

“与人们熟知的在高温、高压、高速等极端工况下工作的航空发动机热端部件相比,短舱属于‘低温部件’技术,是航空推进系统最重要的核心部件之一,所需的技术难度极高。其成本约占全部发动机的1/4左右。”北京天骄航空产业投资有限公司国家“千人计划”专家王光秋博士说。

目前,新一代大涵道比航空发动机短舱,主要由航空业顶级制造商美国古德里奇(GoodRich)提供,包括波音-787和空客A350/A320neo等,也包括庞巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支线飞机。美国GE与法国赛风(Safran)合资的奈赛(Nexcelle)公司也是一家短舱供应商,向用于B-737、A330等飞机的推进系统提供短舱。而我国在这一重要领域尚属空白。

■“户型”越大难度越高

“短舱需要将发动机包覆,使整个动力系统外部有良好的气动外形,以减少飞行阻力;其进气道还要具有防、除冰的能力。在整个飞行包线内,要保护发动机不受干扰正常工作;在地面,需要做到方便发动机的维护和维修。”王光秋介绍说,一旦短舱有损,飞行中可能会引起发动机严重事故。

短舱是一套极为复杂的集成系统,开发、生产和供应都需要多年的经验,短舱越大技术难度越高。比如,发动机推力越大,其直径越大,短舱面积也必然增加,势必会加大气动阻力,影响飞行效率。要减少面积增大带来的阻力,必须从设计、材料和工艺上动脑筋。波音-787使用的发动机最大推力约为30吨,短舱是一个“大户型”,表面积约为六七十平方米。而这个“大户型”短舱是一个综合技术水平极高的复杂系统。

“进气道外罩为钛合金,内部支撑结构为碳纤维复合材料,风扇罩为带有降噪衬套的复材蜂窝夹层结构。”王光秋说,这个短舱系统不仅引入了新一代高载荷、高效叶栅式反推装置,还首创设计了具有30%的层流面积,以减小阻力。此外,钛合金排气尾喷管锯齿边设计也是创新技术,可在巡航状态下有效减低噪声,提高乘客舒适度。

责任编辑:鲁路(QM0002)  作者:矫阳

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