E3E發(fā)動(dòng)機(jī)的最新研制進(jìn)展

圖2 E3E核心機(jī)的9級(jí)高壓壓氣機(jī)

圖3 E3E核心機(jī)的分級(jí)貧油燃燒室

RR德國公司于2012年9月在斯圖加特大學(xué)的高空試驗(yàn)臺(tái)上成功完成了最新制造的全新雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)試驗(yàn)。在40 h的試驗(yàn)內(nèi)容中，重點(diǎn)模擬了惡劣天氣下貧油燃燒室試驗(yàn)項(xiàng)目。其試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該燃燒室能安全、成功地完成風(fēng)車起動(dòng)。該試驗(yàn)是E3E（高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)）研究計(jì)劃的1部分。全新研制的核心機(jī)的ESE發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖1所示。

E3E發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃在1994年就已啟動(dòng)，是德國政府和工業(yè)部門共同實(shí)施的航空研究計(jì)劃的1部分。該計(jì)劃分為2個(gè)階段：第1階段從1994年到2000年，主要研制燃燒室技術(shù)，MTU公司主要研制低壓渦輪技術(shù)；第2階段從2000年到2010年，RR德國公司和MTU公司合作研制和試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)。預(yù)計(jì)2007～2010年推出適應(yīng)市場(chǎng)需求的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，目前看來，該計(jì)劃沒有取得預(yù)期的效果。

RR德國公司早在2003～2006年就開展了該計(jì)劃核心機(jī)的研究活動(dòng)。采用該先進(jìn)核心機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)與目前的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，耗油率將降低10%，單位成本可降低40%，推質(zhì)比可提高15%～30%，NOx排放將低于ICAO CAEP6標(biāo)準(zhǔn)的60%，同時(shí)對(duì)燃燒室穩(wěn)定性和高空再點(diǎn)火特性沒有負(fù)面影響。

全新的E3E核心機(jī)采用9級(jí)高載荷壓氣機(jī)，如圖2所示。整體葉盤選用輕質(zhì)的鈦合金材料，葉片轉(zhuǎn)速和級(jí)載荷明顯提高，均超過了以往經(jīng)驗(yàn)值，試驗(yàn)壓比達(dá)到22：1。由于壓比高，所以核心轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生不可接受的軸承載荷，因此采用以被動(dòng)控制載荷補(bǔ)償系統(tǒng)為特征的第2空氣系統(tǒng)來降低軸承載荷。載荷補(bǔ)償系統(tǒng)的目的就是產(chǎn)生1個(gè)作用于高壓渦輪盤上的較大的背壓，以增大向后的直載荷，從而降低總的高壓軸承載荷。通過試驗(yàn)已驗(yàn)證了該載荷補(bǔ)償系統(tǒng)的功能。

E3E核心機(jī)采用分級(jí)貧油低排放燃燒室，如圖3所示。該燃燒室已完成了高度達(dá)到12.19 km典型民用飛機(jī)飛行馬赫數(shù)范圍下的高空臺(tái)試驗(yàn)。

E3E核心機(jī)采用2級(jí)高壓渦輪，轉(zhuǎn)子葉片設(shè)為高升力3D氣動(dòng)的無冠葉片，顯著降低了葉片數(shù)目。通過采用多層耐磨涂層系統(tǒng)和被動(dòng)葉尖間隙控制概念，使得葉尖間隙緊密，從而保持渦輪的高效率。

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所劉紅霞）