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新一代開放式風扇發動機RISE:風扇直徑3.3米,葉片采用碳纖維復合材料,減排20%,減重1噸

2023-07-05 來源:知乎@Equfed 瀏覽數:793

新一代開放式風扇發動機RISE:風扇直徑3.3米,葉片采用碳纖維復合材料,減排20%,減重1噸

   在今年的巴黎航展上,CFM國際展示了正在開發的開放式風扇發動機RISE項目(可持續發動機革命性驗證項目),而波音和空客都在幫助測試這種全新的發動機設計,新的發動機有望成為本世紀30年代中后期所有新飛機的主要動力來源。新的發動機設計旨在將噴氣發動機的CO排放量減少至少20%。
  
  帶有巨型開放式風扇的新型發動機將改變飛機的外觀,并大幅減少下一代新型噴氣式飛機的碳排放。本月波音公司首席執行官戴夫卡爾霍恩表示:你不能否認它帶來的排放和效率提升。空中客車首席技術官薩賓·克勞克表示:空客計劃在2025年左右,在A380超大型噴氣式客機上試飛CFM概念的開放式風扇發動機。
  
  波音預計將在一架薩博(Saab)340渦輪螺旋槳飛機上試飛CFM設計的另一個突破:節省燃料的混合動力。
  
  
  
  RISE,是CFM在2021年揭曉的下一代渦扇發動機項目。RISE旨在于將燃油消耗和碳排放相比目前最先進的渦扇發動機再降低20%,這將是實現2050年零二氧化碳目標的重要一步。
  
  RISE的核心創新點包括開式風扇結構,碳纖維復合材料風扇葉片,CMC等等,這些技術是在此之前實際已經得到了應用或者深度測試,為RISE項目的發展鋪平了道路。下面將介紹其中部分技術及其發展應用。
  
  1,可變距風扇葉片
  
  目前全球渦扇發動機中僅有羅羅的ultrafan真正應用了此項技術,而RISE也將采用該技術。實際上,在1978年GE就和NASA發展了一個此技術的驗證發動機——QCSEE,當時QCSEE將涵道比提升到了空前的11:1,達到了極為優秀的燃油效率,并且采用了近些年才成熟的齒輪傳動技術,關于這種發動機,谷歌即可得到NASA的完整報告。
 
  
  
  
  QCSEE發動機
  
  2,開式風扇
  
  開式風扇結構最早在80年代由GE和Safran聯合發展,采用開式風扇的GE36第一次于1988年亮相,GE36有兩組完全暴露且反向旋轉的葉片。順便說下,GE36這臺發動機很有意思值得單獨研究。
  
  
  
  GE-36
  
  3,碳纖維復合材料葉片
  
  該技術已經廣泛用于GE的發動機上,如GE90,GEnx,GE9X,最初于1995年應用在GE90上,該項技術大大降低了葉片重量并提高了燃油效率,截至目前,使用該技術的發動機總飛行時長達到了兩億小時。
  
 
  
  采用了碳纖維復合材料葉片的GE90發動機
  
  4,CMC
  
  CMC材料是陶瓷基復合材料的簡寫,這種材料已經運用在LEAP系列和GE9X上,XA100也采用了這種材料。CMC重量只有鐵的三分之一,卻可以經受住2400華氏度的高溫,使用CMC和3D打印組件的LEAP系列發動機燃油效率相比于先前型號提高了15%。基于CMC材料,在2021年NASA與GE合作為RISE開發新的核心機,包括壓氣機,燃燒室,高壓渦輪。
  
  
  
  LEAP
  
  5,混合電力驅動系統
  
  去年GE和NASA模擬了在45000英尺的高度下,兆瓦數千伏級混合電力驅動系統,該系統屬于NASA價值2.6億美元的EPFD項目的一部分,目標在2020s中期進行地面和飛行測試,RISE將整合該系統實現更高的效率和更低的排放。
  
  
  
  混合電力驅動系統
  
  
  
  
  
  
 
  
  
  
  
   
    
 

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