轉(zhuǎn)載|2022年全球商用航空發(fā)動機市場和技術(shù)發(fā)展綜述
北京韋林意威特工業(yè)內(nèi)窺鏡有限公司銷售的韋林內(nèi)窺鏡是航空發(fā)動機的直觀探查利器,為航空發(fā)動機維修決策的制定提供準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)支撐。北京韋林意威特工業(yè)內(nèi)窺鏡有限公司非常關(guān)注國內(nèi)乃至國際航空發(fā)動機市場和技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,在此與大家分享微信公眾號“全球航空資訊”發(fā)表的文章《2022年全球商用航空發(fā)動機市場和技術(shù)發(fā)展綜述》,原文作者:程文旺。
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據(jù)美國《航空周刊》網(wǎng)站2022年12月22日刊文,全球商用航空發(fā)動機制造商認(rèn)為,2023年的處境應(yīng)該會比過去三年要好得多,盡管面臨持續(xù)的供應(yīng)鏈和就業(yè)壓力,但發(fā)動機產(chǎn)量正在增長,單通道和雙通道飛機的發(fā)動機使用率也在增加。同時,各家發(fā)動機制造商也在積極探索新的技術(shù)途徑,以實現(xiàn)更可持續(xù)的未來。
GE公司和賽峰集團(tuán)今年的發(fā)動機交付量大幅增加,但仍落后于空客公司和波音公司的目標(biāo)。今年空客A320neo和波音737 MAX的Leap系列發(fā)動機的交付量自2019年以來首次超過1000臺,盡管這一數(shù)量高于2020年交付的815臺和2021年交付的952臺,但恢復(fù)到2019年之前的水平,還需要一段時間,2019年,CFM國際公司共交付了1736臺Leap發(fā)動機和391臺CFM56-5/7。2022年第三季度末,CFM國際公司交付347臺Leap發(fā)動機,比2021同期增長53%,加上今年上半年交付的460多臺,截至10月初,共交付812臺。
發(fā)動機延遲交付對空客公司的影響尤其嚴(yán)重,該公司最初希望在2022年底前以每月50架的速度生產(chǎn)A320neo系列飛機,發(fā)動機由CFM國際公司和普惠公司提供。由于發(fā)動機制造商的交付延遲,空客公司被迫將原計劃的2023年65架的月產(chǎn)量實現(xiàn)節(jié)點推遲6個月,但仍希望到2025年月產(chǎn)量達(dá)到75架。
對于完全由CFM國際公司提供動力的737 MAX飛機,如果發(fā)動機按期交付,波音公司的目標(biāo)是在第二季度之前從目前的月速率30-31架提高到33-34架左右。除此之外,基于CFM國際公司等主要供應(yīng)商的生產(chǎn)決策,波音公司的目標(biāo)是到2023年底達(dá)到每月最低40架左右的產(chǎn)量。
普惠公司的生產(chǎn)速度也在加快,第三季度共生產(chǎn)了192臺大型商用發(fā)動機,其中大多數(shù)是PW1100G發(fā)動機。到10月初,發(fā)動機交付量為488臺,有望達(dá)到或超過2021年全年的623臺。大約30%的PW1100G發(fā)動機是由普惠公司的合作伙伴MTU航空發(fā)動機公司生產(chǎn)的,而位于康涅狄格州米德爾敦的主要PW1100G生產(chǎn)線每月可生產(chǎn)約44臺發(fā)動機。該生產(chǎn)線的設(shè)計產(chǎn)量為每月60臺,在疫情前不久,產(chǎn)量達(dá)到63臺。盡管零部件和勞動力仍面臨挑戰(zhàn),普惠公司預(yù)計到2023年將實現(xiàn)更全面的復(fù)蘇。
由于對受嚴(yán)重影響的寬體市場的依賴,以及近年來在787飛機生產(chǎn)暫停期間向波音公司的交付幾乎停滯,羅羅公司自2019年以來受到的打擊尤其嚴(yán)重。然而得益于為空客A350飛機獨家提供遄達(dá)XWB發(fā)動機,該公司的大型發(fā)動機生產(chǎn)能力得以持續(xù)。該公司的發(fā)動機交付量從2019年的729臺下降到2022年的309臺(其中195臺為寬體機),該公司希望中期內(nèi)穩(wěn)定在略低的產(chǎn)量上,但公務(wù)機和商用發(fā)動機之間的分配更加均勻。2022年上半年,該公司交付了149臺發(fā)動機,其中78臺是大型民用發(fā)動機。
對于燃?xì)廨啓C制造商來說,除了渴望回歸正常之外,每個公司實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的愿景是不盡相同的。所有公司都在繼續(xù)爭奪新技術(shù)的領(lǐng)先地位,這些新技術(shù)涵蓋了可持續(xù)航空燃料、混合動力、先進(jìn)架構(gòu)、氫燃燒和燃料電池等。
羅羅公司備受期待的UltraFan發(fā)動機將于明年年初開始試運行。由于投入到該項目上的資金較少,且沒有確定的應(yīng)用對象,羅羅公司對該項目的開發(fā)持謹(jǐn)慎態(tài)度。
目前普惠公司正在進(jìn)行GTF“優(yōu)勢”發(fā)動機的認(rèn)證測試。該發(fā)動機的推力最高可達(dá)3.4萬磅(15.42噸),計劃于2024年年中在A320neo系列飛機上投入使用?!皟?yōu)勢”發(fā)動機在高低壓轉(zhuǎn)子上采用了一系列材料、設(shè)計和流路升級技術(shù),海平面推力可提高4%,在更高海拔可以提高8%的推力,同時不增加工作溫度。
發(fā)動機制造商和空客公司正合作開發(fā)和飛行測試未來的推進(jìn)系統(tǒng)。預(yù)計下一代飛機將實現(xiàn)更緊密的機身推進(jìn)一體化,而波音公司目前的立場是繼續(xù)專注于衍生產(chǎn)品,而不是任何全新的設(shè)計,這將使這家美國制造商處于不利地位。
繼2022年宣布CFM國際公司將在空客A380試驗臺上對RISE(可持續(xù)發(fā)動機革命創(chuàng)新計劃)開式轉(zhuǎn)子和GE公司的氫燃料Passport進(jìn)行飛行測試之后,空客公司11月宣布,同樣的氫燃料試驗臺也將用于評估由氫燃料電池驅(qū)動的2.1兆瓦螺旋槳發(fā)動機。到目前為止,該項目還沒有涉及傳統(tǒng)的發(fā)動機制造商。
其中最不尋常的是Boom超音速公司,該公司沒有找到主流合作伙伴為其1.7馬赫的“序曲”客機開發(fā)發(fā)動機。12月,該公司宣布成立了一個行業(yè)團(tuán)隊,專門開發(fā)定制的推進(jìn)系統(tǒng)。該團(tuán)隊由佛羅里達(dá)渦輪技術(shù)公司、GE Additive公司和Standard Aero組成,其任務(wù)是設(shè)計、開發(fā)和認(rèn)證35000磅(15.88噸)的大推力中等涵道比渦扇發(fā)動機,計劃本十年末服役。
在亞音速領(lǐng)域,空客公司還與普惠公司和MTU航空發(fā)動機公司合作,參與歐洲“清潔航空”研究計劃下的另一個先進(jìn)推進(jìn)項目Switch。Switch的目標(biāo)是在21世紀(jì)30年代中期投入使用,目標(biāo)是減少25%的二氧化碳排放,減少80%的氮氧化物排放,并減少不明原因的尾跡排放。在WET概念下,從廢氣中收集水,并使用熱交換器將水蒸發(fā)成蒸汽。蒸汽被注入燃燒室,從而提高了燃料效率。
為了處理使用熱交換器產(chǎn)生的瞬時功率延遲,混合動力推進(jìn)系統(tǒng)將在高壓轉(zhuǎn)子上安裝柯林斯公司開發(fā)的500kW電動發(fā)電機,在低壓轉(zhuǎn)子上安裝1兆瓦電動發(fā)電機。除了提供瞬時功率外,混合動力系統(tǒng)還設(shè)計用于在起飛和滑行時提供動力。
“清潔航空”計劃下的兆瓦級混合電力推進(jìn)系統(tǒng)研究項目同樣授予了羅羅德國公司和GE Avio公司。在HE-ART(用于支線飛機的混合動力推進(jìn)系統(tǒng))項目下,羅羅公司正牽頭開展混合動力渦輪螺旋槳技術(shù)驗證。GE Avio的母公司GE Aerospace已經(jīng)在NASA的電動動力總成飛行演示(EPFD)項目下開展了廣泛的電力推進(jìn)工作,該公司正在與歐洲合作伙伴開展一個名為Amber的類似項目。
從UltraFan開始,羅羅公司牽頭的研究團(tuán)隊在Heaven(新型氫動力架構(gòu)設(shè)計)項目下也在研究混合動力技術(shù)和氫能源在大型渦扇發(fā)動機上的應(yīng)用。同樣,GE Avio公司也獲得了Hydea項目下的氫氣直燃研究項目,但尚未公布細(xì)節(jié)。
在航空發(fā)動機演示和氫能飛機集成戰(zhàn)略聯(lián)盟(Cavendish)的領(lǐng)導(dǎo)下,羅羅公司還牽頭研究液氫在渦扇發(fā)動機中的直接燃燒,目標(biāo)是高效率和低氮氧化物排放。該項目還將探索雙燃料燃燒室和低溫壓縮儲罐技術(shù)。
與此同時,普惠公司正在NASA的混合熱效率核心(HyTEC)項目下擴(kuò)大與美國宇航局(NASA)的研究工作,以證明SAF與用于小型發(fā)動機核心機先進(jìn)燃燒室的兼容性。該合同是繼2021年其他HyTEC研究項目之后簽訂的,涵蓋未來高壓渦輪設(shè)計和材料技術(shù),重點是開發(fā)和測試燃料和空氣混合器以獲得最佳效率,然后測量飛機使用Jet A燃料和高混合比例SAF的排放和噪音。
HyTEC項目下的先進(jìn)渦輪研究預(yù)計將集中于下一代陶瓷基復(fù)合材料(CMC)、環(huán)境障涂層,并采用先進(jìn)的冷卻和空氣動力學(xué)方法,以實現(xiàn)新的部件設(shè)計和更高的效率。
GE公司也簽訂了一系列HyTEC合同,包括開發(fā)和測試先進(jìn)的高壓壓氣機、渦輪空氣動力學(xué)、葉片和環(huán)境障涂層、CMC燃燒室襯套。同時也在HyTEC下進(jìn)行功率提取驗證。
普惠公司表示,在HyTEC的第二階段,計劃展示一種由高壓壓氣機、高壓渦輪和燃燒室組成的利用第一代齒輪渦輪風(fēng)扇技術(shù)的核心機。該階段計劃于2024年至2027年進(jìn)行。
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以上內(nèi)容和圖片均來自微信公眾號“全球航空資訊”,感謝原作者的辛勤付出。2023已經(jīng)悄然來到了我們身邊,全球商用航空發(fā)動機在新的一年里會有怎樣的發(fā)展態(tài)勢,也許還需我們拭目以待,但是我們可以確信的是,制造商們都在積極探索,他們不僅著眼當(dāng)下,更是為了未來的可持續(xù)發(fā)展而奮力前行。北京韋林意威特工業(yè)內(nèi)窺鏡有限公司愿與大家攜手并進(jìn),共創(chuàng)美好未來!
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