UpdateTime：2017/1/6 14:51:53

作為航空發(fā)動(dòng)機零部件供應商，IHI還為普惠公司提供齒輪傳動(dòng)式渦扇(GTF)發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇葉片，并參與GE公司的GE9X發(fā)動(dòng)機項目。試驗驗證了超聲速點(diǎn)火、穩定燃燒、進(jìn)氣道結構、燃油噴注系統等關(guān)鍵技術(shù)。

改革形成戰略新格局

日本P-1反潛機配備的F7-10發(fā)動(dòng)機

整合

2016年8月28日，中國航空發(fā)動(dòng)機集團在北京掛牌成立,新集團將集中致力于發(fā)動(dòng)機設計、制造、試驗、相關(guān)材料研制等方面，建立中國航空發(fā)動(dòng)機研制和生產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，提升我國航空發(fā)動(dòng)機整體水平。新集團成為航空發(fā)動(dòng)機和燃氣輪機國家科技重大專(zhuān)項的實(shí)施主體，標志著(zhù)我國航空發(fā)動(dòng)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(dòng)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在幾年內完全收購該公司。概念激光公司主營(yíng)業(yè)務(wù)是設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(lái)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(mǎi)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(dòng)機制造商。

發(fā)展

1月，日本防衛省透露，日本正準備制造其下一代戰斗機用發(fā)動(dòng)機核心機，2017財年開(kāi)始演示驗證，2018財年進(jìn)行整機演示驗證;并已開(kāi)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(fēng)扇發(fā)動(dòng)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(dòng)機零部件供應商，IHI還為普惠公司提供齒輪傳動(dòng)式渦扇(GTF)發(fā)動(dòng)機的風(fēng)扇葉片，并參與GE公司的GE9X發(fā)動(dòng)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(dòng)機。11月，報道稱(chēng)伊朗已經(jīng)推出了新的重型航空發(fā)動(dòng)機，將采用軍用飛機的應用標準，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(kāi)始研制最大推力達到35噸級渦扇發(fā)動(dòng)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(dòng)機。

在燃氣渦輪發(fā)動(dòng)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(dòng)機帶飛點(diǎn)火試驗。飛行平臺在達到高度20千米、馬赫數 6的預定條件后，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火啟動(dòng)，并持續工作5秒。試驗驗證了超聲速點(diǎn)火、穩定燃燒、進(jìn)氣道結構、燃油噴注系統等關(guān)鍵技術(shù)。

由于航空發(fā)動(dòng)機的技術(shù)難度高、研制費用高、研制風(fēng)險大、研制周期長(cháng)的特點(diǎn)，經(jīng)多年發(fā)展，已呈現高度寡頭壟斷格局。以民用大推力渦扇發(fā)動(dòng)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(shí)，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(guò)不斷改革調整、持續發(fā)展來(lái)提高能力、縮小差距。值得注意的是，日本在通過(guò)技術(shù)、資金等多種途徑積極“蹭入”美國各種先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機項目的同時(shí)，自身還在沿核心機到整機的航空發(fā)動(dòng)機研發(fā)道路上穩步前進(jìn)。

新產(chǎn)品開(kāi)啟新時(shí)代

羅羅測試新一代Advance發(fā)動(dòng)機復合材料風(fēng)扇。

投入市場(chǎng)

1月，首架裝有普惠PW1000G 發(fā)動(dòng)機的A320neo飛機交付德國漢莎航空，標志普惠GTF發(fā)動(dòng)機正式投入商業(yè)運營(yíng)。除A320neo以外，GTF發(fā)動(dòng)機還用于龐巴迪C系列、三菱公司MRJ等飛機上。該發(fā)動(dòng)機通過(guò)一套緊密的齒輪傳動(dòng)系統將大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機風(fēng)扇軸與低壓渦輪軸分離，使各部件都可以按照最佳轉速運行，以提高部件效率，進(jìn)而降低燃油消耗(比當前單通道飛機發(fā)動(dòng)機低15%)。目前，普惠GTF發(fā)動(dòng)機已經(jīng)獲得30多個(gè)國家的80多家客戶(hù)的訂單，并陸續交付。12月15日，中國南方航空公司接收了首批該型發(fā)動(dòng)機，16日，裝配GTF發(fā)動(dòng)機的龐巴迪CS300飛機開(kāi)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(dòng)機，該發(fā)動(dòng)機在單通道飛機市場(chǎng)備受青睞，為超過(guò)12000架軍民用飛機提供動(dòng)力，是最可靠的航空發(fā)動(dòng)機之一。新一代LEAP系列發(fā)動(dòng)機在向首家客戶(hù)交付之前，就已經(jīng)售出超過(guò)11000臺發(fā)動(dòng)機。該發(fā)動(dòng)機通過(guò)在低壓部件引入碳纖維復合材料、高壓部件應用陶瓷基復合材料(CMC)及使用第四代3D氣動(dòng)設計葉片等技術(shù)，使燃油消耗、溫室氣體排放、噪聲等指標顯著(zhù)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(kāi)啟一系列測試工作。這是羅羅公司下一代戰略發(fā)動(dòng)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(dòng)機領(lǐng)域又向前邁出了堅實(shí)一步。羅羅預期在2020年投入使用Advance發(fā)動(dòng)機，其涵道比將超過(guò)11,總壓比超過(guò)60，燃油消耗比當前的“遄達”700至少降低20%。UltraFan則在A(yíng)dvance核心機基礎上，引進(jìn)齒輪傳動(dòng)裝置，使涵道比達到15，壓比超過(guò)70，而油耗比“遄達”700至少降低25%。10月，羅羅公司開(kāi)始測試其大型“動(dòng)力齒輪箱”。

10月，GE完成首臺完整GE9X航空發(fā)動(dòng)機首輪地面測試。作為世界上最大的商用飛機發(fā)動(dòng)機，其風(fēng)扇直徑約3.4米，推力級別約45噸，將為波音777X提供動(dòng)力，計劃于2020年投入使用。該發(fā)動(dòng)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(dòng)機公司正式啟動(dòng)了2500~3000軸馬力(1838~2205千瓦)的民用渦軸發(fā)動(dòng)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(dòng)機基于賽峰Tech 3000項目驗證的技術(shù)進(jìn)行設計，采用與RTM 322類(lèi)似的架構，作為GE CT7發(fā)動(dòng)機的新一代競爭者，主要瞄準空客計劃下個(gè)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(dòng)機的首次試車(chē)，該發(fā)動(dòng)機是俄第五代戰斗機PAK FA的第二階段發(fā)動(dòng)機，以替換原型機和早期生產(chǎn)型機配裝的117S發(fā)動(dòng)機。與117S相比，“產(chǎn)品30”風(fēng)扇和高壓壓氣機級數減少，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。預計“產(chǎn)品30”將于2017年首飛，2020年完成研制。

12月，俄羅斯專(zhuān)為本國“大飛機”MC-21研制的新一代民用渦扇發(fā)動(dòng)機PD-14開(kāi)始第二階段測試。值得注意的是，為滿(mǎn)足經(jīng)濟性、環(huán)保性等要求，該核心機是全新設計的，被稱(chēng)為俄羅斯航空工業(yè)復興的希望。

或針對軍方需要，或為了迎合市場(chǎng)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(dòng)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(chǎng)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(shí)應用到型號中去，通過(guò)技術(shù)變現回籠資金以反哺研發(fā)，二者相輔相成。在新產(chǎn)品的實(shí)現路徑上，不同公司給出了不同回答，有的穩扎穩打、小步前進(jìn)，如CFM56公司采用優(yōu)化傳統部件的方式來(lái)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(dòng)技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機性能得到飛躍式進(jìn)步。

技術(shù)創(chuàng )新邁入新階段

SABRE發(fā)動(dòng)機。

常規發(fā)動(dòng)機發(fā)展項目

6月，美國空軍分別授予GE公司和普惠公司“自適應發(fā)動(dòng)機轉化項目”(AETP)合同，總金額高達20億美元，旨在延續2016年底結束的“自適應發(fā)動(dòng)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)、制造和測試自適應發(fā)動(dòng)機工程驗證機，為2020年后美國空軍六代戰斗機發(fā)動(dòng)機做準備，以及用于F-35飛機的中期換發(fā)工作。這標志著(zhù)美軍六代機發(fā)動(dòng)機已從技術(shù)研究階段正式轉入工程研制階段。

8月，美國陸軍分別授予先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機公司(ATEC)和GE公司一份“改進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)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(dòng)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(jìn)設計工作，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(dòng)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(dòng)機相比，其耗油率降低25%，功率增大50%，設計壽命延長(cháng)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(kāi)始“支持經(jīng)濟可承受任務(wù)能力的先進(jìn)渦輪技術(shù)”(ATTAM)計劃的規劃工作。ATTAM計劃的目標是研發(fā)用于一系列下一代高、中、低功率渦軸和戰斗機發(fā)動(dòng)機的技術(shù);除先進(jìn)推進(jìn)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(lái)發(fā)動(dòng)機支撐更多電力系統、定向能武器、功率更大的傳感器等需求，同時(shí)提高推進(jìn)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(dòng)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(gè)“嵌入式”發(fā)動(dòng)機設計方案，將航空發(fā)動(dòng)機內置到飛機的機翼中，利于邊界層攝入(BLI)技術(shù)，“逆傳統”地攝入流經(jīng)飛機表面的低速邊界層空氣來(lái)提高燃油效率，降低噪聲。如果該設計可行，那將使類(lèi)似“雙氣泡”D8的革命性飛機成為可能，航空運輸也將開(kāi)啟新時(shí)代。

創(chuàng )新探索發(fā)展計劃

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

8月，美國國防預先研究計劃局(DARPA)公開(kāi)“先進(jìn)全狀態(tài)發(fā)動(dòng)機”(AFRE)項目的招標預告文件，標志著(zhù)項目進(jìn)入實(shí)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為 0~5之間的范圍內無(wú)縫工作、可重復使用、碳氫燃料、全尺寸渦輪基沖壓組合(TBCC)的發(fā)動(dòng)機，瞄準實(shí)用化高超聲速飛機的動(dòng)力需求，例如，能夠在拒止環(huán)境下執行情報監視偵察(ISR)任務(wù)的高超聲速飛機。項目將采取射流預冷技術(shù)擴展渦輪發(fā)動(dòng)機包線(xiàn)，實(shí)現渦輪/沖壓模態(tài)間的無(wú)縫轉換。

另外值得一提的是，隨著(zhù)3D打印、CMC材料等技術(shù)的成熟，其在航空發(fā)動(dòng)機中使用逐漸增多，并體現出顯著(zhù)優(yōu)勢。例如，LEAP發(fā)動(dòng)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(dòng)機燃燒室也測試成功。繼F414發(fā)動(dòng)機率先于2014年成功進(jìn)行CMC低壓渦輪轉子葉片的試驗驗證后，PW1000G發(fā)動(dòng)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。

在常規燃氣渦輪航空發(fā)動(dòng)機和高超聲速發(fā)動(dòng)機技術(shù)均大幅領(lǐng)先其他國家的同時(shí)，美國仍幾十年如一日地通過(guò)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、再到向型號轉移的技術(shù)成熟過(guò)程，推動(dòng)創(chuàng )新發(fā)展，一方面持續挖掘傳統技術(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、型號預研、產(chǎn)品發(fā)展強根固本。

觀(guān)點(diǎn)

觀(guān)察航空發(fā)動(dòng)機的年度發(fā)展，能顯著(zhù)體會(huì )到，航空發(fā)動(dòng)機是國家綜合實(shí)力的體現，能研發(fā)、制造的國家寥寥無(wú)幾。航空發(fā)動(dòng)機強國在以往的雄厚技術(shù)基礎上持續前進(jìn)，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(dòng)機發(fā)展至今，其合理的發(fā)展道路已經(jīng)基本明確，即常規型改進(jìn)發(fā)展與創(chuàng )新型探索發(fā)展。一個(gè)立足當前，一個(gè)著(zhù)眼未來(lái);一個(gè)瞄準產(chǎn)品，一個(gè)強調技術(shù);二者相互依賴(lài)，互成因果，都需堅持。

打牢基礎，積累技術(shù)。探索與預先研究是基礎，一型高性能的發(fā)動(dòng)機是幾十年技術(shù)沉淀、經(jīng)驗積累的結果，離開(kāi)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先研究等基礎性工作，研制型號無(wú)異于空中樓閣。美國的各種項目計劃旨在推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，在其研制過(guò)程中開(kāi)發(fā)的各項先進(jìn)技術(shù)與獲得的經(jīng)驗教訓，或被用于某型發(fā)動(dòng)機，或用于別的行業(yè)產(chǎn)品，最終都將推動(dòng)國家的進(jìn)步，同時(shí)還具有防止別國技術(shù)突襲的作用。

認準方向，堅持發(fā)展。在常規形式燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機上，美國敏銳捕捉到變循環(huán)這個(gè)可能改變游戲規則的技術(shù)方向后，和企業(yè)通過(guò)一個(gè)接一個(gè)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(jìn)，一步一個(gè)腳印。研發(fā)一套全新的推進(jìn)系統本來(lái)就是一項周期長(cháng)、資本密集的工程，如此大量資源的投入預期結果是制造出一型能持續服役數十年的高度復雜產(chǎn)品，以在經(jīng)濟和軍事上長(cháng)期領(lǐng)先于其他國家。

分散難點(diǎn)，各個(gè)擊破。任何一型新發(fā)動(dòng)機，可能會(huì )涉及多項下一級關(guān)鍵技術(shù)，例如其中的風(fēng)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(xiàn)，對這些技術(shù)開(kāi)展單項研究驗證，進(jìn)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(jìn)度、控制風(fēng)險，同時(shí)也容易展示研究成果，提升項目信心。