最好的飞机需要最好的发动机

  2017年7月，普惠在美国国会山展示其“静洁动力”齿轮传动式涡扇发动机。近年来，这系列被称为“革命性的全新发动机平台更具燃油与成本效率”的发动机，成为了普惠的明星产品。以该系列新产品为代表，普惠表示公司持续加大投资创新，立足于研发改变游戏规则的发动机。那么，该系列发动机实现了哪些突破？未来的发动机又会有哪些新技术和新趋势？发动机行业的发展又有哪些共性的准则？针对这样一些问题，本报记者近日专访了普惠公司技术与环境副总裁艾伦·艾伯斯坦（Alan H.Epstein）。

  《中国航空报》: 截至目前，普惠“静洁动力”系列发动机已投入服役一年多的时间，完成了超过35万个飞行小时。请您谈谈这型发动机实现了哪些突破？

  艾伦·艾伯斯坦：在普惠，我们的观念就是——“最好的飞机需要最好的发动机来支持”。普惠“静洁动力”系列发动机是我们最新的创新成果，它已经应用于庞巴迪C系列、三菱支线喷气机、伊尔库特MS-21、巴航工业E-Jet E2以及空客A320neo这五种飞机型号上。目前我们总共获得了来自超过全球80多个客户的8000多份订单，包括可选订单及未宣布订单。

  之所以如此受欢迎，是因为它能够降低75%的噪音，减少50%的气体排放，并降低16%的燃油消耗。事实上，据航空公司反映，所降低的油耗要高于16%。按照现有的油价水平计算，这在某种程度上预示着每一架由齿轮传动式涡扇发动机提供动力的飞机每年能节约大约100万美元的燃油费。

  目前，我们有92架飞机已经交付给了16家用户。整个机队累计完成超过35万小时的飞行时间。目前最主要的挑战就是增加产能。我们计划每年把产量翻一番，所以今年的目标是交付350~400台发动机。普惠在加拿大、美国和欧洲的生产线都在建设和使用，亚洲的生产线也很快就会开始产出。

  关于飞机发动机未来的发展，我认为有三项因素至关重要——降低噪音、燃油消耗和废气排放。噪音问题实际上慢慢的变成了航空业发展的主要障碍。大约60年前波音707飞机启动时，在地面上能够听到的噪音范围是350平方千米，到现在我们在地面上能听到的噪音只覆盖24平方千米。尽管如此，这样的进步是不够的。噪音程度的降低很大程度上得益于齿轮传动涡扇发动机，我们大家都认为，未来仍有更大潜力逐步降低噪音。那么飞机本身到底可以多安静？从技术角度讲，能够更好的降低至6~12分贝。我们通过加大风扇的尺寸减少噪音。主要的效果是降低了飞机尾部的喷流噪声。

  在飞机能效方面，最初的飞机能效是20%，现在已能达到40%，我们大家都认为将来的最大值可达到60%或者65%。

  在飞机二氧化碳排放方面，航空业以及全球的航空公司、制造商、机场、空管人员致力于在2050年前将排放减少50%。个人会使用低能耗能源作为飞机燃料的可持续性替代品，如将生物质、垃圾加工成飞机燃料。普惠制造的发动机已经可使用5种新型燃料了，还有5种正在测试中。

  《中国航空报》：普惠是否正在研发第二代、第三代的“静洁动力”齿轮传动式涡扇发动机，在这方面有什么实质性的突破和进展吗？

  艾伦·艾伯斯坦：是的，我们不仅在研制第二代的“静洁动力”齿轮传动式涡扇发动机，同时也在研制第1.5代和第三代。今年早一点的时候，咱们进行了大直径、低压比、低转速的风扇测试试验，就是用在第二代发动机上。我们正在为新一代的发动机研究更先进的HPC和燃烧室以及新的材料。为了研制出现在的齿轮传动式发动机，我们攻克了50项有关技术；对于第二代发动机来说，同样要经历这些过程。目前，我们为下一代该系列发动机正在进行5~10项研发技术。

  《中国航空报》：普惠在增材制造以及陶瓷基复合材料等技术研发方面如何？未来的发动机是否有更多这样一些方面的应用？

  艾伦·艾伯斯坦：其实在GTF上我们用了不少的增材制造技术，只不过我们大家常常谈论的是设计技术，风扇叶片、燃烧室和涡轮。原因主要在于设计技术是给客户看的，而制造技术是为我们自己盈利的。发动机研制企业最大的挑战并不在于能不能制造出一台发动机，而是能否以客户愿意支付的价格造出来。

  目前，增材制造最大的好处是提升生产速度，而非减少相关成本。增材制造更适用于生产需求较少的部件。随着增材制造设备每年的改良，我们对其了解也逐步深入。我认为，在未来10年里，增材将是发展最快的领域之一。

  在陶瓷基复合材料制造方面，联合技术公司是全球最大的制造商。个人会使用陶瓷基复合材料为其他发动机制造商提供了大量部件。只要能增加产品价值，我们就加入陶瓷基复合材料。我们大家都认为，单片陶瓷和新型金属材料也具有价值，所以我们同时使用这三种材料。

  《中国航空报》：对于中国的航空发动机研制，作为航空发动机专家，请您谈谈有哪些建议？您认为发动机研制成功的关键有哪些？

  艾伦·艾伯斯坦：我认为首先有三个关键因素：第一，人的因素，设计和制造飞机发动机，必须要有全球顶尖的工程师，这群人必须拥有最先进的技术理念；第二，技术因素；第三，三个对应的组织机构——发动机制造商、供应链、适航主管当局。

  一是以保证质量为前提。质量是产品的根本，是生产所有航空产品的基础。质量原则必须贯穿至供应链的最底层。这不仅包括发动机制造商的产品质量，还包括它的每一级供应商的产品质量。举例说明：用来制造发动机的钛金属的强度是有差异的，钛金属的强度影响着飞机的质量。如果对质量足够重视的话，钛金属的强度波动范围不会很大。因此我们甚至会关注钛是从世界上哪个钛矿中炼出的。这对安全和整个企业未来的发展都至关重要。

  二是合作过程中的容错度。发动机研制进程中存在着诸多挑战，任何故障都有可能发生，成百上千的工程师正在为这些挑战和安全全力以赴。对公司和适航当局来说，保持开放的合作与沟通态度很重要。发动机毕竟是由上千名工程师研制出来的十分复杂的产品，不能因为一处错误就否定员工和当前的设计和产品，而应该引导员工认识错误，并将其当成是可以汲取经验的教训，从而更加刻苦努力地投入到研发的进程中。

  三是确保安全性。这应该是排在第一位的因素，员工的福祉排在第二，公司的成功排在第三。在普惠，我们成立了完全独立的安全机构，以检验和确认产品是不是安全，我们是不是做到了万无一失。我们的口号是“制造可靠引擎”。

  我相信，中国会成为全世界第三个有能力生产世界一流民用航空发动机的国家。返回搜狐，查看更加多