E3E發(fā)動機的最新研制進展

圖2 E3E核心機的9級高壓壓氣機

圖3 E3E核心機的分級貧油燃燒室

RR德國公司于2012年9月在斯圖加特大學的高空試驗臺上成功完成了最新制造的全新雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機核心機試驗。在40 h的試驗內(nèi)容中，重點模擬了惡劣天氣下貧油燃燒室試驗項目。其試驗結(jié)果驗證了該燃燒室能安全、成功地完成風車起動。該試驗是E3E（高效、環(huán)保、經(jīng)濟）研究計劃的1部分。全新研制的核心機的ESE發(fā)動機，如圖1所示。

E3E發(fā)動機計劃在1994年就已啟動，是德國政府和工業(yè)部門共同實施的航空研究計劃的1部分。該計劃分為2個階段：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發(fā)動機核心機。預(yù)計2007～2010年推出適應(yīng)市場需求的新型發(fā)動機，目前看來，該計劃沒有取得預(yù)期的效果。

RR德國公司早在2003～2006年就開展了該計劃核心機的研究活動。采用該先進核心機的發(fā)動機與目前的發(fā)動機相比，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標準的60%，同時對燃燒室穩(wěn)定性和高空再點火特性沒有負面影響。

全新的E3E核心機采用9級高載荷壓氣機，如圖2所示。整體葉盤選用輕質(zhì)的鈦合金材料，葉片轉(zhuǎn)速和級載荷明顯提高，均超過了以往經(jīng)驗值，試驗壓比達到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，因此采用以被動控制載荷補償系統(tǒng)為特征的第2空氣系統(tǒng)來降低軸承載荷。載荷補償系統(tǒng)的目的就是產(chǎn)生1個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。通過試驗已驗證了該載荷補償系統(tǒng)的功能。

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

E3E核心機采用2級高壓渦輪，轉(zhuǎn)子葉片設(shè)為高升力3D氣動的無冠葉片，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)動機設(shè)計研究所劉紅霞）