田曄
得益于復合材料的廣泛應用、發動機結構的不斷改進以及新的制造技術的日趨成熟,商用航空發動機產業在近幾年來呈現出百花齊放的蓬勃發展態勢。根據預測,到2020年之前,將有6款跨越兩代推進技術的全新清潔商業航空發動機投入使用。GEnx、遄達1000、遄達XWB、PW1000G、LEAP和GE9X發動機將取代服役十幾年的老舊型號,新型發動機產品的推力將覆蓋從14000磅到105000磅的范圍。發動機產品多樣性極大地刺激了航空動力產業的發展。然而,新產品中卻獨缺40000~60000磅推力范圍的新型發動機。
這一缺失將很快得到解決。2015年巴黎航展前夕,波音公司公開表示將推出一款取代波音757和767-200的“中間級市場”(MOM)飛機,預計2025年前后投入使用。新機型將結合寬體客機舒適性與窄體客機經濟性等特點,能夠搭載220名乘客,航程為9260千米。
早在20世紀60年代末,為了爭奪當時的MOM市場,各大飛機制造商紛紛推出各自的寬體客機,以期在接下來的十年間搶占市場高地。其中主要競爭機型包括波音747、道格拉斯DC-10、洛克希德L-1011以及空客A300。與之配套的發動機產品不斷涌現:JT9D、CF6、RB211、PW2000、PW4000和遄達700發動機能夠滿足窄體和寬體飛機的動力需求,并通過不斷改進,用于之后的波音757、767和空客A330等飛機。 如今,商用發動機制造商爭奪MOM市場的戰鼓再次敲響。
若只考慮推力超過60000磅的寬體客機市場,在過去的50年里,僅GE和普惠兩家公司就生產了超過10000臺發動機,部分發動機至今仍為航空運輸提供著安全保障。而對于新一代飛機來說,這些經典的發動機技術已然落后,制造商們將目光聚焦于顯著減少油耗的新型推進技術上,并計劃在未來10年將新的產品投入市場。
巴黎航展期間,GE公司首席執行官大衛·喬伊斯(David Joyce)表示,MOM飛機需要配裝一款推力為40000~50000磅新型清潔能源發動機,這意味著發動機制造商將花費數十億美元研發全新的商業發動機。喬伊斯介紹:“縱觀GE的發動機家族,我們并沒有適用于MOM飛機推力范圍的商用發動機,因此我們將開發一款全新的產品。”而普惠公司商用發動機項目總裁格恩哈特(Greg Gernhardt)表示,普惠研發的PW1000系列齒輪傳動風扇發動機在未來還有很大的發展空間,在應對MOM概念飛機時普惠擁有更多機會。
飛行國際高級咨詢顧問理查德·埃文斯(Richard Evans)認為,波音757使用的是20世紀80年代的技術,而最新的MOM飛機則會采用全新技術大幅改進燃油效率。按照業界的普遍算法,民航客機每年的燃油消耗率要降低0.5%~1%,預計到2025年,新型發動機的燃油消耗將減少20%~45%。
波音公司的新型概念機目前仍有一些問題懸而未決,比如新機型是和波音767一樣大或者更大,還是像20世紀80年代被取締的7J7項目一樣,機身大小介于757和767之間?
同樣的疑問發生在對飛機發動機結構的選擇上。普惠公司“十余年磨一劍”的齒輪傳動風扇發動機即將于明年正式裝配空客A320neo客機,同時該公司對寬體客機市場表現出了濃厚興趣;羅羅正大力投入齒輪傳動技術的應用;而GE于2013年收購了意大利Avio公司航空業務部,Avio公司在傳動系統方面位于行業領先。
大多數航空發動機企業高管不愿透露關于新MOM飛機配套動力系統的設計預想,但普惠技術與環境副總裁艾倫·愛普斯坦(Alan Epstein)則提出了一個大膽的推測。今年6月,愛普斯坦在普惠新聞發布會上回應關于MOM飛機發動機的相關問題時說道:“未來無論哪家制造商推出新一代飛機,它都會裝配齒輪傳動發動機。”
普惠PW1217G發動機
有人質疑愛普斯坦如此篤定齒輪傳動技術能夠廣泛應用,是因為普惠的競爭對手們都在研發新的齒輪傳動發動機,好與PW1000系列發動機相抗衡。羅羅研究齒輪結構和改善熱循環效率等關鍵技術已是公開的事實,這些技術將用于2020開始服役的Advance發動機上。此外,羅羅還將推出更先進的帶可調風扇葉片間距的“UltraFan”發動機。
羅羅航空業務總裁托尼·伍德(Tony Wood)曾公開表示要向波音MOM飛機的動力需求靠攏。隨著龐巴迪C系列客機和巴西航空工業公司E噴氣客機的相繼問世,沖擊了波音與空客的窄體客機市場,窄體客機的市場分割將成為長期趨勢。為此,羅羅將在發動機技術研發上加大投入,使其滿足不同的市場需求。伍德強調,Adance和UltraFan發動機技術可以擴展和應用在不同類型的飛機上。“過去15年里,羅羅的發動機研發速度非常快,每隔幾年我們就要推出一款新的發動機。現在我們手中有大量訂單,這為先進技術的應用提供了基礎,因此我們研發的速度必須足夠快,以應對任何機遇。”同時,伍德指出,波音公司的新概念飛機面對的是中間級市場,因此它不應被看作是另一種窄體客機項目。
今年6月,愛普斯坦在普惠新聞發布會上回應關于MoM飛機發動機的相關問題時說道:“未來無論哪家制造商推出新一代飛機,它都會裝配齒輪傳動發動機。”
羅羅大型發動機項目負責人埃里克·舒爾茨(Eric Schulz)表示,波音之所以提出MOM概念,就是為了增強波音公司在寬體客機市場的影響力。空客A321客機訂單的火爆已經清楚地表明了中間級市場的需求。“我們期待從中間級市場到寬體機市場之間的自然過渡,這正是波音尋求新機型以替代757飛機的原因”,舒爾茨認為,如果MOM飛機的定位是高端窄體客機或低端寬體客機,對于羅羅來說,這都是一塊誘人的“市場蛋糕”。舒爾茨強調,羅羅一直致力于為客戶提供舒適和高效的發動機產品,他們有能力重回MOM市場。