我国自主研制的首款新一代喷气式干线客机C919在上海总装下线。 C919在技术指标上直接看齐了目前市场保有量最大的波音的737-800和空客A320-200。这张表格详细的对比了三架同级飞机的各项参数对比!

将时钟拨回到1982年4月24日,随着美国达美航空公司一架DC-8-71客机从美国亚特兰大机场起飞前往萨瓦那,CFM56涡扇发动机首次正式投入商业运营。经过30年后,CFM56发动机已经成为单通道窄体客机动力装置市场上最强有力的竞争者。

2009年12月,中国商飞选择了CFM国际公司的LEAP-1C发动机作为C919来自西方国家的唯一动力装置,由此,LEAP发动机项目正式启动。该发动机采用了独特的、业内首创的全集成推进系统(IPS),由CFM提供发动机以及由奈赛公司(Nexcelle)开发的短舱和反推装置组成。这些部件,包括由中航工业提供的吊架,被设计为相互连接的整体系统,具备更好的空气动力学特性,重量更轻、更易于维护。

2014年年底,首台LEAP-1C发动机在经改装的波音747飞行试验台上成功完成了飞行试验项目。试飞项目涵盖了一个全面的测试计划,包括发动机的可操作性、喘振裕度、性能、排放和噪声指标。该项目还验证了发动机采用的先进技术,包括碳纤维编织复合材料风扇、双环预混旋流(TAPS)燃烧室、高压涡轮的陶瓷基复合材料罩环和低压涡轮的钛铝合金叶片等。

迄今为止,LEAP发动机是唯一一款同时被所有主流单通道机 (737MAX、A320neo和C919飞机)选中的发动机。在A320neo和C919机型上,LEAP发动机风扇直径均为206cm;在737MAX机型上,受飞机总体尺寸要求所限,LEAP发动机风扇直径缩为175cm。不同于CFM56-5B发动机上36片钛合金风扇叶片的设计,所有LEAP系列机型仅有18片风扇叶片,再加上经改进后的复合材料风扇包容机匣,相比同样尺寸的带有金属风扇叶片和机匣的发动机而言,采用LEAP发动机可使每架飞机减重约455kg。

在热端部件设计上,LEAP发动机将是第一款配备陶瓷基复合材料(CMC)高压涡轮叶冠的民用发动机。尽管在军用发动机上这一设计特征已非鲜见,但出于成本控制考虑,在民用发动机历史上CMC还从未得到大量应用。采用CMC的直接益处便是提高了涡轮前温度和燃烧热效率。

Leap发动机第一级高压涡轮罩环由陶瓷基复合材料(CMC)制成,这是CFM公司首次在自家生产的发动机上采用。虽然这只是一个相对简单的应用,但是它会带来丰厚的回报。首先,CMC材料的耐高温性能意味着对冷却气流需求的减少。传统的涡轮罩环上密布冷却孔,大量的冷却气流被引走对发动机工作循环来说是个不小的负担。有了CMC材料制成的涡轮罩环,需要的冷却气流减少从而增加了工作循环气流流量。其次,CMC是一种低密度材料,制成的罩环重量只有传统罩环的三分之一,也不需要很多的支撑结构。CMC材料的热学性能稳定,对保持涡轮叶尖间隙很有帮助。

此外,飞机在地面滑行、起飞滑跑和降落时,发动机容易吸入碎片、沙石等杂物,一旦这些杂物进入发动机内涵道,极易腐蚀或磨损压气机叶片,给飞行带来安全隐患。

Leap系列发动机在风扇后部通向压气机的流道弯曲处设计了一个杂物清除系统,包括几个自动可调外涵道通气门,在地面滑行、起飞和降落阶段,系统自动打开通气门后可以将发动机吸入的杂物引入外涵道从而排出发动机体外。该系统也能有效地处理吸入的冰块和雨水,这种设计在GE90发动机上得到了成功的应用。

资料图:LEAP发动机采用的两级高压涡轮设计。

Leap发动机采用的两级高压涡轮是最大的不同,在当初设计高压涡轮时,采用单级还是双级曾经有过争论。CFM公司对燃油消耗和维护成本综合考虑后做出了现在的选择。基于现有的GE90和GEnx发动机技术,Leap-1B发动机的高压涡轮采用了新一代的冷却设计,虽然CFM公司没有透露过多的细节,但是公司表示新的冷却设计使得叶片内部可以通过更大流量的均匀一致的冷却气流。

CFM公司表示,最新打造的LEAP发动机的燃油经济性可比CFM56现役产品提高15%,且氮氧化物排放水平相比CAEP/6标准低50%。在噪声表现方面,LEAP发动机相比CFM56系列则要降低50%。CFM公司同时声明,以上各项指标的实现不会以牺牲发动机维修成本和耐久性作为代价。