解析三大高效清洁航空发动机技术 中国研究待突破(3)

　　开式转子技术

　　开式转子发动机(CROR)也称桨扇发动机或无涵道风扇发动机，采用一对相互反转的风扇，可以设计为拉动式或推进式，与传统喷气发动机相比，开式转子发动机的显著特点在于可以获得超高的涵道比，预计最高可以达到35，由于去掉了发动机短舱，减小了阻力，以及相互反转的开式转子发动机可以节省25%～30%的燃油消耗，污染排放减少可高达30%。

　　尽管开式转子存在发动机风扇直径大，增加发动机重量，造成安装困难，甚至改变飞机构型并且噪声较大等问题，但随着燃油价格的不断上涨和环境方面要求的不断提高，开式转子发动机被认为是现有唯一能达到ACARE提出的2020年目标。对于开式转子发动机除飞机增加消音装置减少噪音外，发动机本身还面临如下主要技术难题需要解决：

　　a)发动机风扇直径几乎达到目前涵道短舱的2倍，无论采用拉动式或推进式结构布局，均需采用同飞行器构型进行一体化设计技术，降低飞行器构型对发动机性能的影响，达到改善发动机性能；

　　b)“拉动式”和“推进式”开式转子发动机驱动桨扇的方式有所不同，“拉动式”采用齿轮驱动方式，“推进式”也可以采用齿轮驱动方式，采用齿轮驱动桨扇方式必然需要发动机设计解决高效、轻质、高可靠性齿轮箱设计技术，当然“推进式”开式转子发动机也可以采用涡轮不经齿轮箱和传动轴直接带动对转桨扇，但该方式由于桨扇叶尖速度等因素的限制，动力涡轮和桨扇均不能在最佳转速工作，从而牺牲效率，因此需要解决动力涡轮和桨扇性能优匹配设计技术。

　　上世纪80年代，PW公司与Allison公司合作发展过开式转子发动机，并于1989年在麦道公司的MD-80飞行试验台上进行了578-DX验证机的飞行试验(如图4所示)。但是，目前世界上只有乌克兰的D-27发动机安装在AN-70军用运输机(如图3所示)上投入了使用。在2000年以来，NASA提出了N+1目标，力争于2015年，在现有基础上，使开式转子发动机噪声降低33%；并且RR、GE、CFM公司等都在按计划对开式转子发动机进行深入研究。2011年6月，欧洲净洁天空研究计划的专家完成了对在空客A340-600飞行试验台一侧安装对转开式转子发动机的可行性研究，这意味着满足航空公司对更佳燃油效率需要的工作又向前迈进一步。

　　在开式转子发动机技术领域，国内仅开展过有限的探索性研究，初步建立了开式转子发动机对转桨扇部件性能计算模型，评估其对发动机总体性能的影响。 （黄维娜　钟世林　徐华胜）