??槳扇發動機自誕生以來,就以其卓越的性能和經濟環保優勢,被世界主要飛機和發動機生產商視為未來最具潛力的綠色航空動力之一。
???槳扇發動機結構示意圖
??槳扇發動機最大的特征在于直接甩掉渦扇發動機的涵道外殼,讓葉片暴露在空氣中,這樣既去掉了笨重的短艙,又大幅度增加了涵道比,從而降低了燃油消耗,一舉兩得。
??槳扇發動機一般采用兩排槳葉同軸對轉,每片槳葉又寬又薄,前緣尖銳并帶有大后掠——借鑒了超聲速戰斗機后掠翼的設計智慧,同時后排槳葉還可以將前排槳葉產生的旋流捋順成直流,把原本浪費在空氣旋渦里的能量全數回收,讓槳扇發動機能夠保持高效運轉。
???馬刀形后掠槳葉
??前蘇聯為飛行速度800km/h的安-70運輸機專門設計了D-27槳扇發動機,這是目前世界上唯一投入使用的槳扇發動機。D-27發動機槳葉直徑4.5米,前排有8個葉片,后排有6個葉片,最大起飛推力11910daN。與同時代的渦扇發動機相比,D-27槳扇發動機可顯著提高飛機的起降性能和飛機翼面升力,同時燃油消耗也降低30%。俄羅斯還曾計劃研發D-27A、D-27M等后繼機型。
???裝配D-27槳扇發動機的安-70運輸機
??與此同時,GE、普惠和羅羅等西方航空發動機公司也加快了槳扇發動機的研究探索,重點驗證了其經濟性。
???GE公司開發的GE36槳扇發動機驗證機
??槳扇發動機發展緩慢的重要原因是受石油價格的波動影響,同時早期設計的反向旋轉槳葉會產生巨大噪聲,也讓民航客戶望而卻步。
???兩排槳葉對轉產生巨大噪聲
??如今隨著技術進步,槳扇發動機的降噪研究已經取得了很大突破,同時隨著國際油價飆升以及節能環保觀念深入人心,槳扇發動機有望重新成為航空公司的寵兒。2021年,GE與賽峰聯手推出RISE計劃,目標是設計開發一種前“轉”后“靜”的開式風扇架構,通過犧牲一定的推進效率以降低對轉結構的復雜性,開發新的槳扇發動機。
???RISE計劃的開式風扇架構
??面向未來,槳扇發動機的槳葉設計技術還可進一步推廣使用,助力渦槳發動機設計性能提升,推動低空經濟發展,在未來可持續航空將大有可為。
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