【工业明珠耀珠海 LEAP发动机“触手可及”】第十四届中国国际航空航天博览会(以下简称“珠海航展”)将于11月8日至13日在广东珠海举办。CFM国际(GE航空与法国赛峰飞机发动机公司平股合资公司)将在3号展馆H3E4展台一展其先进技术及前沿产品,为观众带来一场视觉盛宴。作为CFM国际麾下拳头发动机产品之一,LEAP发动机1:1.5剖面模型也将首次亮相珠海航展。观众可近距离观摩这颗集合多项行业前沿技术的工业明珠,感受航空科技的非凡魅力。
LEAP发动机是CFM国际基于其经典的CFM56发动机的成功经验,自2008年启动研发的新一代窄体机航空发动机。与CFM56系列相比,LEAP系列发动机的燃油消耗和碳排放降低了15%,自2016年投入使用以来,已为客户减少碳排放超过1400万吨。如今,全球75%新交付的单通道飞机使用LEAP系列发动机为其提供动力。三种型号的LEAP发动机(LEAP-1A, LEAP-1B, LEAP-1C)在全球斩获订单共计18,700台, 成为航空史上销量攀升最快的发动机。
值得一提的是,举世瞩目的国产大飞机C919于今年9月成功取得型号许可证,而支持国产大飞机进行一次次试飞验证、为其提供动力的正是LEAP-1C发动机。LEAP-1C发动机是CFM国际专为中国商飞C919机型打造的独家国外发动机选型。GE航空及CFM国际的数千名员工从C919立项到适航取证,与商飞团队共同奋斗了14年,全力支持保障C919的6机多地取证试飞,成功推进了多项关键技术任务。
“第十四届珠海航展的举办表明了全球航空业正在进一步复苏,更为中国民航业逐步企稳回升注入了信心。”CFM国际大中华区总裁向伟明表示,“我们目睹了新中国民航业的起步,陪伴了中国民航业的发展壮大,也见证了中国民航业创造的奇迹。GE航空将从提高产品的节油性和可靠性、提高在翼发动机利用率、缩短发动机维修周期等方面,帮助航司降本增效,以创新科技推动民航业变革,服务中国人民的美好出行。”

此次珠海航展,CFM国际还将利用多媒体形式展示其产品及技术,包括2021年6月宣布的RISE项目(为实现可持续发动机而推出的革命性创新项目),让观众更直观地感受到CFM国际在可持续航空领域所作的努力和取得的成果。
通过在发动机架构、空气动力学、材料科学等领域的技术创新, CFM国际不断降低飞机油耗和碳排放,帮助行业实现安全、高效、环保的绿色飞行。较上世纪7、80年代,CFM 国际生产的发动机及配套服务,已经降低了40%的油耗和碳排放。

国际航空运输协会承诺,航空业要在2050年实现净零碳排放,减碳18亿吨。目前看,最经济也最可行的办法,就是用可持续燃料替代传统燃油。可持续燃料可以和传统燃油混合使用,而且,不需要对发动机做太大改造,对机场、航油输送管道、储存设施等基建的改动也是最小的。

那么,要如何获取可持续航空燃料?根据生产方法的不同,可持续燃料主要分两大类,生物燃料和合成燃料。

生物燃料,指的是用有机生物质为原料来生产燃油。以地沟油为原料,就是最成熟的一种方法。这里用到的技术叫“加氢裂化”,让油脂大分子变成碳氢化合物。这个领域的最大生产商是芬兰的一家公司,它计划到2023年年底生产19亿升生物燃料,这是2021年全球生物燃料总产量的15倍。在国内,除了中石化,还有一家初创企业道兰环能,也专门在用地沟油生产航空燃油。
#今天立冬#

上个月,中国东方航空公司接收了一架全新的空客A320 neo。这架飞机在天津的空客总装线完成总装,随后执行了从天津到西安的交付飞行。这次飞行有点特殊,在燃油中首次添加了5%的可持续航空燃料。

所谓“可持续航空燃料”,它不是以石油为原料,而是用可再生原料合成来的。比如,这次飞行添加的可持续航空燃料,是中石化旗下的炼化厂用回收来的餐饮废弃油,也就是俗称的“地沟油”为原料加工出来的。空客表示,未来天津总装线交付的每一架A320neo,都支持添加可持续航空燃料。

除了地沟油,生物燃料还可以来自农林废弃物,比如废木材、废秸秆等等。把这些原料加工成燃油,用的是“热解技术”,通过加热把木质纤维分解成小分子,再浓缩成一种“绿色原油”,然后可以在现有的炼油厂加工成航空燃油。今年7月,波音宣布和美国的一家燃料公司合作,准备在部分飞机上测试这种燃料,顺利的话会在2024年实现量产。根据测算,如果产品达标,美国的农林废弃物就能满足本国3/4的燃料需求。

最近还出现了一种很有前景的技术,用乙醇,也就是酒精来生产生物燃料。上个月,霍尼韦尔推出了一项工艺,可以用高性能的添加剂,把玉米或者糖类中的生物乙醇转换成可持续生物燃料。前几天,比尔·盖茨也投资了一家初创燃料公司,它们主要做的就是用甘蔗和废弃玉米中的酒精生产燃料。

此外,还有另一种更直接的路线,不用回收原料,而是直接在工厂里合成燃料。它的原理是,用清洁能源制出氢气和一氧化碳混合的合成气,再给合成气加入合适的催化剂,经过一系列反应就能生成液体燃料。

去年,德国航空航天中心建立了研究试点,计划用可再生电力每年生产1万吨合成燃料。还有今年8月,一家瑞士公司实现了用太阳能来工业化生产合成气,预计明年向汉莎航空交付可持续合成燃料。它还计划,到2040年年产500亿升燃油,这占到全球航空燃油消耗总量的10%。

相比生物燃料,合成燃料不受生物质原材料的限制,产量更高,并且在生产过程中有可能实现100%零排放。业内认为,合成燃料是更长远的脱碳解决方案。

在更远的将来,电动化、氢能化等减排路径也会提上日程。在过去半个世纪里,航空业的核心技术没有发生过重大变化,而现在,减碳正在成为推动航空业技术革命的关键动力。

右移”:PD-35超大推力飞机发动机延迟
昨天
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好消息和不太好的消息
对于任何主权国家来说,拥有自己的航空发动机大楼是必要的最低限度。正如最近的事件所显示的那样,航空似乎是俄罗斯西方对手最敏感的行业。几乎在特别行动的最初几个小时就引入了对航空运输的制裁。现在,该国正在逐步恢复近几十年来失去的民机工业能力。

让我们从好消息开始。

十月底,莫斯科国际发动机制造论坛在不知不觉中举行,联合发动机制造公司在会上拉起了主小提琴。我们展示了一款预生产的涡扇 PD-14,它可能是近年来最期待已久的发动机。该装置与空气一样,是国内航空业需要的,主要用于乘客 MS-12-310 Irkut 的机动化。西方制裁意料之中地影响了班轮的发展步伐——一方面,时机已经向右转移,另一方面,国家已经为最快的进口替代分配了额外的资金。

总共至少建造了 18 架 PD-14,其中四架已经在一对 MS-21-310 上运行。

UEC 副总干事、负责 Perm Motors 运营的 Alexander Inozemtsev 院士表示,目前飞机发动机联动装置的测试正在如火如荼地进行,实验车辆通常每天两次飞行。从明年开始,第三个伊尔库特将加入航班。

将 PD-14 投入批量生产的速度有多快,时间会证明一切,但有一点是肯定的——这种特殊的发动机是国家的优先事项。尤其是因为飞机发动机的双重用途。除了“重型”乘客 MS-21-400 的机动化之外,PD-14M 的强制修改还用于运输 Il-76MD 和有前途的 Il-276。

用于区域乘客 SSJ-NEW 的弟弟 PD-8 的成功要温和得多。顺便说一句,即使它是为外国买家设计的,也是时候放弃在国内技术命名中的英国主义了。一年多来一直在进口替代上苦苦挣扎的苏霍伊超级喷气新机,是时候改名了。或许用国产机替代进口机的运动会更有趣。

PD-8的主要任务是替换苏霍伊乘用车发动机短舱中的法国PowerJet SaM146发动机。不仅主要装置——气体发生器——是在一个不友好的国家制造的,而且他们的制造方式也不是最好的。其余设备均在俄罗斯制造,但决定超级喷气发动机运行可靠性低的是法国灌装。

仅此一点就应该引发了早日用国产开发替代电机的想法,其实就是PD-8项目出现的原因。2022 年 5 月,Rostec 报告说,技术演示器的台架测试已经完成。该公司第一副总经理弗拉基米尔·阿尔蒂亚科夫(Vladimir Artyakov)说:

“完成第一架原型机 PD-8 的台架测试是俄罗斯民用航空新发动机开发中最重要的阶段,主要用于进口的 Superjet 100。接下来,将对自主装置上的各个发动机部件进行测试。它还计划作为 Il-76LL 飞行实验室和大型工程和技术计算综合体的一部分对发动机进行测试。所有这些都包含在确认试验工厂的特性符合 PD-8 发动机认证基础要求的工作中。”
10月底,有关实验工作的三名示威者的信息出现了。但就目前而言,它仍然离系列太远了。

顺便说一句,现在我们每年至少需要 44 台飞机发动机。某些积极因素激发了 PD-8 中已经在旧 PD-14 上“飞行”的单元和解决方案的广泛使用。2020年电机技术立项,去年10月试制燃气发电机……到2025年,可以期待串联电机。如果我们谈论 PD-8 的军事用途,那么它是非常温和的 - 到目前为止只有 Be-200 两栖动物的再机动化。

应该指出的是,新情况只是让 PD-14 系列的主要开发商 Perm 引擎制造商的工作一波又一波。例如,设计师与雷宾斯克“土星”一起想到了上述 PD-8。这是巨型PD-35的义务。

国内最强
这台电机的一切都很大。风扇直径 3 100 毫米。比较一下:对于 PD-8 婴儿,它是 1,220 毫米,对于 PD-14,它是 1,900 毫米。巨大的 PD-35 的推力因性能而异,从 24 吨到 38 吨不等(有些人梦想 52 吨)。

顺便说一句,无论是在苏联还是在俄罗斯,都没有制造出推力为 35 吨或更高的燃气涡轮飞机发动机。Ruslan 的传奇 D-18T 产生的推力不超过 23.5 吨。也就是说,理论上,一对推力为 40 吨的最强大的“三十五分之三”将取代 Ruslans 上的四台过时的柴油发动机,提供更大的推重比。

只有在俄罗斯这里,没有明确的计划为航空航天部队重装机翼重量级飞机,更不用说开发新一代机器了。在许多方面,这正是 PD-35 的大规模生产时间向右移动的原因——上述院士亚历山大·伊诺泽姆采夫在接受《崛起》杂志采访时表示了这一点。据他介绍,彼尔姆发动机制造商的材料基础并不能完全满足当时新的、可以说是极端的要求。

最初,假设将在新利亚迪彼尔姆地区的 16.6 公顷土地上为巨人建造一个测试台。投资额估计接近 40 亿卢布,并且该设施本身的启动 - 到 2023 年。但这是两年前的计划。现在,尚未开始的测试将转移到彼尔姆以南弗罗拉镇的一个地点——结果证明它更便宜。

此外,PD-35 的部分资金被转用于其他项目。Inozemtsev 没有具体说明哪些,但很明显,用于开发和测试用金属创建的结构。我们记得,PD-35 仅在莫斯科发动机制造商论坛上展示了一个模型。顺便说一句,布局不是真人大小。时机方面的右移也是因为这款重型电机的命运不明朗。Il-96-400 被认为是“三十五”最有可能的航母,但尚未做出启动其开发的决定。

此外,一艘 400 座的班轮需要将推力提升到 38 吨的发动机,这仍然只是纸上谈兵。但 PD-35 飞机发动机的核心,它的气体发生器,是去年以技术演示器的形式建造的。2021 年 10 月,Alexander Inozemtsev 对此事件发表了评论:

“目前,气体发生器正在按照批准的程序在标准大气条件下进行测试。测试应确认气体发生器设计的基本性能。此外,根据他们的结果,将有可能评估由职权范围定义的节点的参数。”
俄中宽体 CR929 的希望似乎很渺茫,它应该在本世纪末才可以批量生产。显然,有了这台机器,难度很大。丹尼斯·曼图罗夫(Denis Manturov)仍在担任工业和贸易部负责人时评论说:

“CR929 进程正在进行中。但考虑到新的投入,根据目前在合作方面存在的限制,这是由中国合作伙伴在西方制造商的参与下形成的,将不得不花时间在仅使用俄罗斯和中国制造商的重组方法上。”
到目前为止,还没有关于PD-35潜在航母的消息,但早就知道中国人在选择发动机时最喜欢的是通用电气GEnx和劳斯莱斯遄达。仅仅因为这些产品已经准备好并经过认证。

PD-35 是一个很有前途的飞机发动机系列,可以将国内航空业提升到一个全新的水平。首先是民用部门。在过去的几十年里,我们看到四引擎布局逐渐减少——波音 747 和空客 380 已经停产。无论他们看起来多么有魅力,他们都过分地吃燃料。尤其是与双引擎和相同的宽体波音777 与巨大的通用电气GE90 相比。参数令人印象深刻——直径为 3.4 米,推力超过 52 吨。实际上,PD-35 应该与这个单元竞争,或者更确切地说,它有希望对适当的功率进行修改。

与此同时,计划包括基本的 PD-35,其演示器将于 2024 年出现,及其修改 - PD-38、PD-28(可能是 Mriya 或其轻型版本的继任者)、PD-24(可能是 Ruslan 的继任者)),以及地面气体泵站的选择。

尽管对 PD-35 持怀疑态度,但值得注意的是,历史上从未有发动机制造商在如此短的时间内开发出适合军用和民用的全系列高科技飞机发动机。

顺便说一句,为军用飞机/直升机制造电动机比为乘用车制造电动机要容易得多。因此,现在你不会羡慕 UEC 的工程师和设计师了


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