陳光/文

遄達(dá)XWB發(fā)動(dòng)機(jī)是羅.羅公司以遄達(dá)1000為基礎(chǔ)研制的遄達(dá)系列發(fā)動(dòng)機(jī)的笫6型發(fā)動(dòng)機(jī)。其在風(fēng)扇支承結(jié)構(gòu)、帶冠高壓渦輪工作葉片與中壓渦輪級(jí)數(shù)上打破了羅羅公司的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，在各部件采用了21世紀(jì)初開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的一些新技術(shù)，在性能、經(jīng)濟(jì)性、排放特性、噪聲特性、維修成本等方面均處于目前領(lǐng)先的地位，是最好的民用發(fā)動(dòng)機(jī)。

遄達(dá)XWB三轉(zhuǎn)子大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是羅.羅公司繼遄達(dá)700（用于A330）、遄達(dá)800（用于B777）、遄達(dá)500（用于A340-500、-600）、遄達(dá)900（用于A380）與遄達(dá)1000（用于B787）后的第6型遄達(dá)系列發(fā)動(dòng)機(jī)，是空客公司A350XWB客機(jī)的唯一動(dòng)力。

A350XWB和遄達(dá)XWB發(fā)展概況

空中客車(chē)公司（簡(jiǎn)稱(chēng)空客）于2005年10月啟動(dòng)A350項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)計(jì)劃的A350為衍生自A330設(shè)計(jì)的一款250-300座雙發(fā)寬體客機(jī)，機(jī)身橫截面與A330相同，以與波音公司的B787-9、B777-200ER及計(jì)劃中的B787-10相競(jìng)爭(zhēng)。

但是A350并未受到航空公司看好，訂單很少，空客只得放棄擬議中的A350。2006年7月17日，空客宣布將A350的機(jī)身加寬，并命名為A350XWB(EXtra Wide Body超寬機(jī)身)。A350XWB雙耳垂形（橢圓形）的機(jī)身橫截面最大直徑為5.97m，比A330/A340的大0.33m，比空客之前的寬體客機(jī)大；但是不僅比A380的小，也比B747與B777的小。

A350XWB系列飛機(jī)包括3種不同機(jī)型，分別是A350-800、A350-900和A350-1000，其航程都可覆蓋全球各個(gè)角落。在典型三級(jí)客艙布局下，A350-800、A350-900和A350-1000分別可搭載270、314和350名乘客。A350XWB系列所有型號(hào)的飛機(jī)在高密度客艙布局下的載客量都可以達(dá)到440人。

A350XWB于2012年4月開(kāi)始第一架總裝，2013年5月13日完成整體噴漆，2013年6月5日進(jìn)行地面滑行測(cè)試，2013年6月14日在法國(guó)城市圖盧茲布拉尼亞克機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了首飛。計(jì)劃A350XWB-900、-800與-1000分別于2014年四季度、2016年與2017年投入航線營(yíng)運(yùn)。

2014年12月22日，空客向卡塔爾航空公司交付了第1架A350XWB-900，該客機(jī)于2015年1月5日投入了航線運(yùn)營(yíng)，基本達(dá)到了預(yù)定的首航計(jì)謝。截至2014年初，己得到39家航空公司的812架A350XWB的確認(rèn)訂單，其中：亞太地區(qū)客戶(hù)共訂購(gòu)了244架，占據(jù)總訂單的30%。

空客2005年推出A350項(xiàng)目時(shí)，羅.羅公司為了爭(zhēng)取向A350提供動(dòng)力，提出了采用推油門(mén)的方法加大用于B787的遄達(dá)1000的推力的措施，并采用常規(guī)的由高壓壓氣機(jī)向飛機(jī)機(jī)艙供氣（在B787上，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)功率各為250kW的交流發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電流驅(qū)動(dòng)向飛機(jī)機(jī)艙供氣的空氣壓縮機(jī)的電動(dòng)機(jī)）的方案，并將這種改型的發(fā)動(dòng)機(jī)命名為遄達(dá)1700。

當(dāng)空客決定發(fā)展A350XWB后，為了獲得更多的用戶(hù)，要求A350XWB具有更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保與更易維護(hù)等特點(diǎn)，顯然，羅.羅公司擬議中的遄達(dá)1700滿(mǎn)足不了空客的要求。

在空客與羅.羅協(xié)商后，羅.羅提出了全面性能較遄達(dá)1000有顯著提高的遄達(dá)XWB，作為A350XWB三種型號(hào)的唯一動(dòng)力。遄達(dá)XWB有3個(gè)主要型號(hào)，即用于A350XWB-800的遄達(dá)XWB-75，用于A350XWB-900的遄達(dá)XWB-84與用于A350XWB-1000的遄達(dá)XWB-97，型號(hào)名稱(chēng)中的數(shù)字表示發(fā)動(dòng)機(jī)以lbf/1000為單位的起飛推力值，也即三型發(fā)動(dòng)機(jī)的推力分別為75000lbf（330kN）、84000lbf（374kN）與97000lbf（430kN）。

羅.羅公司于2006年在遄達(dá)1000的基礎(chǔ)上，啟動(dòng)了遄達(dá)XWB的研制工作，研制工作進(jìn)展還是比較順利。

推力較小的型號(hào)-遄達(dá)XWB-84于2010年6月14日進(jìn)行了第1次臺(tái)架試車(chē)，2012年2月18日裝在由空客公司的豪華巨型客機(jī)A380改裝的飛行試車(chē)臺(tái)上進(jìn)行了第1次飛行試驗(yàn)，在取證前進(jìn)行了42次140小時(shí)的飛行試驗(yàn)。在完成了全部取證試驗(yàn)后，遄達(dá)XWB-84于2013年2月7日取得歐歐洲航空安全局（EASA）頒發(fā)的適航證。

2013年6月14日首架裝遄達(dá)XWB-84的用于試飛的A350 XWB（編號(hào)為MSN1）開(kāi)始飛行試驗(yàn)，隨后又有4架試飛飛機(jī)（MSN2-MSN5）參加取證前的飛行試驗(yàn)，這些試驗(yàn)中包括：在南美玻利維亞高海拔機(jī)場(chǎng)與阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)的Al Ain炎熱環(huán)境的發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)；在加拿大Iqaluit酷寒（氣溫為-30℃）條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)，此項(xiàng)試驗(yàn)共進(jìn)行了一周時(shí)間，圖1示出試驗(yàn)后的進(jìn)氣錐玻冰層復(fù)蓋的照片。

2014年5月15日羅.羅公司向空客公司交付了用于首架投入運(yùn)營(yíng)的A350XWB的遄達(dá)XWB-84發(fā)動(dòng)機(jī)。

遄達(dá)XWB推力最大型號(hào)遄達(dá)XWB-97于2014年7月15日進(jìn)行了首車(chē)地面臺(tái)架試車(chē)，計(jì)劃于2016年進(jìn)行飛行試驗(yàn)，裝該發(fā)動(dòng)機(jī)的A350 XWB-1000客機(jī)計(jì)劃2017年投入航線運(yùn)營(yíng)。

圖1、遄達(dá)XWB進(jìn)氣錐上復(fù)蓋著冰層

2.遄達(dá)XWB設(shè)計(jì)特點(diǎn)

遄達(dá)XWB（圖2）由1級(jí)風(fēng)扇、8級(jí)中壓壓氣機(jī)、6級(jí)高壓壓氣機(jī)、低污染環(huán)形燃燒室、1級(jí)氣冷高壓渦輪、2級(jí)氣冷中壓渦輪與6級(jí)低壓渦輪組成。

圖2、遄達(dá)XWB三轉(zhuǎn)子大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

2.1 與傳統(tǒng)的RB211/遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)主要不同處

RB211-22B三轉(zhuǎn)子大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)于1972年裝在三星L1011寬體客機(jī)投入使用。之后，羅.羅公司在此基礎(chǔ)上，研制了RB211-535C、RB211-535E4、RB211-524C/D、RB211-524G/H與RB211-524G/H-T等RB211系列發(fā)動(dòng)機(jī)，隨后又在RB211-524G/H的基礎(chǔ)上發(fā)展了遄達(dá)系列發(fā)動(dòng)機(jī)。

在所有這些發(fā)動(dòng)機(jī)中，風(fēng)扇后的支點(diǎn)（N1）處采用滾棒軸承、中壓渦輪為單級(jí)與高壓渦輪工作葉片帶冠，但是，遄達(dá)XWB在這三點(diǎn)上卻打破了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，除此之外，還第1次在中/高壓壓氣機(jī)中采用整體葉盤(pán)，在風(fēng)扇部件中第1次采用復(fù)合材料的風(fēng)扇后機(jī)匣，低壓渦輪工作葉片不僅首次采用了TiAl合金，且局部做成空心結(jié)構(gòu)。

2.1.1風(fēng)扇后支點(diǎn)處采用大直徑滾珠軸承

以往，出于安全考慮，普.惠公司與GE公司的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇后支點(diǎn)即1號(hào)（N1）支點(diǎn)，均采用能承受軸向載荷的滾珠軸承。這樣，一旦風(fēng)扇軸折斷，風(fēng)扇盤(pán)能保持在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)而不會(huì)在風(fēng)扇葉片氣動(dòng)軸向力作用下甩離發(fā)動(dòng)機(jī)。

但是，羅.羅公司從RB211-22B到遄達(dá)1000，均在風(fēng)扇后1號(hào)支點(diǎn)處采用滾棒軸承，將承受低壓轉(zhuǎn)子軸向力的滾珠軸承設(shè)在中壓壓氣機(jī)后，且該滾珠軸承外環(huán)固定在中壓壓氣機(jī)后軸內(nèi)孔上，內(nèi)環(huán)固定在風(fēng)扇后軸上，成為中介軸承，如圖3上部所示。

圖3、遄達(dá)XWB與傳統(tǒng)的RB211/遄達(dá)在風(fēng)扇轉(zhuǎn)子支承上的不同處

在傳統(tǒng)的RB211/遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了解決風(fēng)扇軸折斷后風(fēng)扇盤(pán)甩離發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)題，在風(fēng)扇轉(zhuǎn)子內(nèi)，1、3號(hào)支點(diǎn)間設(shè)有一特別的保持軸（見(jiàn)圖4），保持軸前端緊緊壓在風(fēng)扇盤(pán)端面上，后端向內(nèi)伸的擋邊扣在低壓渦輪軸前端套齒聯(lián)軸器壓緊螺帽后端，兩者間留有間隙A，正常工作時(shí)，始終保持間隙A，保持軸不起作用。

—旦風(fēng)扇軸折斷，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子在風(fēng)扇的氣動(dòng)軸向力作用下前移，此時(shí)，保持軸前移壓到螺帽上，轉(zhuǎn)子即被滾珠軸承所拉住而不會(huì)甩出。但是，在實(shí)際使用中，曾出現(xiàn)過(guò)幾次（例如1981.5、1981.8、1981.9與1982.12）風(fēng)扇軸折斷后，保持軸未將風(fēng)扇盤(pán)保持在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的事件。

風(fēng)扇盤(pán)多次甩離發(fā)動(dòng)機(jī)，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史上也屬罕見(jiàn)，說(shuō)明RB211系列發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇保持系統(tǒng)仍不夠完善。

圖4、傳統(tǒng)的RB211/遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)子中的保持軸

在遄達(dá)XWB中，將緊靠風(fēng)扇盤(pán)后的軸承（N1）攺為大直徑的滾珠軸承(圖5)，由圖2能看出此軸承內(nèi)徑大于中壓壓氣機(jī)后滾珠軸承的外徑。

另由圖4可見(jiàn)傳統(tǒng)的RB211/遄達(dá)系列中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子滾珠軸承內(nèi)徑不僅比風(fēng)扇盤(pán)后滾棒軸承內(nèi)徑小，而且比中壓壓氣機(jī)后滾珠軸承內(nèi)徑小，由此可見(jiàn)，遄達(dá)XWB風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的滾珠軸承尺寸比傳統(tǒng)RB211/遄達(dá)系列發(fā)動(dòng)機(jī)的要大得多，不僅使承載軸向負(fù)荷的能力提高4倍，而且取消了保持軸，使結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，重量減輕。