欧洲“净洁天空2”计划开始发动机集成技术验证
2015-12-17 来源： 作者：
国外国防科技文献资料快报
[据美国《航空周刊与空间技术》网站2015年11月23日报道] 德国MTU公司的SAGE 4验证机在位于慕尼黑的试车台开始运转，该发动机是在普惠PW1500G基础上改进而来，是欧洲“净洁天空”计划下“可持续、绿色发动机”（SAGE）项目的一部分，这也标志着 “净洁天空”计划逐步走上正轨。
即使主要的演示验证是在“净洁天空”计划（2008~2017年，总投资16亿欧元，合17亿美元）启动的，但工作仍是从之后的“净洁天空2”计划（2014~2022，总投资40欧元）下的发动机集成技术验证（ITD）开始的。“净洁天空2”计划下将安排7个工作包（WP），覆盖从使用喷气燃料的活塞发动机到用于宽体飞机的大型齿轮传动涡扇发动机的验证装置。
“净洁天空2”计划下的发动机演示验证项目包括：
斯奈克玛将演示用于窄体客机的齿轮传动涡扇发动机，同时还计划开展对转开式转子的飞行试验。
罗罗公司将聚焦于运转一台用于宽体飞机的“超扇”大型齿轮传动涡扇发动机的验证机。
MTU航空发动机公司将继续研发用于普惠下一代齿轮传动涡扇发动机的技术。
透博梅卡公司将演示一台基于阿蒂丹3的1800 hp级涡桨发动机。
阿维奥航空公司将制造一台GE新启动的850~1600 shp系列涡桨发动机的验证机。
SMA发动机公司将制造一台采用喷气燃料的高功率密度往复式活塞发动机，用于小型运输机。
相比“净洁天空”计划，MTU公司在“净洁天空2”中将承担更大的职责，作为核心伙伴领导WP4工作包，负责制造已经投入测试的SAGE 4验证机。该机曾用于测试用于普惠第2代齿轮传动涡扇发动机（GTF）的压气机和涡轮技术，以及阿维奥公司的一体化风扇驱动系统、Sener公司的进口导流叶片电动作动系统、GKN航宇的轻重量涡轮排气机匣吸声衬垫。MTU将在WP4工作中推进第2代GTF的其他技术趋于成熟，使发动机耗油率相比第1代PW1000G降低10%，与基线的V2500相比则会下降25%，MTU公司的工作重点仍将是低压压气机和涡轮部件。
“净洁天空2”下的其他验证机还包括斯奈克玛计划2016年夏天开始地面试验的SAGE 2对转开式转子（CROR）发动机，罗罗公司SAGE 3 低压系统和SAGE 6贫油燃烧项目。WP1工作包基于SAGE 2项目，计划将斯奈克玛的推进式齿轮传动开式转子发动机安装到空客A340飞机后机身进行飞行试验。斯奈克玛公司表示开式转子是唯一可将CO2排放将比CFM56降低30%的发动机结构形式，是满足2030及以后环境目标的最大选择，而目前作为CFM56的继任者Leap只能降低15%。SAGE 2 地面验证机目前正在斯奈克玛位于法国弗农（Vernon）的工厂组装，推力为25000 lb（合11125daN），可调桨距转子直径4.2米，转速每分钟800转。
这台发动机将在法国伊斯特尔飞行试验中心在建的露天试车台上进行试验。SAGE 2 验证机采用M88发动机的核心机，将对不同动力齿轮系统、旋转框和螺旋桨桨距控制装置进行演示验证，这些都是对转开式转子的最大挑战。飞行试验将考察开式转子发动机在安装中碰到的问题和在飞行中的表现，尤其是与机身之间的相互影响。由于开式转子在噪声和安全性方面存在挑战，目前仍被排除在下一代单通道客机的选择之外。不过SAGE 2 将验证其他一些能够实用的结构技术，比如增加外涵道。
斯奈克玛承担的WP2工作包则计划验证超高推进效率发动机——用于中短程客机的超高涵道比涡扇发动机，采用低压比风扇和面积可调的风扇出口导叶，并着重于发动机与飞机的一体化，特别是发动机安装结构的一体化。罗罗公司在“净洁天空2”计划下的发动机集成技术验证项目包括WP5和WP6两个工作包，主要集中在公司自己的“超扇”大型齿轮传动涡扇发动机上。按照计划用于超扇的
Advanced3核心机将在2016年运转，目标是比目前的遄达700核心机效率改善20%。完整的超扇验证机将在2021年运转，涵道比超过15，而遄达700只有5，整机效率将提高25%以上。同时还将开展使能技术成熟工作。
“净洁天空2”将演示验证的发动机类型比目前的项目要宽的多，其中已被GE公司收购的意大利阿维奥航空工业公司也首次参与该计划并成为核心伙伴，领导新增的WP8工作包中小型涡轴发动机的集成技术验证。这台验证机将成为GE公司已经启动的850~1600 shp涡桨发动机系列的基础，目标是相比2014年发动机水平将燃油效率提高15%、运营成本降低10%、噪声减小10dB。
这台小型涡桨验证机将采用更高总压比的压气机、经济可承受的低排放燃烧室、低雷诺数涡轮和一体化低噪声螺旋桨。它还是“净洁天空2”新增的“小型航空运输”验证项目的一部分，后者将开展与通用航空和通勤飞机相关的协同研究，由法国SMA发动机公司领导的WP7工作包也将支持该项目。WP7将验证采用喷气燃料的200~350kW涡轮增压往复式活塞发动机，关键指标是功率密度达到2.5kW/kg。工作内容包括对发动机设置的优化，螺旋桨采用直接驱动方式，省去了齿轮传动系统。
在“净洁天空”计划下，透博梅卡已经开始了SAGE 5的首台验证机试车，是一台800~1000 kW级直升机动力装置的核心机，可使油耗降低15%，最终引出Arrano涡轴发动机的研发，用于空客的H160双发中型直升机。而在“净洁天空2”的发动机ITD中，透博梅卡的专注点转移到涡桨发动机，将在WP3工作包中对一台从阿蒂丹3涡轴发动机核心机衍生而来的涡桨发动机进行地面演示验证。该发动机将采用新的螺旋桨和齿轮系统设计，以及一体化的进气道和发动机短舱。（中国航空工业发展研究中心）
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