【每日學(xué)機(jī)械】第121期，航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為'工業(yè)之花'，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是一個(gè)國家科技、工業(yè)和國防實(shí)力的重要體現(xiàn)。目前，世界上能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國家只有美國、俄羅斯、英國、法國等少數(shù)幾個(gè)國家，技術(shù)門檻很高。今天小編透過航空制造領(lǐng)域最專業(yè)公眾號(hào)“航空制造網(wǎng)”（微信公號(hào)搜索“航空制造網(wǎng)”可添加公號(hào)）分享一下工業(yè)之花的點(diǎn)點(diǎn)滴滴。

全球最大的三家航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭是美國的通用電氣和普惠、英國的羅羅，占據(jù)全球 70%左右的市場(chǎng)份額，美國通用公司處于市場(chǎng)絕對(duì)老大地位。

美國通用電氣的航空發(fā)動(dòng)機(jī)

通用電氣（簡(jiǎn)稱GE）的航空發(fā)動(dòng)機(jī)譜系極為廣泛，覆蓋了商用航空、通用航空和大量軍用飛機(jī)，波音、空客、巴航工業(yè)、龐巴迪和我國的C919上都能看到GE的身影。

世界上單臺(tái)引擎推力最強(qiáng)的民航發(fā)動(dòng)機(jī)GE90、最優(yōu)越的民用引擎CF6-80C/E、最強(qiáng)大的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)CT7-8系列都是GE的杰作，波音737使用廣泛的CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)也是GE牽頭研發(fā)的。

▲通用電氣制造的GE90

GE90發(fā)動(dòng)機(jī)是由通用電氣公司研制的的高涵道比商用超大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，GE90-115B這一型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)是吉尼斯世界紀(jì)錄所記載的世界上推力最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，地面臺(tái)架試驗(yàn)中曾經(jīng)達(dá)到過56.9噸的最大推力。GE90在1995年11月正式投放商業(yè)市場(chǎng)，目前用于波音777系列客機(jī)。

現(xiàn)在我國三大航逐漸接收的777-300ER遠(yuǎn)程飛機(jī)都是由GE90-115B提供的動(dòng)力，如果你坐國航飛機(jī)去北美，可以留意一下這個(gè)翅膀下的大家伙。

▲國航 777-300ER配備GE90航空發(fā)動(dòng)機(jī)

通用電氣的GE9X航空發(fā)動(dòng)機(jī)視頻：

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F404是由通用電氣開發(fā)的靜推力10500-19000磅（85kN）級(jí)的帶加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)前美國艦載機(jī)的主力F-18系列飛機(jī)，都是由F404提供的動(dòng)力。

▲F-18飛機(jī)配置 F404發(fā)動(dòng)機(jī)

▲B-2隱形轟炸機(jī)

B-2隱形轟炸機(jī)的中央機(jī)身兩側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)安裝了4臺(tái)GE F118-110非加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，每臺(tái)額定靜推力8,618千克。

英國羅羅的航空發(fā)動(dòng)機(jī)

英國的羅爾斯·羅伊斯公司主要研發(fā)和生產(chǎn)渦輪產(chǎn)品，比如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船用發(fā)動(dòng)機(jī)，軍用和民用的都有。

▲斯貝MK202的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)

上個(gè)世紀(jì)60年代開始發(fā)展了一款名為斯貝MK202的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，被美軍用于經(jīng)典的F-4鬼怪式艦載戰(zhàn)斗機(jī)上，我國在70年代引進(jìn)后進(jìn)行國產(chǎn)化，現(xiàn)在飛豹戰(zhàn)機(jī)上用的渦扇9秦嶺發(fā)動(dòng)機(jī)就是引進(jìn)斯貝MK202技術(shù)，國內(nèi)組裝的產(chǎn)品。

▲國產(chǎn)秦嶺渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)裝備飛豹戰(zhàn)機(jī)

▲飛豹?dú)灀艮Z炸機(jī)

羅爾斯·羅伊斯公司在民用航發(fā)領(lǐng)域占據(jù)全球第二的位置，羅·羅的主打產(chǎn)品為Trent系列發(fā)動(dòng)機(jī)，這是一款高涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，該系列推力范圍可覆蓋24噸至42噸，空客和波音主打機(jī)型都使用了Trent系列。

波音777-200系列使用的是Trent884，推力為37噸，當(dāng)然還有更高的，推力在41噸的也有，Trent800系列在波音777家族中的份量是非常大的，接近一半的波音777都使用該系列的發(fā)動(dòng)機(jī)。

美國普·惠的航空發(fā)動(dòng)機(jī)

普萊特·惠特尼（簡(jiǎn)稱普·惠）是一家位于康涅狄格州的航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商，普惠從活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)起家，與美國航空工業(yè)一起成長(zhǎng)，軍用領(lǐng)域一直保持強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)力，民用領(lǐng)域幾起幾落，隨著齒輪傳動(dòng)技術(shù)的提出，市場(chǎng)份額和野心也在不斷擴(kuò)張。

▲普惠的核心技術(shù)：齒輪傳動(dòng)箱

這么一個(gè)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的齒輪箱要在輸出極高動(dòng)力的情況下，保證絕對(duì)的可靠，難度可想而知。

普·惠公司可能知道的人較少，那么說美軍的F-22戰(zhàn)斗機(jī)那就家喻戶曉了，F(xiàn)-22的F-119發(fā)動(dòng)機(jī)就是普·惠公司生產(chǎn)的。

▲普·惠 F-119發(fā)動(dòng)機(jī)

▲上圖為已經(jīng)完成首飛的龐巴迪C系列飛機(jī)，也是第一種將投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的普惠齒輪傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

普惠的子公司加拿大普惠公司還是世界上最大的渦槳和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)商，很多直升機(jī)和渦槳飛機(jī)都采用加拿大普惠的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括我們熟悉的國產(chǎn)新舟60飛機(jī)。

▲新舟60飛機(jī)使用普惠PW-127J自由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

空氣通過進(jìn)氣道減速增壓，并以最小的流動(dòng)損失進(jìn)入到壓氣機(jī)。壓氣機(jī)以高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)空氣做功壓縮空氣，提高空氣的壓力。高壓空氣進(jìn)入燃燒室，在燃燒室內(nèi)與燃油充分混合后燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體進(jìn)入渦輪。高溫高壓的氣體首先在渦輪中膨脹，推動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)風(fēng)扇（渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的主要推力由風(fēng)扇產(chǎn)生）和壓氣機(jī)。隨后燃?xì)庠谖矅姽苤欣^續(xù)膨脹，提高燃?xì)馑俣龋怪咚賴姵?，產(chǎn)生推力。

3D動(dòng)畫直觀講解航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理：

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試

一臺(tái)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)總時(shí)數(shù)可高2~4萬小時(shí)。為了保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)及其系統(tǒng)的可靠工作，必須進(jìn)行多種嚴(yán)格的試驗(yàn)，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的最終可靠性，包括測(cè)試各種極端的環(huán)境：上萬英尺高空和極其嚴(yán)寒的天氣，在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)冰情況下是否仍能正常工作。

GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)通過每秒攝入1270kg的水、氣和冰混合物，模擬高海拔的冷凍條件。

GE9X測(cè)試將持續(xù)數(shù)月，以測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以及氣動(dòng)性能、機(jī)械驗(yàn)證和氣動(dòng)熱力學(xué)系統(tǒng)驗(yàn)證的相關(guān)數(shù)據(jù)。