【据航空周刊网站2025年6月14日报道】雷神技术公司(RTX)首席科学家迈克尔·温特6月13日表示,CFM国际公司正在研发的RISE验证机等开式风扇发动机应用于下一代窄体飞机,其产生的效率将低于传统涵道式涡扇发动机。
此番表态与三个月前空客首席技术官萨宾·克劳克的乐观预期形成鲜明对比。克劳克曾表示,开式风扇发动机在未来十年内应用于A320替代机型不存在重大障碍。
目前业界对这项技术存在明显分歧:支持者看重其20%的燃油效率提升潜力,反对者则认为集成难题可能抵消创新推进系统的优势。欧盟"清洁航空"研究技术计划资助的多项验证项目,有望在本年代末为这场争论画上句号。
开式风扇发动机由于其更大的风扇直径,在理论上具备更高的推进效率。然而,为了避免因加装整流罩而导致发动机过重,该设计采用了无涵道结构,外观上类似于一种带有下游定子的多叶片螺旋桨。CFM国际公司的合作伙伴—GE航空航天公司(GE Aerospace)和赛峰飞机发动机公司(Safran Aircraft Engines)—计划于明年启动RISE验证机的地面测试工作。
在追求更高效率的同时,设计工程师还需权衡技术选择可能带来的次级影响。温特在巴黎航空论坛上指出,发动机的整体效率是推进效率与热效率的乘积。通过降低风扇转速以生成更低压力,可以有效提升风扇推进效率。
由于推力等于压力与面积的乘积,对于转速较低的开式风扇来说,必须通过增大直径来维持足够的推力输出。温特指出,在窄体飞机的应用场景中,这种设计难以与整体机身实现良好融合,为满足适航认证相关要求,可能需要对机身进行结构增强,以应对潜在的叶片脱落事故。
此外,下一代飞机还可能采用更薄、更符合空气动力学的机翼设计,以实现层流流动,从而进一步提高飞行效率。对此,温特表示,在这样的机翼前安装一个大型开式风扇,就很难维持气流的平滑性。
为了在推进效率方面取得突破,普惠公司推出了齿轮传动涡扇发动机(GTF),通过减速风扇实现效率优化,同时不影响发动机在飞机上的安装兼容性。温特认为,在单通道窄体飞机的应用中,GTF是一种更为理想的解决方案,并预测下一代窄体飞机所搭载的普惠GTF发动机将略微提升当前3:1的齿轮比,以进一步提升推进效率。
与此同时,RTX工程师们也在积极探索如何提升发动机的热效率。目前仅实现了理论极值的一半,还有巨大的发展潜力。面对高温环境带来的挑战,工程师们寄希望于陶瓷基复合材料(CMC),并预计未来涡轮叶片内部的冷却结构将变得更加先进。目前,RTX正投资建设一座全新的专用工厂,借助一项源自医疗领域的新技术,推动高性能发动机材料的发展。