ARJ-21的动力

<P>我国正在研制的ARJ-21采用了美国GE的CF34发动机,那么这款发动机究竟是怎么一个身世呢?本文作出了解答.</P>
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美国GE公司推出了适用 各种座位级客机的不同推力的CF34系列发动机,特别是近年来研制的CF34-8/-10发动机，已被新研制的几种支线飞机选用。中国航空工业第一集团公司也将CF34-10A发动机作为新启动的ARJ21动力装置。迄今，CF34的全球固定和意向订单总计达6600台，其中约2400台已经投入使用，这是GE公司在民用发动机领域继CFM56发动机之后又一成功产品。
　　奠定基础的CF34-3
　　 CF34是GE公司在军用TF34发动机基础研制的，其核心机和风扇与TF34的相同，主要区别是为满足FAA要求而采用了凯芙拉增强的风扇包容环和用于防火的陶瓷隔热层。由于该发动机采用了成熟的核心机，不仅缩短了CF34研制周期和减小了研制风险，而且减少了研制成本。
　　 1992年11月，德国汉莎航空公司首先选用了装CF34-3A1发动机的由庞巴迪公司研制的CRJ100支线飞机，之后该公司装CF34发动机的飞机机队扩展到53架。
　　 1996年，CF34-3B1装庞巴迪公司的CRJ200也投入使用，这种推力为40千牛的发动机在使用中达到了极好的可靠性、耐久性和性能标准，其派签可靠性达99.99%，到去年年中-3A1/-3B1在翼使用时间达1000多万小时。
　　 CF34自投入使用以来给航空公司带来了利润的增长，为支线飞机的成功做出了卓越的贡献，也为CF34的继续发展打下坚实的基础。
　　改进最大的CF34-8
　　在-3A1/-3B1基础上，GE公司在二十世纪90年代中期开始研制新一代CF34-8系列发动机。它是CF34改进最大的发动机，有4种派生型，这些发动机使GE公司几乎占领了新支线飞机发动机的大部分市场。
　　 CF34-8的第一种型别是CF34-8C1，它是为快速往返和起落频繁的短程航线飞机设计的。
　　 -8C1与早期的-3A1/-3B1相比，结构和性能上的主要改进包括：风扇直径由1.1米增加到1.17米，风扇压比由1.47增加到1.7，采用宽弦风扇叶片，风扇包容环用铝和凯芙拉材料制成；7级高压压气机引入了F414军用发动机压气机的技术，并按比例缩小10%，另外再增加5级，以使其与高压涡轮相匹配，其整体叶盘结构由原来只用1级增加到3级，压气机压比由14增加到16.5，而总压比为28；4级低压压气机也做了改进，叶片数减少；燃烧室以CF34-3和CFM56发动机的燃烧室为基础设计的，具有低的污染和高的重新起动能力；2级高压涡轮用DSR142材料制成，可防热疲劳；4级低压涡轮改进了气动设计，第1级采用新的材料，减少了总的叶片数，加强了冷却；采用新的全权限数字式控制系统取代原来的机械式系统；重新设计了短舱，其直径增加15厘米。
　　 通过以上改进，-8C1在保持-3A1/-3B1所具有的可靠性、性能和环保特点的同时，推力增加1/3，达61千牛；推重比提高15%，达6.2；耗油率降低4%；发动机零部件减少30%。为减少风险，-8C1上采用的新技术都在GE公司的军民用发动机上得到了验证。
　　 该发动机已被选作庞巴迪公司70座CRJ700飞机的动力，并已在2001年投入使用，其确认和意向订购已达1000多台。
　　 在-8C1的基础上，GE公司研制了三种派生型，即CF34-8C5/-8D/-8E。这三种发动机已分别被选用于90座的CRJ900、70～85座的728JET和70座的ERJ-170，今年将投入使用。
　　再上新台阶的CF34-10
　　 CF34-10是CF34系列中的最新成员，有两种型别，即CF34-10E和CF34-10A。
　　 -10E是为100座级飞机设计的，它的推力比早期的-3A型高一倍，比-8型高1/3。其推力达84千牛、长2.29米、涵道比为5 和总压比为29。
　　 虽然-10E的性能有较大提高，但它仍保持-3A1/-3B1和-8C-/8-D/-8E相同的研制原则与使用特点：采用在GE和CFMI公司的产品上得到验证的技术、低的使用费用、高可靠性、易于维修、低油耗和良好的环保特性。
　　 该发动机的主要设计特点包括：风扇直径增加到1.35米，采用实心宽弦风扇叶片；3级增压级；9级压气机采用三维气动设计程序，且以得到使用验证的CFM56-7发动机的为基础来设计；低污染的单环形燃烧室采用了先进材料和冷却技术，以达到良好的耐久性。
　　 -10E所产生的NOx比现有技术的单环燃烧室的低12%；1级高压涡轮采用低稠度的转子叶片以减少叶片数，为降低油耗采用了三维气动设计和主动间隙控制技术；4级低压涡轮是在-8型发动机的基础上改进的；V形喷管有助于降低排气噪声。另外，-10E还采用了TECH56计划中获得的新技术。
　　 2002年8月，GE公司完成了-10E的首次试验，这项试验和评审计划将持续1年多，以便该发动机在2003年10月取得FAA适航合格证。2003年取证之前，-10E要完成总计约6000个循环试验。
　　 -10E的其他研制试验包括2002年11月进行的风扇叶片脱开试验和12月在埃汶德尔进行的核心机试验。核心机试验验证发动机的变几何工作状态和通过研究压气机的操纵性与发动机间隙来探索发动机的工作范围。核心机试验在2003年第一季度完成。
　　 2002年末开始的取证试验是发动机的结冰试验，并从12月延续到2003年2月，2003年4月在GE公司的飞行试车台上进行该发动机的评审。如果继续保持进度，则第一台-10E将运到巴西航空工业公司，并在2003年6月安装在该公司的EMB-195飞机上试飞。5台地面试验发动机和1台飞行试验发动机将用于进行试验和取证计划。
　　 -10E由GE公司与日本石川岛播磨重工公司和宇航技术公司合作研制。石川岛播磨重工公司在-10E计划中占30%的份额，并负责低压涡轮、附件齿轮箱和进口齿轮箱，还为该发动机的9级压气机的后面级提供一些叶片；宇航技术公司在该计划中占9%份额，并提供发动机的增压级和为风扇提供盘。
　　 该发动机已被选用于巴西航空工业公司的90～100座的EMB-190-195，其确认和意向订单达200多台。
　　 首台-10E发动机将在2004年第4季度装ERJ-190在瑞士航空公司投入商业运营。
　　 -10A是专为ARJ21支线飞机设计的。该发动机融合了当今可获得的最先进的技术，吸收了整个GE产品系列5亿飞行小时的使用经验，包括从世界上推力最大的GE90直至100座以上客机用的CF6和CFM56发动机的使用经验。
　　 -10A的关键设计特点包括：采用新的宽弦风扇叶片，以提高推力并增强抗外物损伤容限；压气机叶片采用三维气动设计，以提高效率，达到无喘振工作，降低油耗和提高排气温度裕度；采用耐久性高的低排放单环腔燃烧室，以满足或优于最严格的排放标准；采用单级高压涡轮，以降低使用成本。目前，-10A正处于试验阶段。
　　 -10A为ARJ21提供的好处有：推力能满足全系列ARJ21的最大载客和有效载荷要求；能满足中国多种环境条件的需要，特别是中国西部许多航线要经受的高温、高原条件；推进系统易维护；使用和维护成本较低；可得到GE公司世界级的用户和产品支援。到2006～7年ARJ21投入使用时，-10E在EMB-190-195飞机上的累积使用时数将达到50万飞行小时。为满足飞机的推力要求，-10A将在2005年以82.3千牛额定推力取证。 </P>  </P>
<P>中国航空工业发展研究中心</P><P>我国正在研制的ARJ-21采用了美国GE的CF34发动机,那么这款发动机究竟是怎么一个身世呢?本文作出了解答.</P>
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美国GE公司推出了适用 各种座位级客机的不同推力的CF34系列发动机,特别是近年来研制的CF34-8/-10发动机，已被新研制的几种支线飞机选用。中国航空工业第一集团公司也将CF34-10A发动机作为新启动的ARJ21动力装置。迄今，CF34的全球固定和意向订单总计达6600台，其中约2400台已经投入使用，这是GE公司在民用发动机领域继CFM56发动机之后又一成功产品。
　　奠定基础的CF34-3
　　 CF34是GE公司在军用TF34发动机基础研制的，其核心机和风扇与TF34的相同，主要区别是为满足FAA要求而采用了凯芙拉增强的风扇包容环和用于防火的陶瓷隔热层。由于该发动机采用了成熟的核心机，不仅缩短了CF34研制周期和减小了研制风险，而且减少了研制成本。
　　 1992年11月，德国汉莎航空公司首先选用了装CF34-3A1发动机的由庞巴迪公司研制的CRJ100支线飞机，之后该公司装CF34发动机的飞机机队扩展到53架。
　　 1996年，CF34-3B1装庞巴迪公司的CRJ200也投入使用，这种推力为40千牛的发动机在使用中达到了极好的可靠性、耐久性和性能标准，其派签可靠性达99.99%，到去年年中-3A1/-3B1在翼使用时间达1000多万小时。
　　 CF34自投入使用以来给航空公司带来了利润的增长，为支线飞机的成功做出了卓越的贡献，也为CF34的继续发展打下坚实的基础。
　　改进最大的CF34-8
　　在-3A1/-3B1基础上，GE公司在二十世纪90年代中期开始研制新一代CF34-8系列发动机。它是CF34改进最大的发动机，有4种派生型，这些发动机使GE公司几乎占领了新支线飞机发动机的大部分市场。
　　 CF34-8的第一种型别是CF34-8C1，它是为快速往返和起落频繁的短程航线飞机设计的。
　　 -8C1与早期的-3A1/-3B1相比，结构和性能上的主要改进包括：风扇直径由1.1米增加到1.17米，风扇压比由1.47增加到1.7，采用宽弦风扇叶片，风扇包容环用铝和凯芙拉材料制成；7级高压压气机引入了F414军用发动机压气机的技术，并按比例缩小10%，另外再增加5级，以使其与高压涡轮相匹配，其整体叶盘结构由原来只用1级增加到3级，压气机压比由14增加到16.5，而总压比为28；4级低压压气机也做了改进，叶片数减少；燃烧室以CF34-3和CFM56发动机的燃烧室为基础设计的，具有低的污染和高的重新起动能力；2级高压涡轮用DSR142材料制成，可防热疲劳；4级低压涡轮改进了气动设计，第1级采用新的材料，减少了总的叶片数，加强了冷却；采用新的全权限数字式控制系统取代原来的机械式系统；重新设计了短舱，其直径增加15厘米。
　　 通过以上改进，-8C1在保持-3A1/-3B1所具有的可靠性、性能和环保特点的同时，推力增加1/3，达61千牛；推重比提高15%，达6.2；耗油率降低4%；发动机零部件减少30%。为减少风险，-8C1上采用的新技术都在GE公司的军民用发动机上得到了验证。
　　 该发动机已被选作庞巴迪公司70座CRJ700飞机的动力，并已在2001年投入使用，其确认和意向订购已达1000多台。
　　 在-8C1的基础上，GE公司研制了三种派生型，即CF34-8C5/-8D/-8E。这三种发动机已分别被选用于90座的CRJ900、70～85座的728JET和70座的ERJ-170，今年将投入使用。
　　再上新台阶的CF34-10
　　 CF34-10是CF34系列中的最新成员，有两种型别，即CF34-10E和CF34-10A。
　　 -10E是为100座级飞机设计的，它的推力比早期的-3A型高一倍，比-8型高1/3。其推力达84千牛、长2.29米、涵道比为5 和总压比为29。
　　 虽然-10E的性能有较大提高，但它仍保持-3A1/-3B1和-8C-/8-D/-8E相同的研制原则与使用特点：采用在GE和CFMI公司的产品上得到验证的技术、低的使用费用、高可靠性、易于维修、低油耗和良好的环保特性。
　　 该发动机的主要设计特点包括：风扇直径增加到1.35米，采用实心宽弦风扇叶片；3级增压级；9级压气机采用三维气动设计程序，且以得到使用验证的CFM56-7发动机的为基础来设计；低污染的单环形燃烧室采用了先进材料和冷却技术，以达到良好的耐久性。
　　 -10E所产生的NOx比现有技术的单环燃烧室的低12%；1级高压涡轮采用低稠度的转子叶片以减少叶片数，为降低油耗采用了三维气动设计和主动间隙控制技术；4级低压涡轮是在-8型发动机的基础上改进的；V形喷管有助于降低排气噪声。另外，-10E还采用了TECH56计划中获得的新技术。
　　 2002年8月，GE公司完成了-10E的首次试验，这项试验和评审计划将持续1年多，以便该发动机在2003年10月取得FAA适航合格证。2003年取证之前，-10E要完成总计约6000个循环试验。
　　 -10E的其他研制试验包括2002年11月进行的风扇叶片脱开试验和12月在埃汶德尔进行的核心机试验。核心机试验验证发动机的变几何工作状态和通过研究压气机的操纵性与发动机间隙来探索发动机的工作范围。核心机试验在2003年第一季度完成。
　　 2002年末开始的取证试验是发动机的结冰试验，并从12月延续到2003年2月，2003年4月在GE公司的飞行试车台上进行该发动机的评审。如果继续保持进度，则第一台-10E将运到巴西航空工业公司，并在2003年6月安装在该公司的EMB-195飞机上试飞。5台地面试验发动机和1台飞行试验发动机将用于进行试验和取证计划。
　　 -10E由GE公司与日本石川岛播磨重工公司和宇航技术公司合作研制。石川岛播磨重工公司在-10E计划中占30%的份额，并负责低压涡轮、附件齿轮箱和进口齿轮箱，还为该发动机的9级压气机的后面级提供一些叶片；宇航技术公司在该计划中占9%份额，并提供发动机的增压级和为风扇提供盘。
　　 该发动机已被选用于巴西航空工业公司的90～100座的EMB-190-195，其确认和意向订单达200多台。
　　 首台-10E发动机将在2004年第4季度装ERJ-190在瑞士航空公司投入商业运营。
　　 -10A是专为ARJ21支线飞机设计的。该发动机融合了当今可获得的最先进的技术，吸收了整个GE产品系列5亿飞行小时的使用经验，包括从世界上推力最大的GE90直至100座以上客机用的CF6和CFM56发动机的使用经验。
　　 -10A的关键设计特点包括：采用新的宽弦风扇叶片，以提高推力并增强抗外物损伤容限；压气机叶片采用三维气动设计，以提高效率，达到无喘振工作，降低油耗和提高排气温度裕度；采用耐久性高的低排放单环腔燃烧室，以满足或优于最严格的排放标准；采用单级高压涡轮，以降低使用成本。目前，-10A正处于试验阶段。
　　 -10A为ARJ21提供的好处有：推力能满足全系列ARJ21的最大载客和有效载荷要求；能满足中国多种环境条件的需要，特别是中国西部许多航线要经受的高温、高原条件；推进系统易维护；使用和维护成本较低；可得到GE公司世界级的用户和产品支援。到2006～7年ARJ21投入使用时，-10E在EMB-190-195飞机上的累积使用时数将达到50万飞行小时。为满足飞机的推力要求，-10A将在2005年以82.3千牛额定推力取证。 </P>  </P>
<P>中国航空工业发展研究中心</P>