The Rolls-Royce Trent Engine(漢化)

1、5 October 2000Michael Cervenka 主管技術(shù)助理主管技術(shù)助理- 工程工程 & 技術(shù)技術(shù)l航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的世界第二l船舶推進(jìn)系統(tǒng)的世界先驅(qū)l發(fā)展中的能源市場(chǎng)l年銷售額超過45億英鎊l訂單超過130億勞斯萊斯的當(dāng)前發(fā)展勞斯萊斯的當(dāng)前發(fā)展牛頓第三定律牛頓第三定律動(dòng)量動(dòng)量 = 質(zhì)量質(zhì)量 x 速度速度 (MV)MV螺旋槳螺旋槳VS噴射推進(jìn)噴射推進(jìn)螺旋槳進(jìn)動(dòng)大質(zhì)量低速空氣噴射推進(jìn)小質(zhì)量高速氣流MvaircraftmVjetThrust = M(vaircraft - vjet)mVaircraftThrust = m(Vaircraft - Vjet)Mvjet噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)

2、的設(shè)計(jì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)壓縮機(jī)燃燒室渦輪機(jī)傳動(dòng)軸排氣口mVaircraftmVjet民用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) - Trent不同的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)類型不同的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)類型軍用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)-EJ200不同的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)類型不同的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)類型- 機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī) - AE 2100渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) - RTM322海運(yùn)業(yè) Trent工業(yè) Trent活塞發(fā)動(dòng)機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)VS渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)從動(dòng)螺旋槳 (渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī))Air intakeAir intakeCompressionCombustionExhaustExhaustIntermittentContinuou

3、s壓力和溫度壓力和溫度壓力(氣壓)040溫度 (攝氏度)01500軸流式壓縮機(jī)和渦輪機(jī)運(yùn)作軸流式壓縮機(jī)和渦輪機(jī)運(yùn)作軸流式壓縮機(jī)和渦輪的運(yùn)作軸流式壓縮機(jī)和渦輪的運(yùn)作靜止排氣口渦輪機(jī)原理渦輪機(jī)原理氣流壓縮機(jī)原理壓縮機(jī)原理靜止葉柵轉(zhuǎn)子葉柵轉(zhuǎn)子葉柵靜止葉柵氣流轉(zhuǎn)子葉柵轉(zhuǎn)子葉柵靜止排氣口多軸多軸- Trent 95,000 磅推力磅推力HP 系統(tǒng)系統(tǒng)6 壓縮級(jí)壓縮級(jí)1 渦輪級(jí)渦輪級(jí)10,000 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘分鐘IP 系統(tǒng)系統(tǒng)8 壓縮機(jī)級(jí)壓縮機(jī)級(jí)1 渦輪級(jí)渦輪級(jí)7,500 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘分鐘LP 系統(tǒng)系統(tǒng)1 扇葉級(jí)扇葉級(jí)5 渦輪級(jí)渦輪級(jí)3,000 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分鐘分鐘燃燒室的運(yùn)作燃燒室的運(yùn)作燃燒室的運(yùn)作燃燒室的運(yùn)作初

4、次燃燒區(qū)二次燃燒區(qū)摻混區(qū)燃料噴射管口反向推力反向推力85% thrust15% thrust得到 25%-30%的推力新產(chǎn)品開發(fā)過程新產(chǎn)品開發(fā)過程階段 1: 初步的概念和定義階段 2:完整的概念和定義階段 3:產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)階段 4:生產(chǎn)階段 5:消費(fèi)者供應(yīng)性能獲取產(chǎn)品定義階段產(chǎn)品定義階段定義規(guī)劃目標(biāo)中的初步概念定義規(guī)劃目標(biāo)中的初步概念定義完整概念定義完整概念,產(chǎn)品發(fā)布產(chǎn)品發(fā)布研制出產(chǎn)品研制出產(chǎn)品, 查實(shí)及核準(zhǔn)查實(shí)及核準(zhǔn)產(chǎn)品生產(chǎn)及向消費(fèi)者宣傳產(chǎn)品生產(chǎn)及向消費(fèi)者宣傳消費(fèi)者使用產(chǎn)品消費(fèi)者使用產(chǎn)品新項(xiàng)目規(guī)劃過程新項(xiàng)目規(guī)劃過程商業(yè)模式商業(yè)模式部件銷售部件銷售單位成本單位成本售價(jià)售價(jià)授權(quán)授權(quán)銷售成本銷售成本開

5、發(fā)成本開發(fā)成本保證基金保證基金周轉(zhuǎn)備用資金周轉(zhuǎn)備用資金備用報(bào)價(jià)備用報(bào)價(jià)工程模型工程模型安全性安全性單位成本單位成本重量重量噪聲噪聲排放量排放量幾何結(jié)構(gòu)幾何結(jié)構(gòu)可靠性可靠性可操作性可操作性性能性能營(yíng)銷模式營(yíng)銷模式市場(chǎng)規(guī)模市場(chǎng)規(guī)模售價(jià)售價(jià)授權(quán)授權(quán)生產(chǎn)費(fèi)用生產(chǎn)費(fèi)用酬載范圍酬載范圍維修費(fèi)用維修費(fèi)用燃油消耗燃油消耗共通性共通性102百萬小時(shí)的工作時(shí)間百萬小時(shí)的工作時(shí)間 RB211 & Trent 工作小時(shí)工作小時(shí) -22B 26.7 百萬小時(shí)百萬小時(shí) -524 48.5 百萬小時(shí)百萬小時(shí) -535 25.4 百萬小時(shí)百萬小時(shí) Trent 2.2 百萬小時(shí)百萬小時(shí) 4260 發(fā)動(dòng)機(jī)指令發(fā)動(dòng)機(jī)指令

6、3592 發(fā)動(dòng)機(jī)傳送發(fā)動(dòng)機(jī)傳送 103 客戶一般用客戶一般用RB211 或或Trent 發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行機(jī)飛行百萬小時(shí)1020304050607080901001972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998Entry into service-220-524-524D-535C-535E4-524G-524HTrent 700Trent 8002000為什么用為什么用3個(gè)軸個(gè)軸?短短 / 中程飛機(jī)中程飛機(jī)(8,000 - 40,000lbs推力推力):遠(yuǎn)遠(yuǎn) / 中程飛機(jī)中程飛機(jī)(40,000-100,00

7、0lbs 推力推力): 收購成本收購成本維修維修 簡(jiǎn)易發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)易發(fā)動(dòng)機(jī), 因此可減輕因此可減輕: - 總壓力比總壓力比 - 渦輪進(jìn)口溫度渦輪進(jìn)口溫度 - 涵道比涵道比兩軸結(jié)構(gòu)兩軸結(jié)構(gòu)三軸結(jié)構(gòu)三軸結(jié)構(gòu) 高要求高要求: - 總壓力比總壓力比 - 渦輪進(jìn)口溫度渦輪進(jìn)口溫度 - 涵道比涵道比范圍范圍耗油量耗油量Trent家族的演化家族的演化渦扇渦扇- 英寸英寸11097.586.3Trent 800Trent 8104Trent 900Trent 700Trent 500Trent 600RB211-524G/H-T60,000lb72,000lb95,000lb104,000lb56,000lb65

8、,000lb80,000lb按比例縮按比例縮小的核心小的核心按比例縮按比例縮小的核心小的核心Boeing 777Airbus A3XXAirbus A330Airbus A340Boeing 767Boeing 747Trent 700 & 800Trent 700Trent 800Area of significant commonalityArea of main geometric change渦扇直徑渦扇直徑增加到增加到 2.8m (110.3英寸英寸)五個(gè)階段五個(gè)階段LP 渦輪渦輪單晶體單晶體HPT單晶體單晶體非制冷型非制冷型IP 渦輪葉片渦輪葉片渦扇直徑渦扇直徑2.47m

9、(97.4英寸英寸)四個(gè)階段四個(gè)階段LP 渦輪渦輪五級(jí)低排五級(jí)低排放燃燒室放燃燒室8個(gè)階段個(gè)階段 IPC3個(gè)變量個(gè)變量Trent 500Trent 700Trent 500按比例的按比例的 IP & HP 壓縮機(jī)壓縮機(jī)3D 氣體力學(xué)氣體力學(xué)按比例的按比例的帶平鋪散熱的帶平鋪散熱的燃燒室燃燒室HP & IP渦輪增加了葉片速度渦輪增加了葉片速度 高揚(yáng)程高揚(yáng)程LP渦輪機(jī)葉系渦輪機(jī)葉系材料強(qiáng)度材料強(qiáng)度強(qiáng)度系數(shù)強(qiáng)度系數(shù)鎳合金鎳合金鋼鋼鋁合金鋁合金鈦合金鈦合金溫度溫度發(fā)動(dòng)機(jī)材料發(fā)動(dòng)機(jī)材料鈦鎳鋼鋁復(fù)合材料渦扇葉輪技術(shù)渦扇葉輪技術(shù)+ 4% 效率效率單向閥單向閥寬弦渦扇寬弦渦扇寬弦渦扇技術(shù)寬弦渦

10、扇技術(shù)蜂窩結(jié)構(gòu)第一代第一代:1984第二代第二代:1995DB/SPF結(jié)構(gòu)扇形切面扇形切面掃頻渦扇掃頻渦扇壓縮機(jī)氣流動(dòng)力學(xué)壓縮機(jī)氣流動(dòng)力學(xué)Trent 500 平鋪壓縮機(jī)平鋪壓縮機(jī)冷筒壁冷筒壁鑄型貼片鑄型貼片熱障涂層熱障涂層l磚片減少管壁冷卻的耗氣量磚片減少管壁冷卻的耗氣量，可以為氮氧化物還原制造，可以為氮氧化物還原制造更多的有效氣體。更多的有效氣體。l相對(duì)常規(guī)機(jī)械燃燒室，顯著相對(duì)常規(guī)機(jī)械燃燒室，顯著降低成本也可實(shí)現(xiàn)降低成本也可實(shí)現(xiàn)為了改進(jìn)混合和排煙為了改進(jìn)混合和排煙控制的大空氣噴射器控制的大空氣噴射器為了高空重為了高空重新點(diǎn)火的大體新點(diǎn)火的大體積初次燃燒區(qū)積初次燃燒區(qū)為了控制為了控制氮氧化物氮

11、氧化物的較小總體積的較小總體積材料上的改進(jìn)材料上的改進(jìn)各項(xiàng)等大的各項(xiàng)等大的晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)定向凝固定向凝固結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單晶體單晶體發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻多通道多通道冷卻氣冷卻氣隔熱涂層隔熱涂層單通道單通道Trends的性能的性能單回路渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)低涵道中涵道高涵道%燃油消耗率燃油消耗率改進(jìn)改進(jìn)(無輔助設(shè)無輔助設(shè)備發(fā)動(dòng)機(jī)備發(fā)動(dòng)機(jī))5040302010基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面Avon1958Conway1960Spey1963-22B1973-524B4/D41981-535E41983-524G/H1988700199480019955002000推進(jìn)效率推進(jìn)效率組件效率組件效率循環(huán)效率循環(huán)效率熱效率熱效率RB

12、211Trent電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)理念電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)理念增壓氣體增壓氣體/機(jī)艙機(jī)艙由專用系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)由專用系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)所有發(fā)動(dòng)機(jī)所有發(fā)動(dòng)機(jī)附件由電力驅(qū)動(dòng)附件由電力驅(qū)動(dòng)渦扇軸上的發(fā)電機(jī)渦扇軸上的發(fā)電機(jī)在常態(tài)和事故條件下在常態(tài)和事故條件下都能為機(jī)體提供動(dòng)力都能為機(jī)體提供動(dòng)力內(nèi)部磁懸浮軸承和電機(jī)內(nèi)部磁懸浮軸承和電機(jī)發(fā)電機(jī)取代傳統(tǒng)軸承、液壓發(fā)電機(jī)取代傳統(tǒng)軸承、液壓系統(tǒng)和變速箱系統(tǒng)和變速箱(所有典型的軸所有典型的軸)塔架塔架/安裝發(fā)動(dòng)機(jī)安裝發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制器的飛機(jī)系統(tǒng)控制器的飛機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)連接發(fā)動(dòng)機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)連接發(fā)動(dòng)機(jī)新的發(fā)動(dòng)機(jī)體系結(jié)構(gòu)，可以減新的發(fā)動(dòng)機(jī)體系結(jié)構(gòu)，可以減少部件數(shù)、重量，改善冷卻、少部件數(shù)、重量，改善冷卻、氣體力學(xué)，起升問題氣體力學(xué)，起升問題減重壓縮機(jī)減重壓縮機(jī)常規(guī)葉盤& 葉片減輕30% 重量的整體葉盤減重多達(dá)70% 的Bling - Ti MMC 金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料鈦金屬基復(fù)合材料鈦金屬基復(fù)合材料鈦合金鈦合金鎳超合金鎳超合金強(qiáng)度系數(shù)強(qiáng)度系數(shù)溫度溫度(攝氏度攝氏度)未來排放方面的改進(jìn)未來排放方面的改進(jìn)預(yù)混雙環(huán)形燃燒室預(yù)混雙環(huán)形燃燒室PilotMain雙環(huán)形燃燒室雙環(huán)形燃燒室PilotMain翼身融合飛行器在耗油量上可以減少多達(dá)30% ，如果結(jié)合電動(dòng)發(fā)電機(jī)理念甚至可達(dá)40% 未來的飛機(jī)結(jié)構(gòu)配置未來的飛機(jī)結(jié)構(gòu)配置