普惠公司研究反向倾斜安装齿轮传动涡扇发动机

　　　NASA/MIT联合团队的D8飞机设计将发动机并排安装在机体尾部上方，这给适航取证和结构布局带来了挑战。

　　在未来客机设计者正日益将眼光超越传统的筒状机身+机翼构型之外以满足2030年及以后的高效率目标时，美国的工程师在飞机/发动机一体化设计的关键领域也开拓出了新的方向。近日，普▪惠公司公布了一种创新的飞机/发动机一体化设计方案。该公司提出了一种所谓的“反向倾斜安装齿轮传动涡扇发动机”概念，解决了由美国国家航空航天局(NASA)和麻省理工学院(MIT)正在研究的D8双气泡飞机所带来的安装问题。

　　这种反向倾斜安装齿轮传动涡扇发动机从结构上将推进器(风扇部分)与燃气发生器(即核心机)分离，而且将核心机反向并呈一定角度安装。这种创新的解决方案提高了发动机推进效率、降低了失效风险，同时还降低了发动机重量。

　　D8双气泡飞机是以2035年左右投入使用的NASA N+3代飞机为目标，设计比当前的窄体客机至少降低60%的燃油消耗。这一性能飞跃背后的秘密是将发动机并排布置在扁平化机体宽大尾部的上方，除了能提供一个干净的高展弦比机翼降低阻力外，还能使发动机利用流过机体表面的低速附面层提高推进效率。

　　不过这一构型也带来了严重的问题。发动机与机体上表面距离过近，使得风扇必须在吸入附面层时对流动畸变有足够的容忍裕度。同时预想用于D8的发动机涵道比至少要达到20，风扇的尺寸将会很大，还要达到比目前第4阶段噪声限制低52 EPNdb(可感噪声分贝)的极低噪声目标。在NASA进行的缩比试验已经显示，由联合技术研究中心发展的抗畸变风扇能够应对附面层挑战，但其他关键问题仍然存在。

　　随着发动机核心机的效率和工作压比越来越高，其尺寸也越来越小，与随涵道比增加而变的巨大的推进器相比已经很不成比例。高压压气机出口工作叶片的高度甚至不到12.7毫米，在这么小的尺度上，不仅使得叶尖间隙难于维持，而且核心机内也很难有足够的空间安装连接风扇和低压涡轮的驱动轴。此外，由于核心机的长径比越来越大，设计者面临主体结构挠曲的问题，而这对间隙控制会产生很大影响。

　　由此普▪惠公司产生了将核心机反向安装的突破性想法。空气仍然通过风扇进入发动机，但与之前直接进入压气机不同，空气通过外侧通道到达核心机的后面，再从相反方向进入。这种布局与普▪惠加拿大公司的PT6发动机类似，空气从后向前流经发动机，燃气通过动力(低压)涡轮后向前排出，涡轮再通过一套齿轮系统连接到风扇。涡轮、齿轮箱和风扇的连接将通过一个相当短的轴，而且由于核心机并不与动力部分相连，可以很方便的将核心机卸下进行维修。