转载|2022年全球商用航空发动机市场和技术发展综述

2023-01-05 20:00:03

北京韦林意威特工业内窥镜有限公司销售的韦林内窥镜是航空发动机的直观探查利器，为航空发动机维修决策的制定提供准确的检测数据支撑。北京韦林意威特工业内窥镜有限公司非常关注国内乃至国际航空发动机市场和技术的发展状况，在此与大家分享微信公众号“全球航空资讯”发表的文章《2022年全球商用航空发动机市场和技术发展综述》，原文作者：程文旺。

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据美国《航空周刊》网站2022年12月22日刊文，全球商用航空发动机制造商认为，2023年的处境应该会比过去三年要好得多，尽管面临持续的供应链和就业压力，但发动机产量正在增长，单通道和双通道飞机的发动机使用率也在增加。同时，各家发动机制造商也在积极探索新的技术途径，以实现更可持续的未来。

GE公司和赛峰集团今年的发动机交付量大幅增加，但仍落后于空客公司和波音公司的目标。今年空客A320neo和波音737 MAX的Leap系列发动机的交付量自2019年以来首次超过1000台，尽管这一数量高于2020年交付的815台和2021年交付的952台，但恢复到2019年之前的水平，还需要一段时间，2019年，CFM国际公司共交付了1736台Leap发动机和391台CFM56-5/7。2022年第三季度末，CFM国际公司交付347台Leap发动机，比2021同期增长53%，加上今年上半年交付的460多台，截至10月初，共交付812台。

发动机延迟交付对空客公司的影响尤其严重，该公司最初希望在2022年底前以每月50架的速度生产A320neo系列飞机，发动机由CFM国际公司和普惠公司提供。由于发动机制造商的交付延迟，空客公司被迫将原计划的2023年65架的月产量实现节点推迟6个月，但仍希望到2025年月产量达到75架。

对于完全由CFM国际公司提供动力的737 MAX飞机，如果发动机按期交付，波音公司的目标是在第二季度之前从目前的月速率30-31架提高到33-34架左右。除此之外，基于CFM国际公司等主要供应商的生产决策，波音公司的目标是到2023年底达到每月最低40架左右的产量。

普惠公司的生产速度也在加快，第三季度共生产了192台大型商用发动机，其中大多数是PW1100G发动机。到10月初，发动机交付量为488台，有望达到或超过2021年全年的623台。大约30%的PW1100G发动机是由普惠公司的合作伙伴MTU航空发动机公司生产的，而位于康涅狄格州米德尔敦的主要PW1100G生产线每月可生产约44台发动机。该生产线的设计产量为每月60台，在疫情前不久，产量达到63台。尽管零部件和劳动力仍面临挑战，普惠公司预计到2023年将实现更全面的复苏。

由于对受严重影响的宽体市场的依赖，以及近年来在787飞机生产暂停期间向波音公司的交付几乎停滞，罗罗公司自2019年以来受到的打击尤其严重。然而得益于为空客A350飞机独家提供遄达XWB发动机，该公司的大型发动机生产能力得以持续。该公司的发动机交付量从2019年的729台下降到2022年的309台(其中195台为宽体机)，该公司希望中期内稳定在略低的产量上，但公务机和商用发动机之间的分配更加均匀。2022年上半年，该公司交付了149台发动机，其中78台是大型民用发动机。

对于燃气轮机制造商来说，除了渴望回归正常之外，每个公司实现可持续发展的愿景是不尽相同的。所有公司都在继续争夺新技术的领先地位，这些新技术涵盖了可持续航空燃料、混合动力、先进架构、氢燃烧和燃料电池等。

罗罗公司备受期待的UltraFan发动机将于明年年初开始试运行。由于投入到该项目上的资金较少，且没有确定的应用对象，罗罗公司对该项目的开发持谨慎态度。

目前普惠公司正在进行GTF“优势”发动机的认证测试。该发动机的推力最高可达3.4万磅（15.42吨），计划于2024年年中在A320neo系列飞机上投入使用。“优势”发动机在高低压转子上采用了一系列材料、设计和流路升级技术，海平面推力可提高4%，在更高海拔可以提高8%的推力，同时不增加工作温度。

发动机制造商和空客公司正合作开发和飞行测试未来的推进系统。预计下一代飞机将实现更紧密的机身推进一体化，而波音公司目前的立场是继续专注于衍生产品，而不是任何全新的设计，这将使这家美国制造商处于不利地位。

继2022年宣布CFM国际公司将在空客A380试验台上对RISE（可持续发动机革命创新计划）开式转子和GE公司的氢燃料Passport进行飞行测试之后，空客公司11月宣布，同样的氢燃料试验台也将用于评估由氢燃料电池驱动的2.1兆瓦螺旋桨发动机。到目前为止，该项目还没有涉及传统的发动机制造商。

其中最不寻常的是Boom超音速公司，该公司没有找到主流合作伙伴为其1.7马赫的“序曲”客机开发发动机。12月，该公司宣布成立了一个行业团队，专门开发定制的推进系统。该团队由佛罗里达涡轮技术公司、GE Additive公司和Standard Aero组成，其任务是设计、开发和认证35000磅（15.88吨）的大推力中等涵道比涡扇发动机，计划本十年末服役。

在亚音速领域，空客公司还与普惠公司和MTU航空发动机公司合作，参与欧洲“清洁航空”研究计划下的另一个先进推进项目Switch。Switch的目标是在21世纪30年代中期投入使用，目标是减少25%的二氧化碳排放，减少80%的氮氧化物排放，并减少不明原因的尾迹排放。在WET概念下，从废气中收集水，并使用热交换器将水蒸发成蒸汽。蒸汽被注入燃烧室，从而提高了燃料效率。

为了处理使用热交换器产生的瞬时功率延迟，混合动力推进系统将在高压转子上安装柯林斯公司开发的500kW电动发电机，在低压转子上安装1兆瓦电动发电机。除了提供瞬时功率外，混合动力系统还设计用于在起飞和滑行时提供动力。

“清洁航空”计划下的兆瓦级混合电力推进系统研究项目同样授予了罗罗德国公司和GE Avio公司。在HE-ART（用于支线飞机的混合动力推进系统）项目下，罗罗公司正牵头开展混合动力涡轮螺旋桨技术验证。GE Avio的母公司GE Aerospace已经在NASA的电动动力总成飞行演示(EPFD)项目下开展了广泛的电力推进工作，该公司正在与欧洲合作伙伴开展一个名为Amber的类似项目。

从UltraFan开始，罗罗公司牵头的研究团队在Heaven（新型氢动力架构设计）项目下也在研究混合动力技术和氢能源在大型涡扇发动机上的应用。同样，GE Avio公司也获得了Hydea项目下的氢气直燃研究项目，但尚未公布细节。

在航空发动机演示和氢能飞机集成战略联盟(Cavendish)的领导下，罗罗公司还牵头研究液氢在涡扇发动机中的直接燃烧，目标是高效率和低氮氧化物排放。该项目还将探索双燃料燃烧室和低温压缩储罐技术。

与此同时，普惠公司正在NASA的混合热效率核心(HyTEC)项目下扩大与美国宇航局（NASA）的研究工作，以证明SAF与用于小型发动机核心机先进燃烧室的兼容性。该合同是继2021年其他HyTEC研究项目之后签订的，涵盖未来高压涡轮设计和材料技术，重点是开发和测试燃料和空气混合器以获得最佳效率，然后测量飞机使用Jet A燃料和高混合比例SAF的排放和噪音。

HyTEC项目下的先进涡轮研究预计将集中于下一代陶瓷基复合材料(CMC)、环境障涂层，并采用先进的冷却和空气动力学方法，以实现新的部件设计和更高的效率。

GE公司也签订了一系列HyTEC合同，包括开发和测试先进的高压压气机、涡轮空气动力学、叶片和环境障涂层、CMC燃烧室衬套。同时也在HyTEC下进行功率提取验证。

普惠公司表示，在HyTEC的第二阶段，计划展示一种由高压压气机、高压涡轮和燃烧室组成的利用第一代齿轮涡轮风扇技术的核心机。该阶段计划于2024年至2027年进行。

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以上内容和图片均来自微信公众号“全球航空资讯”，感谢原作者的辛勤付出。2023已经悄然来到了我们身边，全球商用航空发动机在新的一年里会有怎样的发展态势，也许还需我们拭目以待，但是我们可以确信的是，制造商们都在积极探索，他们不仅着眼当下，更是为了未来的可持续发展而奋力前行。北京韦林意威特工业内窥镜有限公司愿与大家携手并进，共创美好未来！

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