陈光/文

20世纪90年代中，新发展的大型客机仅有两型，即A330与777，A330釆用的发动机为PW4168（即风扇直径为2.54米的PW4000）、CF6-80E1与遄达700,推力范围为280-320kN；777采用的发动机为PW4084（即风扇直径为2387毫米的PW4000）、GE90（图8）与遄达800，推力范围为331-435kN。

图8、GE90

在这一代发动机中，涵道比提高到6:1-8:1，总压比增加较大达到34:1-40:1，因此耗油率比上一代有明显降低。表3列出了20世纪90年代的几种代表机型的主要参数。

表3、20世纪90年代主要发动机的参数

在这一代发动机中，一型发动机只用于一型飞机，而一型飞机能选用三家航空发动机公司的发动机。在这6型发动机中，用于A330的三型发动机其结构与性能基本同于80年代的发动机水平，而777用的发动机则有较大的提高。

777是美国波音公司于1990年初提出、计划于1995年中投入运营的大型双通道、双发动机客机，是波音公司在20世纪推出的最后一个机型，是第1种无图纸的飞机，也是一个冒极大技术风险的产品，它在大型旅客机的发展中登上了一个新的、具有历史意义的台阶。

图9、两种空心宽弦风扇叶片

777的研制目的是要在投入运营之初，就具有双发客机开通只能由3发与4发客机飞行的任意航线的能力（截至上世纪90年代初，还没有任何一种双发客机在使用初期具有这种能力）。它有两个型号：-200型，航程为7700千米，载客量为364座，起飞总重233.6吨；-300型，航程为12230千米，载客量为298座起飞总重267.6吨。

777的研发对发动机提出了两个极大的挑战，即要求发展推力极大与可靠性极高的发动机。

图10、常规与弯曲静叶比较

据统计，现有双发客机中，发动机总推力与起飞总重之比约为1.4～1.7kN／t，如按最小比值计，两型777客机的发动机至少应分别提供327kN与375kN推力，而当时(1990年）已投入使用的发动机中，最大的推力约为270kN。另外，根据统计分析，一种客机投入运营后，起飞总重将不断增加，运营10年后，飞机的起飞总重往往会加大25％左右，届时，飞机所用的发动机推力也应增加20％～30％。由此可以看出，777需要的是一种推力至少为327kN并可增大到400kN或更大的特大型发动机。因此，研制出推力特大的发动机，是777对发动机行业提出的第一个苛刻挑战。

图11、钻斜孔的铸造火焰筒

777要在投入运营之初就能像3，4发客机一样具有能开通世界上任意航线的能力，这就要求在飞机投入运营之时，就取得适航当局的180分钟双发客机延程飞行即180ETOPS（Extended-range Twin Engine Operations）的批准，这又是对发动机行业提出的另一个极为苛刻的挑战。因为要取得180ETOPS的批准是比较难的，适航当局从保证飞机飞行安全出发，作了许多严格的规定，其中对发动机的规定是：120ETOPS：发动机累计工作时间超过25万小时，空中停车率低于每千小时0.05次。

180ETOPS：获准120，ETOPS后已工作1年，空中停车率低于每千小时0.02次。例如装PW4152的A300于1987年6月投入运营，历时四年三个月后，在1991年9月才获得 180ETOPS批准。而777要在投入运营之初即获得180，ETOPS批准，即要越过以往需费力越过的两个大台阶一蹴而成，即要求所研制的发动机有极高的可靠性，可以想象到它的难度有多大。

图12 复合倾斜的高压涡轮导向叶片

三大发动机公司迎难而上，为777研制了三型发动机，即普惠的PW4084、罗罗的遄达800与GE的GE90，前两型是在原有性能较好的发后动机基础上，改进衍生发展的。采用衍生发展新发动机虽能减少技术风险，缩短研制周期，但继续增加推力的潜力受到限制，例如用于777的PW4084是在用于A330的PW4164基础上衍生发展的，其初始推力为373.6kN，其最后型号的推力为435.9kN, 其推力只增加了16%。GE90则采用了全新设计的方法来研制的。全新设计的发展途径是根据既满足飞机目前所要求的推力，同时又考虑到今后发展需要增大推力两方面的要求，不受原有发动机的约束，从循环参数的选择到部件结构设计以及总体结构布局均以满足设计目标而走的一种较优化的研制途径，但研制中困难较大，周期也稍长。因此GE90性能及发展潜力均较好（它最后的型号-115B推力为初始型号的1.5倍），尺寸也最大，它的风扇叶尖直径为3.124米，比用于747的发动机大0.7mim左右。

图13正交的低压涡轮工作叶片

为了获得极高的可靠性，用于777的发动机除了采用各种新技术精心设计外，还做了大量超出适航条例规定的试验，包括：1. 装有全套外部管路与附件的全台发动机在大型振动台上进行振动试验。2. 航线耐久性循环试验，包括两部分：⑴ 99次耐久循环试验，每循环30分钟，其中最大连续状态持续15分钟，目的是在室内加重外场使用条件，考验燃烧室、高压涡轮叶片的抗氧化能力；⑵一次107谐振循环试都验（8h），将地面慢车到起飞状态分成若干个转速段，由低速到高速及由高速到低速，在每个转速段停留107循环，以考核零件的抗振性能。3. ETOPS 3000次循环试验。4.1000次循环的ETOPS飞行试验。

通过波音公司与三大发动机公司的共同努力，经过5年的奋战，777按计划于1995年6月交付航空公司，而且实现了能飞任何航线的能力，这也为在21世纪发展的双发客机，树立了榜样，全都努力做到了首飞时获得180ETOPS的批准。

777三型发动机釆取的新技术，能代表20世纪90年发动机的水平，它们有以下特点：

⑴风扇叶片釆用了不同的方法做成不带凸肩的宽弦风扇叶片，罗罗发展了它的第二代空心叶片，即用超塑性成形/扩散连接（SPF/DB）的方法做成带桁架心的夹层空心叶片（图9中上图）；普惠采用在叶盆与叶背中心处开纵槽然后焊成一体制成开纵槽的空心叶片（图9中下图）。GE公司采用了复合材料来作叶片。在叶身的压力面上，涂有聚氨脂防腐蚀涂层，叶背上涂有一般的聚氨酯涂层，并将钛合金薄片用3M＠F191胶粘在叶片前、后缘与叶尖处。在此之后，新研制的大涵道比风扇发动机中的风扇叶片均做成宽弦的。

图16、 带掠形的风扇叶片

⑵高压压气机中，GE90采用了高的级增压比（1.36:1）；后几级中采用整环的外环，以提高效率；静子叶片做成沿径向不是直线形而是弯曲的, 如图10所示，这种称之为NSATAR的弯曲设计，能减小上下端壁处的分离区，因此，可减小气动损失；静叶不对称安装，以降低振动应力等。

⑶燃烧室中采用浮壁式火焰筒与钻斜孔的铸造火焰筒等。

⑷涡轮中 高压涡轮导向叶片做成复合倾斜式的（图12），低压涡轮工作叶片做成与气流成正交，即叶片不是直的（图13），有的发动机在增压压气机或中压压气机的叶片中也做成这种正交叶片。

另外，刷式封严也在发动机中得到应用，不仅用于油封处，也用于气体封严处。