定于2015年投入營運的空客320neo使用了美國通用電氣公司生產(chǎn)的發(fā)動機“GEnx”,IHI參與了該發(fā)動機的開發(fā),負責開發(fā)低壓渦輪的旋轉(zhuǎn)部分等。今成部長介紹道:“為了提高發(fā)動機性能,需加大風扇和低壓渦輪,為了實現(xiàn)輕量化,需要制作出既輕又薄的渦輪旋轉(zhuǎn)部件。本公司擁有滿足這些要求所需的設計及制造技術(shù)經(jīng)驗,因此受到重視,得以加入了開發(fā)團隊。”
開發(fā)新型齒輪傳動渦扇發(fā)動機
目前IHI正在推進開發(fā)新型發(fā)動機“PW1100G-JM”,該發(fā)動機將用于預定2015年投入營運的空客320neo。由美國普惠公司、德國MTU航空發(fā)動機公司及IHI加盟的日本飛機發(fā)動機協(xié)會三方共同開發(fā)。
PW1100G-JM首次采用了“齒輪傳動渦扇發(fā)動機”(GTF)這一新方式,力爭實現(xiàn)高達12的涵道比。以往的渦扇發(fā)動機涵道比最高約為10。如果超過這一數(shù)值,就要加大風扇,增加渦輪級數(shù),因此成本和重量也會增加,很難實現(xiàn)實用化。
碳纖維復合材料制成的風扇外殼、碳纖維復合材料制成的風扇整流葉片的照片,旋轉(zhuǎn)的葉片稱為工作葉片,不旋轉(zhuǎn)的葉片稱為整流葉片。
IHI為定于2015年投入營運的空客320neo的齒輪傳動渦扇發(fā)動機,供應碳纖維復合材料制成的風扇外殼及風扇整流葉片,以實現(xiàn)輕量化。另外,通過在新一代發(fā)動機的低壓渦輪上采用陶瓷復合材料(CMC),提高了其耐熱性,進一步實現(xiàn)了輕量化。
齒輪傳動渦扇發(fā)動機通過嵌入齒輪(變速箱),可在緩慢旋轉(zhuǎn)風扇的同時,快速旋轉(zhuǎn)渦輪。由此,就可在改善發(fā)動機燃效的同時,避免渦輪增大以及成本增加。今成部長充滿期待地說:“齒輪傳動渦扇發(fā)動機的涵道比最大可達到20左右,今后也有望應用于新一代發(fā)動機。”
IHI在風扇外殼和風扇葉片上采用了碳纖維復合材料(CFRP),實現(xiàn)了輕量化。在中型機的發(fā)動機上采用碳纖維復合材料在全球尚屬首次。
IHI1980年代曾在空客320的發(fā)動機的幾個部件中采用過碳纖維復合材料,積累了一定的技術(shù)實力。今成部長滿懷喜悅地說:“這項技術(shù)在20年后結(jié)出了碩果。”從空客320到空客320neo,發(fā)動機的燃效改善了15%。
IHI正在進一步推進技術(shù)開發(fā),要在新一代發(fā)動機的渦輪高溫部位使用陶瓷復合材料(CMC)這種新材料。就是利用陶瓷復合材料制造低壓渦輪葉片。今成部長表示由于陶瓷復合材料的耐熱性高達1300℃,而且重量較輕,因此“發(fā)動機的燃效可進一步提高10%。我們力爭最早于2020年實現(xiàn)實用化”??赡苡糜诳湛?20neo的后續(xù)機型,及最早會在2019年投放市場的波音777后續(xù)機型中。
通過采用這些新材料等,飛機的燃耗在近50年里削減了約一半。
2020年還將利用生物燃料
IHI與神戶大學榎本平教授等共同開發(fā)了生物燃料原料藻,并力爭實現(xiàn)實用化。
為了滿足市場增長及燃料使用量增大的需求,IHI目前還在開發(fā)飛機專用生物燃料。與神戶大學榎本平教授領導的研發(fā)小組及Neo Morgan研究所合作,共同設立了合資公司,目前正在采用榎本教授進行了品種改良的“榎本藻”,開發(fā)生物燃料。據(jù)稱這是單位面積燃料產(chǎn)能最大的藻類。力爭2020年實現(xiàn)商用化,2030年普及?,F(xiàn)已利用水槽完成試產(chǎn),將開始在數(shù)百平方米的水池中生產(chǎn)。
IHI:Ishikawajima-Harima Heavy Industries,曾稱為“石川島播磨重工業(yè)”,是日本一家重工業(yè)公司,亦為日本重要的軍事防務品供應商。
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