巨大的超声速螺旋桨即使取得良好的排放绩效,也还有噪声损失。安装如此巨大的结构还造成一系列骇人的问题。而可靠性是另一个问题。业内资料显示,尽管有某些传统智慧,齿轮箱也是难题,而巨大桨扇所需的变距机构比齿轮箱有更高的维修要求。即使桨扇概念不是赢家,但普惠工程师们知道他们有锦囊在手。
GTF发动机故事令人着迷的部分之一是如何冷却齿轮箱。该齿轮箱比传统的涡桨发动机齿轮箱多吸收几千马力的热能。工程师们趴在齿轮箱上弄得满身油腻,他们有趣地发现,在齿轮箱内,冷却滑油只是简单地流动,没有全部真正起到冷却作用。因此他们想出办法把冷却滑油准确地浇到齿轮的每个齿上。他们很在行,观察细小油滴冲击齿轮齿牙的高速摄影照片。他们还找到快速把齿轮箱中的滑油送回滑油箱的办法。这就意味着需要的滑油量减少,而且暴露在高温下的时间短。因此,需要的冷却减少,滑油冷却器体积就比较小,这是航空公司经营人员考虑桨扇发动机或UDF时所关心的问题。
此外,意识到航空公司不愿意使用暴露在发动机外面的大风扇,他们首先想到的是先进涵道推进器,大风扇置于发动机机匣内。1992年,验证发动机成功运转,使用标准PW2000的核心机,40000hp齿轮箱,118in风扇的变距机构。虽然该技术给人印象深刻,但眼下航空公司对标准涡扇发动机还相当满意,所以还不足以说服航空公司迈出这一大步。但是普惠仍坚持工作不放松。鉴于历时20年耗资几亿美元的研发,普惠工程师们推出齿轮传动涡扇发动机,使用包容在风扇机匣内非变距超大涵道风扇。在多达200个乘客的飞机上,齿轮传动涡扇发动机比传统设计的发动机油耗降低20%,进而排放也减少20%,噪声降低到比4阶段规定还低20dB。噪声水平大概是传统大涵道涡扇发动机的一半。这些都是选用齿轮传动风扇发动机技术的强有力论据,特别是在航空公司受到日益增长的环境压力,以及燃油成本成为广受关注的时代。
该计划预计是普惠公司未来的重要工作,并应瞄准下一代单通道飞机。对商务的关注使公司不准备参加波音787或空客A350宽体计划,代之以集中在新的单通道市场波音737和A320系列的替代飞机上。市场调研表明,GTF发动机起初应该瞄准20000~30000lbf推力范围,但是该项技术会有上下起伏,并且该技术也将成为普惠加拿大公司未来的组成部分。
“GTF发动机具有客户所寻求的优势,”商用发动机研制领导人鲍勃·萨亚说道:“在低压涡轮和风扇之间安装减速齿轮箱,各组件就能以自己的最佳速度运转,你就得到功率大、级数少的好处,而且部件少,成本低,重量轻。”
所有的辛勤工作2007年秋结出硕果。三菱重工宣布它将制造70~90座新技术支线喷气飞机,该飞机将使用普惠公司齿轮传动涡扇发动机。关键优势是GTF能满足三菱的进度计划。2008年3月28日,三菱支线喷气机计划正式发起,订单来自全日空航空公司。庞巴迪公司也为其C系列飞机选用了齿轮传动涡扇发动机。两款飞机预计2013年投入运营。
降低商用发动机对环境影响的其他做法遥无踪影,即使有,改进效果也相对有限,不会有明显的环境或经济效益。GTF被确定为今后若干年普惠商用发动机业务不可分割的组成部分。
你的确应该成为火箭科学家
早在20世纪50年代中叶,普惠公司就意识到,在航空行业向航天行业转型中,要生存就要进入火箭行业。前面我们详细讲述了这些风险项目和取得的成果,尽管公司还没有达到所希望的规模。
RL10液氢发动机非常成功,使普惠公司对航天发动机行业有了非常透彻的了解。20世纪90年代,普惠公司加紧了与俄罗斯的合作,没错,就是俄罗斯。俄罗斯的火箭发动机一直是苏联时期的技术明星。随着苏维埃政权的倒台,这些技术可以令伦奇勒不快,也是导致他离开莱特航空公司的部一段短暂时间,对“旋风”发动机做最后设计。赫星形发动机的设计。正是莱特航空公司使伦奇勒聚集了第一批人员心力量。乔治·米德1915年毕业于麻省理工学院,师,还曾任麦库克菲尔德陆军研究人员。他是杰出际要求和动力装置的设计理论。唐·布朗是优秀的斯是设计师,“可以用手指思考”。人们说他简直
随着新世纪的到来,美国火箭工业进行兼并的态势已明显可见。军用和民用发射计划减少,市场紧缩。冷战时期可以随时追加预算和更改计划的做法如今已不可能,登月竞赛早已一去不返。洛克达因是航天推进系统先驱之一,曾作为北美航空公司的一部分而起家,后来归属洛克威尔公司,最终落脚到波音公司。2005年,波音公司决定,制造火箭发动机不是其核心业务,并开始寻找买家。而推进系统是普惠公司的核心业务,并且普惠公司想加强其航天方面的业务。因此,波音公司和普惠公司一拍即合,双方成交,2005年8月,普惠洛克达因公司正式成立。
洛克达因的历史是一个迷人的故事。[2] 二战结束时,北美航空公司领导人达奇·金德尔伯格和李·阿特伍德注意到德国科学家研制的火箭诸如V2所取得的成功。他们认为北美航空公司最好开始筹划这一新的火箭业务,把它作为公司未来的组成部分。一帮年轻工程师凑在一起开始鼓捣液体燃料发动机。他们的第一个“试验场”是公司在加利福尼亚州英格尔伍德厂区停车场的一部分。幸运的是,那里有战时为防止日本人进攻所修筑的碉堡。人们一头扎进新试验场/停车场,其他人则开始收集喷气推进实验室(JPL)租借的战争剩余物资,如推力室和喷气助推起飞(JATO)发动机。首批JPL的发动机推力只有50lbf。一些组员回忆,这些发动机的声音像吹口哨,而不是轰隆声。
当年轻的公司赢得为纳瓦霍导弹制造发动机的合同时,出现了突破性进展。公司的历史学家罗伯特·S.克雷默说,多亏很早就决定与韦尔纳·冯·布劳恩及其在亚拉巴马州红石兵工厂的陆军/NASA团队打交道才造就了洛克达因公司。洛克达因公司的发动机用于美国第一颗卫星的发射和“红石”导弹,使艾伦·谢沛德成为第一个进入太空的美国人。洛克达因公司的发动机还载着约翰·格伦进行第一次轨道飞行。洛克达因公司为木星、土星、土星Ⅰ、土星ⅠB、土星Ⅴ等导弹和航天飞机(洛克达因公司打败普惠公司而获得航天飞机的工作)制造火箭发动机。普惠洛克达因公司已开始研究新一代航天运载器,例如阿瑞斯Ⅰ,它将帮助美国人再次登月。洛克达因公司还提前审视太空推进和高超声速系统。收购洛克达因公司使普惠公司成为完整的发动机推进系统公司,从普惠加拿大公司的PT6到百万磅力推力的RD-180。它比航空航天发动机行业中任何公司都有更广阔的技术基础。在世界各地为你服务
自20世纪90年代开始,普惠公司经历了彻底的改变,这是又一次业务的再发明。同过去一样,其重点是为客户提供最好的发动机,但是这次的视角比过去更多地关注发动机离开工厂后会出现什么问题。几十年来普惠公司和其他发动机公司一样靠卖备件赚钱,这已不是秘密。他们自己很少维修发动机。普惠公司的维护、修理和大修(MRO)业务基本由保修厂负责。做法是建立航空公司客户自己的大修厂,然后帮助他们成为第三方供应商。这是销售发动机的办法。买我们的发动机,我们将把你放到大修业务中去。我们不是没有听说过,销售人员向大修人员建议取消可能伤及航空公司大修厂业务的交易。多年来,出售新发动机和备件以及仅做非常有限大修和修理工作的体制运行顺畅。然而,改变正在到来。
可能最重要的是,航空公司开始审视他们自己的业务。结果很多航空公司不愿意做配餐、经营酒店,甚至不愿意修理发动机和飞机。他们只想卖票和飞行。一些最盈利的航空公司外包他们的维修工作。如果一个航空公司购买了新的飞机/发动机组合,更是这样。建立并管理好大修厂会非常费钱。在很多情况下,现在销售发动机不是包括为航空公司建设维修厂,而是同意包括长期维修协议。
甚至空军也在寻求这种帮助。有些国家没有掌握维修日益先进设备的知识基础。在另外一些情况下,削减预算减掉了现有人员的数量,因此用外部承包商比用正规军人或文职人员更合算。一个简单的例子是陆军雇用餐饮公司为战地部队提供食品。
所有这些趋势给普惠公司发挥技术专长和再次改变自己提供了机会。普惠公司在世界各地为大型商用和军用发动机建立起包括20多个大修和部件修理中心的网络,即“全球服务伙伴”。这不仅是拧扳手的工作,普惠公司还提供整套发动机机队维修计划、航材需要规划计划、实时性能数据收集和分析,甚至航线维护。普惠公司在这个市场所具备的优势是其工程方面的专门知识技能。发动机设计和试验工程师的原班人马投资几百万美元用来研制新的创新性部件修理,为客户节约成本并提高性能。在21世纪,人们还强调发动机必须更加环保。例如,普惠公司开发了一种服务,叫做EcoPower发动机水洗。这是一套具有完全闭合回路的发动机水洗系统,使用清水,不用化学清洗剂,没有外泄。发动机在翼就可以完成水洗工作,水洗后的发动机会降低油耗,减少排放。除普惠公司发动机外,普惠公司的网络还维修CFMI和罗·罗公司的商用发动机。普惠公司甚至为CFMI发动机制造新部件,以及提供部件修理。2007年普惠公司创造了自己的新缩略语来描述自己。不是OEM(原设备制造商),也不是MRO(维护、修理、大修),而是OEMRO!这一努力的关键是与世界各地的航空公司合作,建立高技术服务公司。他们为航空公司提供最佳服务带来全新的视角。这些航空公司有新加坡航空公司、新西兰航空公司、中国东方航空公司和土耳其航空公司。挪威发动机中心负责大修CFM56,原来由挪威布拉滕斯公司建立,后来被普惠公司收购。
这一新的业务组合以及普惠公司在北美和世界各地对制造设施和服务中心的参与,正在提供像“黄蜂”发动机那样的变革,正在进行如同从活塞发动机向喷气发动机那样的飞跃。普惠公司正在谱写可信赖发动机历史的新篇章。
附录A 普惠之鹰,从何处飞来
它是世界上最知名的公司徽标之一,它出现在所制造的每台普惠发动机上。然而,无人知晓这是如何开始的。联合技术公司的已故史料档案专家哈维·利平科特花费数年时间翻遍他能找到的公司的每个记录、每本书、每个图书馆和每座博物馆,以便发现普惠之鹰的起源。但都无功而返。关于谁选中美国白头雕作为公司的标志,为什么或谁为之设计,都没有记录。弗里德里克·伦奇勒在他的1950年个人回忆录中也未提及。
然而,这只鹰自1925年以来就深受欢迎。很多很多普惠之鹰标牌很快就从发动机上消失,最后出现在皮带扣环上、办公桌饰件上、工具箱上、汽车方向盘上,凡是你能说出的地方。标准的四色白头雕有几种改型。RL10发动机温度降得太低,以致搪瓷脱落,因此出现了一种不锈钢不涂漆的徽标,人们叫它低温鹰。相反,J58运转时温度又太高,搪瓷也脱落,低温鹰变成高温鹰,又叫佛罗里达鹰,因为该发动机在佛罗里达制造。这些鹰大多保留在发动机上。
1981年,原来的鹰标志被现代设计所替代。说实在的,大部分人不喜欢。没有几年,传统的鹰又回来了。当时的公司总裁阿特·韦格纳那天走过工厂为新的旧式鹰揭幕时,受到员工们热烈鼓掌欢迎。几乎每个员工都发给一张海报,上面的照片显示一只形象非常机警而勇猛的白头雕,文字说明是“我回来了。更聪明、更强壮、更坚韧。”
多年来,徽标上的文字几经更改。原始的文字是“普惠,美国,可信赖的发动机”。1941年增加为“美国专利局注册”, 后来又去掉。在战争年代,获许可证生产厂家使用正规的徽标,但是福特、别克、大陆,或纳什-凯尔文纳特等公司名称则刻在鹰的蓝色背景上。1945年又增加“飞机”一词,很多年后又去掉。
附录B 飞机与火箭发动机
R1340“黄蜂”