商用航空中最受欢迎的发动机——CFM56

　　CFM56历史背景

　　简介

　　CFM56是由CFM国际制造的高涵道比涡轮风扇发动机，其家族成员的推力介于18,000至34,000磅之间。使用于B737、A320、A340-200/300、KC-135等飞机上，为目前世界上使用最为普遍的涡轮风扇发动机之一。

　　CFM56的制造商CFM国际由美国通用电气航空和法国斯奈克玛公司各自出资50%组成。

　　其中通用电气航空生产:

　　高压压气机

　　燃烧室和高压涡轮

　　斯奈克玛公司生产

　　低压压气机

　　风扇

　　低压涡轮

　　齿轮箱

　　尾喷管

　　双方均可进行组装，其中通用电气航空组装线位于汉弥尔顿，斯奈克玛公司组装线位于默伦。最终组装完成的发动机通过CFM国际进行推广和销售。

　　第一台CFM56在1974年制造完成并首次运转。

　　Tech56和技术插件

　　1998年，CFM国际为了适应波音和空中客车对新一代窄体客机发动机的需求，启动了“Tech56”计划。这一计划包括了大量新技术，并且可用于现有发动机。然而，波音和空中客车并没有开发全新的飞机以取代737和A320的意愿，因此CFM国际决定将这一计划中的部分技术以“技术插件”的形式配置于CFM56，从而改进燃油效率、维护成本和排放标准。技术插件计划始于2004年，其配置包括重新设计的高压压气机叶片、改进的燃烧室和涡轮部件。赛峰集团（CFM国际母公司）声称技术插件计划能够提供更高的燃油效率和更低的氮氧化物排放，同时减轻发动机磨损，进而降低5%左右的维护成本。配置了技术插件计划的发动机（包括所有CFM56-5B和-7B发动机）于2007年投入使用，同时也可作为现有发动机的可选升级组件。

　　【CFM56-5B发动机官方介绍】

　　发动机结构

　　风扇和低压压气机

　　CFM56系列使用单级风扇，大多数衍生型号使用三级低压压气机，-5B和-5C系列使用四级低压压气机。低压压气机通过低压轴由低压涡轮驱动，负责在气流到达高压压气机之前的初步压缩。

　　CFM国际声称CFM56首先使用了在不拆卸发动机的条件下可更换的风扇叶片，这一特性对鸟击等只需要更换数个叶片的情况特别有用。

　　CFM56的风扇直径随型号不同而改变，并直接影响发动机表现。例如，CFM56-2和CFM56-3低压轴的转速相同，而-3系列风扇直径更小，叶梢速度更慢，使得风扇叶片工作效率更高，最终减少了约3%的单位推力燃油消耗。

　　高压压气机

　　CFM56的所有型号均使用了九级高压压气机。其较为紧凑的设计成功控制了发动机的重量和轴承、油路系统的复杂度。在CFM56系列发展中，尽管Tech56计划中的六级设计并没有得到应用，其2007年技术插件计划对高压压气机叶片的空气动力特性进行了改进，并应于其产品之上。

　　燃烧室

　　CFM56的大多数早期型号均使用单环形燃烧室。在燃烧室中，燃料被持续混合进气流之中并被点燃，使得气流的压力和温度升高，产生推力。也有型号使用管形燃烧室或环管形燃烧室。1989年，CFM国际开始引入双环形燃烧室，这一设计包含一个在高推力时使用的新的燃烧区域，降低了氮氧化物和二氧化碳的排放。这一设计在1995年投入使用，首先应用于技术插件计划改进的CFM56-5B和-7B系列。

　　通用电气在Tech56计划中还开发了一种名为双环腔预混涡流器（TAPS）燃烧室的新技术。这一设计保持了双环形燃烧室分区燃烧的优点，同时通过预混流使空气和燃料达到理想的混合比，从而进一步减少氮氧化物的排放。应用了这一技术的CFM56-7B发动机比使用单环形燃烧室和双环形燃烧室的发动机效率分别提高了46%和22%。TAPS的分析工具也被用于改进部分-5B和-7B系列发动机上的单环形燃烧室。

　　涡轮

　　CFM56的所有型号均使用单级高压涡轮，并由高压压气机流出的空气冷却。在部分型号中，高压涡轮叶片是从高温合金单晶材料生产出来的，具有高强度和蠕变抗性。CFM56的大多数型号使用四级低压涡轮，-5C系列使用五级低压涡轮。这一变化是为了驱动-5C系列更大的风扇。Tech56计划也对涡轮进行了改进，包括叶片的空气动力特性优化，使所需的叶片数减少20%，从而减轻了发动机自重。部分Tech56计划中对涡轮的改进被加入技术插件计划，其后又在CFM56-7BE计划中得到升级。

　　尾喷管

　　CFM国际在最初设计时即测试了混合式和分离式尾喷管，大部分型号的CFM56发动机使用了分离式尾喷管，而只有为A340设计的高推力型CFM56-5C使用了混合式尾喷管。

　　通用电气和斯奈克玛公司还测试了Chevron型尾喷管减小噪音的效果。风洞试验和飞行试验发现这一设计能在起飞阶段减小1.3分贝的噪音，因此作为可选组件安装于提供给空中客车A321的发动机。

　　反推装置

　　CFM56支持数种反推装置。用于空中客车型号的CFM56-5系列发动机使用花瓣型反推装置，当反推装置启动时，导流叶片张开，将通过涵道的空气转向外部，并产生反推力。

　　CFM56系列推力等级

　　CFM56-2系列

　　CFM56-2系列是CFM56的原始型号。CFM56-2由一台44个叶片的单级风扇、由四级低压涡轮驱动的三级低压压气机、由单级高压涡轮驱动的九级高压压气机和环状燃烧室组成。

　　CFM56-3系列

　　CFM56-3系列是CFM56的第一种衍生型号，专门为第二代波音737设计，静态推力介于18,500至23,500磅之间。CFM56-3系列的风扇直径比-2系列减小至60英寸，但是保留了原始发动机布局。新的风扇主要衍生自通用电气CF6-80发动机而不是CFM56-2。同时，CFM56-3的助推器被重新设计以适应新的风扇。

　　CFM56-4系列

　　作为CFM56-2系列的改进型，CFM56-4系列最初计划是作为A320家族设计的发动机，可以产生25,000磅的推力。CFM56-4系列设计上的更新包括直径68英寸的风扇，新的低压压气机和全权数字发动机控制装置。

　　然而就在这一计划于1984年推出之后不久，国际航空发动机公司推出了新的V2500型发动机。CFM国际认为这一计划不再具有竞争力，因此废弃了这一计划并开始CFM56-5系列的研发。

　　CFM56-5系列

　　CFM56-5系列是专门为空中客车飞机设计的发动机，其推力介于22,000至34,000磅之间。这一系列主要包括三种截然不同的子型号CFM56-5A/B/C。这一系列引入了全权数字发动机控制装置和新的空气动力学改进，可用以区别于波音飞机使用的姊妹型号。

　　CFM56-5A系列

　　CFM56-5A系列是CFM56-5系列的最初版本，为短程至中程的空中客车A320家族设计，衍生自CFM56-2和CFM56-3系列，推力介于22,000至26,500磅之间。得益于在空气动力学上的改进，例如新的风扇、压气机和燃烧室，这一系列发动机相对之前型号能够减少10-11%的油耗。

　　CFM56-5B系列

　　为了适应A321的需求，CFM56-5B系列在-5A系列上进行了改进，推力能够达到22,000至33,000磅之间。这一型号同时也能使用于其他A320家族成员（A318/A319/A320）并能取代CFM56-5A。其最显著的改进是一个能减少氮氧化物等污染物排放的双环形燃烧室，新的风扇，更长的风扇外壳和新增的第四级低压压气机。CFM56-5B系列是在空中客车上使用最广泛的CFM56发动机。

　　CFM56-5C系列

　　CFM56-5C系列是CFM56家族中推力最大的型号，推力可达31,200至34,000磅。这一系列用于空中客车A340的早期型号A340-200和A340-300上，于1993年投入服务。主要的变化是更大的风扇，第五级低压涡轮和CFM56-5B型号中的四级低压压气机。CFM56-5C系列不同于所有其他型号的CFM56，使用了混合式尾喷管，工作效率略有提高。

　　CFM56-7系列

　　CFM56-7系列是用于波音737NG（737-600/700/800/900）和波音公务机（BBJ）的型号，起飞推力介于19,500至27,300磅之间。相比其前驱型号CFM56-3系列，-7系列有更高的推力范围，较高效率和较低维护成本。这一系列引入的新特性包括全权数字发动机控制装置，双环形燃烧室（可选）和改进的内部设计。

　　本文转载自公众号：3系飞行员

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