【行业动态】罗罗公务发动机“珍珠”10X完成飞行测试

导读：据aerospacetestinginternational网站2月11日报道，经过为期 6 个月、30 次飞行的测试，罗尔斯・罗伊斯公司于 9 月最后一周完成了 “珍珠” 10X 发动机的飞行试验。“珍珠” 10X 是其公务航空发动机 “珍珠” 系列中最新且动力最强的一款。

该项目进展顺利，但鉴于 “珍珠” 15 发动机已为庞巴迪的全球 5500 和 6500 飞机提供动力，“珍珠” 700 也已安装在湾流 G700 和 G800 飞机上，那么为证明 “珍珠” 10X 适用于达索公司即将推出的 “猎鹰” 10X，究竟还需要多少测试呢？

罗尔斯・罗伊斯公司负责达索公务航空业务的高级副总裁菲利普・泽勒博士监督 “珍珠” 10X 项目。他表示：“我们过去在系列平台上取得过成功，比如 BR700 平台衍生出了 BR710、BR725 和 BR715 等支线应用型号。我们在‘珍珠’系列上也采用同样方式，从搭载新的 Advance2 发动机核心机的‘珍珠’15 发动机开始，在此基础上研发了‘珍珠’700。‘珍珠’10X 同样基于此基础，所以其核心架构和技术大多相同。

“但我们要将它集成到新的机身中，每个机身都有一套特定要求。这些要求导致安装上存在一些重大差异，包括全新的发动机短舱、组装单元、安装系统和软件。对于涡轮机械核心部分，我们尽量减少改动以保持成熟度。不过，‘珍珠’10X 是我们有史以来动力最强的公务航空发动机，因此我们在 Advance2 发动机核心机中融入了新技术，包括带有增材制造瓦片的新型低排放燃烧室，这使我们能够适当提高发动机内部温度，同时仍符合排放法规并确保涡轮得到充分冷却。

“引入改动后，我们需要测试它们对发动机性能和可操作性的影响，这就是为什么我们要在地面车辆、试验台和飞行中进行测试。没有什么比在高空运行发动机更能了解它的性能了。”

泽勒提到了基础 “珍珠” 设计的原型发动机，以及之前 “珍珠” 试验的测试和认证数据如何在 “珍珠” 10X 项目中复用，前提是 “参数具有足够代表性”。

泽勒说：“因此，一些早期数据得以复用，但在其他情况下，我们超出了测试参数范围，需要生成新的数据。测试数据很少有外推空间，但通常有内插空间。”

罗尔斯・罗伊斯公司在数字技术上投入巨大，包括每次 “珍珠” 发动机飞行时能提取数 GB 数据的系统，以及设计工具、建模、数字孪生等技术。既然 “珍珠” 10X发动机在虚拟世界和试验台上都进行了试验，那么进行飞行测试又有什么额外收获呢？

泽勒表示：“我们在预测能力上投入巨大，这让我们在进行飞行测试时充满信心。通常，我们飞行是为了确认我们的假设和模型是否正确，而不是为了发现新东西。就‘珍珠’10X 发动机而言，基于原型数据和性能模型，我们的预测 100% 准确。对于某些测试，模型不足以提供我们所需的数据。例如，在测试易燃液体排放要求时，即使是我们现有的最佳模型，也无法准确告诉我们液滴会在发动机和短舱周围的具体落点。这必须通过测试来确定，并解决任何令人担忧的问题。试验帮助我们尽早发现薄弱环节并加以修复，如果将这类测试和修复留到项目后期，可能需要付出更多努力。”

集成安装

罗尔斯・罗伊斯公司的波音 747 - 200 飞行测试平台（FTB）进行了改装，以便在其右机翼下方、前缘前方的洁净气流区域安装 “珍珠” 10X发动机及其短舱的集成单元。“猎鹰” 10X 以典型的公务机布局方式，将发动机安装在机身尾部两侧，而747与 “珍珠” 10X 的接口采用垂直安装，使发动机水平放置，而非悬挂式。

泽勒继续说道：“在公务航空领域，我们提供集成动力装置解决方案，这意味着连接到飞机挂架的所有部件，包括发动机、发动机组装单元、安装系统、短舱以及使所有部件协同工作的软件。我们对所有这些进行测试，所以安装在飞行测试平台上的‘珍珠’10X 配置是一整套动力装置，目的是尽可能以具有代表性的配置测试发动机安装情况。”

罗尔斯・罗伊斯公司全球其他地区测试与试验台负责人约翰・奈特证实，整个 “珍珠” 10X 飞行测试活动均在位于亚利桑那州图森市的 FTB 基地完成。他说：“对于某些项目，我们会根据需要前往其他地点进行测试。例如，对于遄达发动机，我们在玻利维亚拉巴斯进行过高海拔起飞测试，还在其他地区进行过热天和冷天的不同天气条件测试。”

尽管 747 FTB 是一个性能强大的平台，但它无法达到 “猎鹰” 10X 的 0.925 最大运行马赫数或 51000 英尺的最大认证飞行高度，这意味着只有 “猎鹰” 10X商务机能将 “珍珠” 10X 推向飞机性能极限。

泽勒承认这一局限性，并补充说：“我们对 FTB 进行了配置，以便能够在发动机设计包线的大部分范围内进行测试。此外，FTB 的发动机安装方式使我们能够在比常规 747 - 200 更高的高度进行测试。” 实际上，一台遄达1000测试发动机取代了FTB左内侧的 RB211 发动机，因此在 “珍珠” 10X 试验期间，FTB 配备了三台 RB211、一台遄达 1000 和一台 “珍珠” 10X。

泽勒继续说：“由于遄达1000提供的额外动力，我们能够测试到45000英尺的高度。我们也可以在较低高度测试一些配置，所以虽然我们无法测试包线的极限情况，但有些角落是‘猎鹰’10X 无法到达的。例如，它通常不会在单发失效或进行重新点火测试时在较低高度飞行，但 747 的配置使我们能够在 2500 英尺的高度进行此类测试。”

在整个 “珍珠” 10X 项目中，新发动机完全作为测试对象运行，飞机动力来自 RB211 和遄达 1000发动机。因此，驾驶舱机组人员控制主要推进单元，而试验甲板上的飞行测试工程师则管理 “珍珠” 10X 的推力设置和其他参数；最终，在极端情况下，飞行员可以超越工程师的输入，出于飞行安全考虑控制测试发动机。

卓越精神号的故事

这架 FTB 最初是为国泰航空制造的 747 - 267B，于 1980 年 4 月交付。1998 - 1999 年期间曾短暂存放，2000 年至 2004 年主要租赁给亚特兰大航空。租约结束后，罗尔斯・罗伊斯公司于 2005 年购买了这架飞机，并将其命名为 “卓越精神号”。2016 年，它开始承担遄达 1000发动机的试验任务，从此开启了繁忙的职业生涯，为每一款遄达1000发动机变体进行认证，参与各种技术试验和演示，以及 “珍珠” 系列的测试活动。泽勒形容它 “经验丰富”。

美国 V2X 公司在图森运营和维护这架 747。奈特说：“我们的专业在于操作测试发动机的机组人员，以及登机开展项目和收集数据的专家，而飞机相关部分大多外包。” 随着服役即将满 45 年，奈特承认备件采购变得有点困难，不过 FTB 仍有不少飞行小时数可用。他笑着说：“我们的运营还能持续一段时间，而且有足够的备用发动机。”

经过数月为 “珍珠” 试验进行的改装，FTB 变成了一架五发动机的747飞机，左侧有两台不同类型的发动机，右侧有三台两种类型的发动机。对于这种独特配置的 747，后续维护是如何进行的呢？奈特回答说：“许多系统与标准商用飞机相同，所以许多维护程序也一样。但确实存在差异，在进行这些改动并确定维护所需工作时，我们与 L3 的专家签订了合同。遄达 1000发动机和‘珍珠’发动机的安装都是由 L3 进行的重大资本项目。”

商用 747 - 200 在左内侧机翼下方有一个很少使用的挂载点，可在转场时安装备用发动机。由于 FTB 的常规左内侧发动机挂架上已经安装了遄达发动机，因此将转场挂载点移到了右侧用于安装 “珍珠” 发动机。奈特表示，这种改装只需进行相对较小的工程改动，无需对机翼肋进行特殊结构改造。

应对不同发动机的挑战

针对不同发动机产生的推力不匹配以及系统要求差异带来的潜在挑战，奈特解释说：“这架飞机有多个燃油箱，747 的基本设计在冗余方面有一些特点。‘珍珠’发动机与 3 号发动机（右侧内侧的 RB211）采用相同的燃油供应。飞机客舱内控制和数据收集站的机组人员主要负责‘珍珠’发动机，而通常由两人组成的团队作为飞行机组的一部分控制遄达 1000 发动机。”

当然，这架飞机配备了大量仪器，记录多个参数。飞行前，机上屏幕会根据当前测试点配置显示特定参数，但所有数据都会存储以便后续下载。在 “珍珠” 试验期间没有进行遥测，奈特表示罗尔斯・罗伊斯公司在 FTB 试验期间通常不使用遥测技术。泽勒补充说：“我们很幸运能够搭载很多人。这意味着如果需要对关键数据做出快速判断，比如是否达到测试点，那么专家会在飞机上，能够实时做出决策。”

测试项目和测试点通常提前精心规划，747 宽敞的燃油箱使得如果一次测试未能获取数据，可以重复进行测试点测试。然而，奈特指出：“我们始终考虑人为因素，仔细考虑机组人员的工作时长，因为这项任务需要高度集中注意力，我们追求最高质量，也意识到人会疲劳。”

操作站位于飞机主甲板上，通常可支持 10 到 15 名工程师组成的测试团队。

奈特说：“‘楼上’还留着一些旧的航空公司座椅，但很少使用，因为我们通常很少搭载乘客。” 当飞机离开图森执行任务时，这些座椅可能会被使用，而其宽敞的货舱则装载着试验项目所需的各种设备，必要时还会装载备件和其他物品。

此类远程任务会提前详细规划，确保理解测试点，并准备好实现这些测试点所需的人员和资源。奈特说，海外部署要求，包括签证和工作许可证，是另一个重要的规划要素。他继续说：“通常，这样的项目持续时间约为两周，在此期间我们不太可能每天都飞行。”

“珍珠” 发动机的安装使得在这个以前专门用于大型商用发动机的平台上测试公务机发动机成为可能。提及遄达 1000，奈特总结道：“我们已经在三个单独的项目中对三个遄达 1000 变体进行了试验。安装方式相同，发动机不同但气动外形相同，所以后续项目取决于变化程度以及需要哪些额外测试点。

“困难的部分是对飞机进行改装并将发动机集成进去，‘珍珠’发动机也是如此。” 目前，在 “卓越精神号” 等待下一个项目期间，遄达 1000发动机可能会继续保留在原位。

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