发动机｜普惠GTF发动机在翼时间有望翻倍

导语

在本届巴黎航展前夕，普惠将GTF Advantage发动机的热端部件下放到GTF发动机上，推出HS+热端升级包，升级后发动机在翼时间实现翻倍。本文将为你讲解HS+升级包如何实现GTF发动机耐久性大幅提升。

作为目前世界上唯一一款已经投入商用的齿轮传动技术航空发动机，普惠的GTF发动机自2014年获得FAA认证以来，全球已有超过85家航空公司运营着2,400多架搭载GTF发动机的新一代窄体客机。

GTF是目前唯一一款能够全面适配不同窄体机细分市场的发动机，同时适配空客A220和A320neo以及巴航工业E2三个窄体机家族。 从90座的E175-E2，到可以满载244人的A321neo（又或者是一口气直飞8700公里的A321XLR）， 覆盖了90-240座级的整个窄体机市场。

得益于独有的减速齿轮和模块化设计，GTF发动机具有极佳的「可扩缩性」（Scalability）。 从E175-E2到A320neo系列， 风扇直从1.42米加大到2.06米，涵道比从9:1增加到12.5:1，推力更是从15,000磅提升至35,000磅。

然而，正如航空业其他的划时代产品一样，GTF在面世后也遇到了一些问题，主要集中在发动机热端部件耐久性和特定制造工艺上。

伴随窄体机的高利用率，这些问题导致 AOG（飞机停场）下发检修，影响了 GTF 用户的运营。同时，旺盛的市场需求、产能和供应链瓶颈加剧了挑战，导致发动机 MRO 耗时过长。普惠商用发动机总裁 Rick Deurloo 在接受《航空周刊》（Aviation Week）采访时坦言，AOG 状况仍是普惠当前的「最大挑战」。

但是，普惠已经在努力改善状况，在技术和产能两方面着手。比如研发了新一代的GTF Advantage发动机，并在过去一年里努力将新技术引进到现役的基准型GTF发动机上，也就是推出了HS+热端升级包。 此外，为支持不断增长的机队，普惠积极提升 MRO 产能，过去三年里在全球四大洲增设了近十家大修厂。比如珠海摩天宇稳步增产，今年 3 月其扩建的金湾厂区投入运营，6 月交付首台大修发动机，全面投产后的年维修能力可达到 260 台。

随着MRO产能提升和全系GTF下发数量低于预期（包括用于空客A320neo的PW1100G，以及用于A220和巴航工业E2的GTF衍生型号）。Rick Deurloo预计到今年年底，全球GTF机队单日AOG数量「将降至350+区间」。

HS+

因为航空发动机在经过数十年的发展，上一代技术已经相当成熟，发动机运行可靠性极高。最新一代的双发客机，即便是单发失效，也能实现370分钟的ETOPS运行。久而久之，大家似乎已经忘记了一台航空发动机是多么尖端的技术成果。

普惠GTF Advantage项目副总裁Tim Cormier表示，GTF Advantage发动机中最热的部件运行温度可以熔化岩石。我去查了一下，工业上，这意味着1400～1600℃。

最极端的条件，在一台A321XLR上，这个最热的零部件要顶着这样的高温运行10小时。落地后，经过1小时左右的过站时间，又要再承受一次10小时的炙烤。除了定期检查和维修，航空公司期望每一台GTF发动机都能在这样的环境下，日复一日的可靠运行，无论酷暑严寒。

在GTF Advantage发动机上，普惠的工程师们 通过改进热端部件冷却孔的形状、尺寸及位置，优化了部件表面的气流，显著延长了部件的使用寿命。

目前， GTF Advantage发动机已获得FAA的型号合格证，计划年底交付空客，明年投入运营。GTF Advantage不仅起飞推力提升4-8%，燃油效率更高，而且将发动机在翼时间翻倍。

提升耐久性是GTF发动机用户最为渴望实现的提升。因此，普惠也在2024年启动了HS+ （热端升级包） 的适配工作，将 GTF Advantage上涉及燃烧室和衬板等 35个件号的全新热端部件带到现役GTF发动机上，将实现GTF Advantage耐久性收益的90%-95%，也就是接近翻倍的在翼时间。

与之配套的是热端部件的产能提升，普惠于2022年在北卡罗来纳州启用了阿什维尔叶片工厂。普惠为这座耗资10亿美元、占地约11.15万平方米的现代化工厂引进了先进的铸造设备，预计每年能生产30万片叶片。

HS+升级包在取证后预计明年开始供航司选购，现役基准型 GTF 发动机可以在返厂时加装 HS+。同时，普惠在 2025 年已经启动 GTF 过渡改装方案，涉及 5 个件号。发动机在大修厂完成改装后，大修间隔将延长 40%。这同样意味着现役 GTF 发动机能够拥有更长的在翼时间，减轻机队压力。

GTF Advantage

最后，我们来说说2025年成功取证的GTF Advantage发动机。

在耐久性方面，GTF Advantage发动机主要有三方面的提升：

• 高压涡轮增强：包括先进翼型设计和改进的热障涂层

• 燃烧室和高压涡轮冷却孔：包括尺寸、形状及位置的优化，改进生产过程中的钻孔技术，降低损伤可能

• 核心机运行温度：通过增加核心机气流流量降低运行温度，延长热端部件寿命

各项耐久性和制造工艺升级，让GTF Advantage发动机的在翼时间翻倍，同时进一步提升燃油效率。

在性能方面，GTF Advantage引擎能够为A320neo系列在海平面起飞时提供额外4%的推力，在高原起飞时提供额外8%的推力，极大提升了A320neo/A321neo的高原性能。

同时，GTF Advantage还为A321XLR进行针对性优化，能够完美适配这款划时代的「超远程」窄体机更长的运行周期。

从市场反馈来看，航空公司应该是非常看好普惠在GTF Advantage上做出的改进。在刚刚结束的巴黎航展上，普惠宣布了一系列发动机和服务订单，使得GTF发动机的累计订单数量超过12,000台，意味着至少有6,000新一代窄体客机选择了GTF发动机。

普惠预计在2028年完成产能切换，届时交付的每一台GTF发动机，都是GTF Advantage。

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