麦道MD-90X和未能到来的桨扇时代

“滚回绘图板”被淘汰的飞行器方案502

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MD-81 UDF

UDF

麦道 UHB MD-90 概念

如果让一位1980年的航空评论家来讨论1990年的商业航空技术，那么他必然会将桨扇引擎放在第一位。贯穿70年代的石油危机让航空公司在这个时间格外重视燃油经济性，桨扇引擎因此应运而生。

GE36

联合技术公司汉密尔顿标准分部的工程师在1975年提出了桨扇发动机技术概念，并且在随后几年引起了NASA和许多制造商的兴趣，麦道在1979年提出了桨扇引擎动力的DC-9“超级80”【滚回绘图板486】。进入80年代之后，桨扇引擎的进一步开发进入了实质性阶段。

GE36

1981 年 NASA 整合了70年代提出的桨扇技术和理念，提出了无导管风扇（UDF）概念，作为提高飞机燃油效率的方法。两家主要动力装置制造商普惠和通用电气参与了NASA的合作。UDF发动机的核心机工作原理和传统的涡轮喷气或涡轮风扇发动机完全相同，但在核心机外侧，并非驱动封闭的外函道风扇，而是驱动多片开放式的桨叶，经过NASA的计算这种发动机具有高达1:35的超高理论函道比，因此具有极高的燃油效率。

GE36

1984 年，NASA 将一份价值 2000 万美元的合同授予通用电气（GE），用于进一步研究和推进开放风扇动力装置的概念。GE 在 1984 年范堡罗航展上展示了其GE36发动机概念，在不降低飞行巡航速度的情况下，燃油消耗可降低多达 30%。 GE36的核心机是GE F404，有两个独特的设计，其一是反转双风扇，使风扇叶片长度保持在合理尺寸（12 英尺）内。

GE36

第二个卖点是没有齿轮箱，风扇叶片直接连接在涡轮机上。GE36原本是为波音7J7开发，自 1986 年起，GE36 在波音的 727 进行了大量试飞，实现了 39,000 英尺高度的巡航速度为马赫 0.84，但随后7J7项目因波音内部原因取消。

UDF的另一个引擎供应商是艾里逊发动机公司，他们早在 1981 年就与 NASA 合作制造了第一个UDF概念演示平台，但随后的商业化发展并不顺利。直到1987 年才确认与普惠合作，制造商业化原型 UDF引擎578-DX，此时GE36已经飞行了两年了。艾里逊-普惠计划中的UDF引擎将用于麦克唐纳-道格拉斯的全新客机。

578-DX

578-DX

与 GE36 不同的是，578-DX 实际上配备了减速变速箱，并因此获得了额外 7%的燃油节省。 但有了变速箱，维护和可靠性问题增加，航空公司也因此保持警惕。 艾里逊声称该变速箱在 3 万小时后需要大修。该发动机有两种尺寸，较小版本为 10k 轴马力和 23：1 压缩比，配备三级增压压缩机和外置风扇，适用于搭载100 名乘客客机，以及一台更大功率的 15,000 轴马力发动机，适用于最多可载 160 名乘客的客机。虽然艾利森和普惠的进度缓慢，但麦道并不担心，因为7J7项目取消，麦道是当时唯一在开发UDF的主要供应商，而且此时它有两种引擎可供选择。

MD-91X

MD-91X/92X

MD-91X

麦道的UDF客机基于其传奇设计DC-9。在1980年代，麦道将DC-9拉长升级为MD-80系列，依然在单通道客机市场相当畅销。1985年，下一代的DC-9——MD-91X/92X推出，均搭载 GE 或 P&W 的 UDF 发动机。麦道也将UDF称为UHB超高旁路，所以有些项目冠以UHB名称。

MD-91X

沿用DC-9布局有一个显著的好处，后置的引擎和桨扇叶片减少了引擎噪音对机身内部的影响。

MD-92X

MD-92X

MD-91 容量较小，可容纳 114 名乘客（经济+商务舱）或 130 名乘客（全部经济舱），长度略低于 129 英尺。 它将采用 MD-87 机身，但机翼向后移动了 3 英尺。对比之下 MD-90（传统动力型）可载 153 名乘客（两舱），全经济舱配置下最多可载 172 人，机身长度为 152 英尺。

MD-91X

MD-92X

MD-92 略大，长度为 157 英尺，采用 MD-88 机身（机翼前部加长 133 英寸），载客 165 人（经济+商务舱），全经济舱载客 173 人。 两种飞机都将配备复合材料水平安定面，配备分体动力升降舵和方向舵，以及全玻璃数字座舱。 随后还有类似 MD-94 的飞机上市，但这是一款全新设计，旨在与波音的 7J7 竞争。

除了动力系统之外，MD-9X系列配备了全新发动机和玻璃座舱，航程更远，燃油消耗更低。然而，这两个方案都建立在一个前提之上，即GE36或者578-DX引擎中的至少一个，发展到成熟可用。但在1980年代末，对 UDF 发动机可行性的质疑日益加深。并且P&W 的 578-DX 型号严重落后于进度。

MD-81 UDF

MD-81 UDF

麦道认为为了加快两个候选引擎的开发进度，同时宣传MD-90X的概念，有必要建造一架验证机，尽管NASA已经有一架波音727改造用于开发UDF。这架UDF验证机使用MD-81改造命名为MD-81 UDF，于1987年完成GE36引擎的改造。

MD-81 UDF

这架飞机的1号（左侧）引擎替换为GE36，相应的引擎支架加长并升高，适应大直径大叶片。2号（右侧）引擎未做变更，以作为紧急情况下的备份。

MD-81 UDF

MD-81 UDF

MD-81 UDF共进行了 93 次飞行，累计 165 小时的测试。测试中GE36引擎设计也发生了变化从 8+8 叶片（每个反向旋转螺旋桨 8 片叶片）改为 10+8 叶片，后螺旋桨有 8 片叶片，而前螺旋桨为 10 片。这种配置使作更安静，商业量产版本每个螺旋桨叶片数不同，以实现理想的噪声特性和最佳性能。使用 GE36时，在 37,000 英尺高度达到马赫 0.865。

MD-81 UDF

GE36的测试结果令人鼓舞，麦道认为其噪音控制完全符合要求“特别是后几排”，麦道甚至开始讨论对现有 MD-80 机体进行改装，以进一步降低成本。但观察家普遍认为桨扇动力的前景并不乐观。除了舱内噪音，80年代对机场周围的环境噪音影响的要求也越来越严格。

578-DX 在MD-81 UDF 测试

578-DX 在MD-81 UDF 测试

第二个动力选择普惠-艾里逊则进度缓慢的多，麦道最终在 1989 年初成功将578-DX 原型机装入机体测试。但测试尚未全面开展，1989年9月风雨飘摇的麦道决定放弃MD-9X 项目，所有相关开发项目全部停止。一同停止的还有麦道的几个更加野心勃勃的项目，比如UHB-270，三发DC-10的桨扇版本。

UHB-270

部分原因是两家发动机开发的持续的延误和成本上升，导致飞机上市延迟以及持续的不确定性。很多客户拒绝在引擎获得持续验证前下单，但GE要麦道确认至少150架订单才肯继续投入GE36开发。另一个重大问题是，1980年代末当UDF引擎最终可以投入使用时，油价已经开始大幅下跌。因此，燃油成本不再被视为航空公司面临的问题。螺旋桨风扇发动机的价格也比其希望替代的涡扇发动机高出多达40%，这让其省油15-20%的能力显得微不足道。

MD-81 UDF

MD-81 UDF

MD-81 UDF