吉林
CFM航空航天公司已将其开式风扇发动机技术推进到新的研发阶段。该公司3月正式发布了由欧盟资助的“TAKE OFF”项目。
该项目由CFM公司的出资方赛峰集团协调，并获得欧洲“清洁航空”计划提供的1亿欧元（1.169亿美元）资金支持。项目汇集了二十多家合作伙伴，包括GKN航空航天公司和空客公司。
该项目的目标是在2029年末之前研制出一台用于飞行测试的开式风扇发动机验证机。开式风扇发动机有望将燃油效率提高20%，并将排放量减少20%。
突破现有涵道风扇的极限
“TAKE OFF”项目全称是“欧洲开放式风扇飞行技术与知识”（Technology And Knowledge for European Open Fan Flight）， 是CFM RISE计划的一部分。该计划由赛峰集团和通用电气航空航天公司于2021年联合发起。
开放式风扇架构摒弃了传统的风扇短舱，从而实现了更高的旁通比。旁通比是指绕过燃烧核心的空气量与流经燃烧核心的空气量之比。
简单来说，高涵道比发动机能以较慢的速度输送大量空气，而低涵道比发动机则能以较快的速度输送少量空气。高涵道比发动机可以用更少的燃料产生相同的推力。这就是为什么现代客机发动机都采用高涵道比设计——它们噪声更低，而且至关重要的是，燃油效率更高。
传统涵道式涡扇发动机在该领域的效率提升已接近极限，其涵道比为10:1至12:1——10:1意味着通过风扇涵道的空气量是核心机的10倍。“TAKE OFF”项目采用开式风扇（或称无涵道式）发动机设计，目标是实现60:1的涵道比。正如CFM公司在2021年指出的那样，最终这将使燃油消耗和排放量降低约20%。
开放式风扇空客A380的飞行测试计划于2029年进行
CFM公司的RISE项目近年来取得了重要进展。自2023年以来，该项目已开发出包括无涵道风扇、高速增压器、紧凑型齿轮箱和轻量化结构在内的多个部件。在测试中，这些部件的燃油消耗降低幅度已超过20%的目标。
该项目已完成超过400小时的风洞试验。这些试验提供了有关性能、声学和飞机安装影响的数据。
现在，随着“TAKE OFF”项目的启动，该项目正将重点转向系统级验证，包括风扇叶片的结冰试验、高速风洞声学评估和耐久性评估。即将到来的关键里程碑包括：2027年初在赛峰集团新建的工厂进行前部模块的全尺寸地面试验，随后在2028年进行综合地面试验。
如果一切按计划进行，赛峰集团将于2029年使用安装在空客A380飞行试验台上的完整发动机原型机进行飞行试验。这些飞行试验的数据（涵盖滑行、起飞、巡航、下降和着陆）将为最终设计和认证工作提供信息。最终目标是在2035年左右开始使用开放式风扇发动机的客机进行商业运营。
挑战依然存在
开式风扇发动机设计有望大幅提高效率。然而，它们也带来了一些严峻的挑战，可能会限制其广泛应用。
虽然较高的涵道比通常意味着更低的噪声，但开式风扇发动机的噪声通常比涵道式涡扇发动机更大。这是因为开式风扇发动机没有短舱来容纳和衰减噪声。不过，赛峰集团的官员表示，近期在模拟和测试方面取得的进展，为实现更安静的叶片设计带来了巨大的希望。（航柯）
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