 陈光/文 遄达XWB发动机是罗.罗公司以遄达1000为基础研制的遄达系列发动机的笫6型发动机。其在风扇支承结构、带冠高压涡轮工作叶片与中压涡轮级数上打破了罗罗公司的传统设计，在各部件采用了21世纪初开发和验证的一些新技术，在性能、经济性、排放特性、噪声特性、维修成本等方面均处于目前领先的地位，是最好的民用发动机。 遄达XWB三转子大涵道比涡扇发动机是罗.罗公司继遄达700（用于A330）、遄达800（用于B777）、遄达500（用于A340-500、-600）、遄达900（用于A380）与遄达1000（用于B787）后的第6型遄达系列发动机，是空客公司A350XWB客机的唯一动力。  A350XWB和遄达XWB发展概况 空中客车公司（简称空客）于2005年10月启动A350项目。当时计划的A350为衍生自A330设计的一款250-300座双发宽体客机，机身横截面与A330相同，以与波音公司的B787-9、B777-200ER及计划中的B787-10相竞争。 但是A350并未受到航空公司看好，订单很少，空客只得放弃拟议中的A350。2006年7月17日，空客宣布将A350的机身加宽，并命名为A350XWB(EXtra Wide Body超宽机身)。A350XWB双耳垂形（椭圆形）的机身横截面最大直径为5.97m，比A330/A340的大0.33m，比空客之前的宽体客机大；但是不仅比A380的小，也比B747与B777的小。 A350XWB系列飞机包括3种不同机型，分别是A350-800、A350-900和A350-1000，其航程都可覆盖全球各个角落。在典型三级客舱布局下，A350-800、A350-900和A350-1000分别可搭载270、314和350名乘客。A350XWB系列所有型号的飞机在高密度客舱布局下的载客量都可以达到440人。  A350XWB于2012年4月开始第一架总装，2013年5月13日完成整体喷漆，2013年6月5日进行地面滑行测试，2013年6月14日在法国城市图卢兹布拉尼亚克机场进行了首飞。计划A350XWB-900、-800与-1000分别于2014年四季度、2016年与2017年投入航线营运。 2014年12月22日，空客向卡塔尔航空公司交付了第1架A350XWB-900，该客机于2015年1月5日投入了航线运营，基本达到了预定的首航计谢。截至2014年初，己得到39家航空公司的812架A350XWB的确认订单，其中：亚太地区客户共订购了244架，占据总订单的30%。 空客2005年推出A350项目时，罗.罗公司为了争取向A350提供动力，提出了采用推油门的方法加大用于B787的遄达1000的推力的措施，并采用常规的由高压压气机向飞机机舱供气（在B787上，发动机驱动2台功率各为250kW的交流发电机，发出的电流驱动向飞机机舱供气的空气压缩机的电动机）的方案，并将这种改型的发动机命名为遄达1700。  当空客决定发展A350XWB后，为了获得更多的用户，要求A350XWB具有更经济、更环保与更易维护等特点，显然，罗.罗公司拟议中的遄达1700满足不了空客的要求。 在空客与罗.罗协商后，罗.罗提出了全面性能较遄达1000有显著提高的遄达XWB，作为A350XWB三种型号的唯一动力。遄达XWB有3个主要型号，即用于A350XWB-800的遄达XWB-75，用于A350XWB-900的遄达XWB-84与用于A350XWB-1000的遄达XWB-97，型号名称中的数字表示发动机以lbf/1000为单位的起飞推力值，也即三型发动机的推力分别为75000lbf（330kN）、84000lbf（374kN）与97000lbf（430kN）。 罗.罗公司于2006年在遄达1000的基础上，启动了遄达XWB的研制工作，研制工作进展还是比较顺利。  推力较小的型号-遄达XWB-84于2010年6月14日进行了第1次台架试车，2012年2月18日装在由空客公司的豪华巨型客机A380改装的飞行试车台上进行了第1次飞行试验，在取证前进行了42次140小时的飞行试验。在完成了全部取证试验后，遄达XWB-84于2013年2月7日取得欧欧洲航空安全局（EASA）颁发的适航证。 2013年6月14日首架装遄达XWB-84的用于试飞的A350 XWB（编号为MSN1）开始飞行试验，随后又有4架试飞飞机（MSN2-MSN5）参加取证前的飞行试验，这些试验中包括：在南美玻利维亚高海拔机场与阿拉伯联合酋长国的Al Ain炎热环境的发动机性能试验；在加拿大Iqaluit酷寒（气温为-30℃）条件下的发动机性能试验，此项试验共进行了一周时间，图1示出试验后的进气锥玻冰层复盖的照片。 2014年5月15日罗.罗公司向空客公司交付了用于首架投入运营的A350XWB的遄达XWB-84发动机。 遄达XWB推力最大型号遄达XWB-97于2014年7月15日进行了首车地面台架试车，计划于2016年进行飞行试验，装该发动机的A350 XWB-1000客机计划2017年投入航线运营。  图1、遄达XWB进气锥上复盖着冰层 2.遄达XWB设计特点 遄达XWB（图2）由1级风扇、8级中压压气机、6级高压压气机、低污染环形燃烧室、1级气冷高压涡轮、2级气冷中压涡轮与6级低压涡轮组成。  图2、遄达XWB三转子大涵道比涡扇发动机 2.1 与传统的RB211/遄达发动机主要不同处 RB211-22B三转子大涵道比涡扇发动机于1972年装在三星L1011宽体客机投入使用。之后，罗.罗公司在此基础上，研制了RB211-535C、RB211-535E4、RB211-524C/D、RB211-524G/H与RB211-524G/H-T等RB211系列发动机，随后又在RB211-524G/H的基础上发展了遄达系列发动机。 在所有这些发动机中，风扇后的支点（N1）处采用滚棒轴承、中压涡轮为单级与高压涡轮工作叶片带冠，但是，遄达XWB在这三点上却打破了传统设计，除此之外，还第1次在中/高压压气机中采用整体叶盘，在风扇部件中第1次采用复合材料的风扇后机匣，低压涡轮工作叶片不仅首次采用了TiAl合金，且局部做成空心结构。 2.1.1风扇后支点处采用大直径滚珠轴承 以往，出于安全考虑，普.惠公司与GE公司的大涵道比涡扇发动机风扇后支点即1号（N1）支点，均采用能承受轴向载荷的滚珠轴承。这样，一旦风扇轴折断，风扇盘能保持在发动机内而不会在风扇叶片气动轴向力作用下甩离发动机。 但是，罗.罗公司从RB211-22B到遄达1000，均在风扇后1号支点处采用滚棒轴承，将承受低压转子轴向力的滚珠轴承设在中压压气机后，且该滚珠轴承外环固定在中压压气机后轴内孔上，内环固定在风扇后轴上，成为中介轴承，如图3上部所示。  图3、遄达XWB与传统的RB211/遄达在风扇转子支承上的不同处 在传统的RB211/遄达发动机中，为了解决风扇轴折断后风扇盘甩离发动机的问题，在风扇转子内，1、3号支点间设有一特别的保持轴（见图4），保持轴前端紧紧压在风扇盘端面上，后端向内伸的挡边扣在低压涡轮轴前端套齿联轴器压紧螺帽后端，两者间留有间隙A，正常工作时，始终保持间隙A，保持轴不起作用。 —旦风扇轴折断，风扇转子在风扇的气动轴向力作用下前移，此时，保持轴前移压到螺帽上，转子即被滚珠轴承所拉住而不会甩出。但是，在实际使用中，曾出现过几次（例如1981.5、1981.8、1981.9与1982.12）风扇轴折断后，保持轴未将风扇盘保持在发动机内的事件。 风扇盘多次甩离发动机，在航空发动机发展史上也属罕见，说明RB211系列发动机的风扇保持系统仍不够完善。  图4、传统的RB211/遄达发动机风扇转子中的保持轴 在遄达XWB中，将紧靠风扇盘后的轴承（N1）攺为大直径的滚珠轴承(图5)，由图2能看出此轴承内径大于中压压气机后滚珠轴承的外径。 另由图4可见传统的RB211/遄达系列中，风扇转子滚珠轴承内径不仅比风扇盘后滚棒轴承内径小，而且比中压压气机后滚珠轴承内径小，由此可见，遄达XWB风扇转子的滚珠轴承尺寸比传统RB211/遄达系列发动机的要大得多，不仅使承载轴向负荷的能力提高4倍，而且取消了保持轴，使结构变得简单，重量减轻。 |
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