波音公司“更电动化的”787梦幻航线促进引擎技术的发展

技术分类: 流体动力/动力传输   运动控制/自动化    作者:Joseph Ogando,Design News高级编辑  发表时间:2007-07-04


在787飞机上,波音公司不再使用引气系统,而是重点依靠电动启动发电机

      对商务航空公司来说,喷气引擎倾向于进化式发展而不是革命式发展,这是飞越太平洋远程飞行中最受青睐的一种发展道路。在很多方面,波音787梦幻飞机两种处于竞争中的引擎平台也毫不例外地遵循着这条进化式发展的规则。
        GE Aviation公司的GEnx引擎和Rolls Royce公司的Trent 1000引擎都分别借鉴了自己公司以前引擎平台的设计成分。但是,这两家引擎制造商并不是在以前设计的基础上简单地按比例扩大。事实上,他们也不能那样做。波音公司对787飞机性能的要求推动引擎制造商,必须在不抛弃已经证实技术框架的同时进行创新。
       波音公司最主要的一项需求是,与以前的飞机相比,必须大量降低燃油消耗。波音公司宣称,787将比同等规模的其他飞机提高20%的燃油效率。787飞机推进团队负责人Ron Hinderber

ger说,新引擎本身就可以提高8%的燃油效率。“我们之所以对引擎制造公司提出具有如此挑战性的燃油消耗目标,就是为了让他们制订开发计划,推动原定于2010年实现的技术在2008年就能为我们准备好,” Ron Hinderberger说。波音公司也同样降低了787飞机的氮氧化物和二氧化碳的排放目标。波音宣称,787产生的排放量将比以前同等大小的飞机降低20%以上。
        在787设计过程的初期,波音公司的工程师们就决定更多地依靠电动系统,比如采用新型启动发电机并且转用无气引擎构造。这种设计有助于实现燃油消耗和排放目标,同时也可以降低飞机的长期维修成本。Hinderberger说,两家引擎制造商都提出了可以成功“混入”飞机巨大新型启动发电机和无引气构造的设计。但是每家公司进行混装的方式却截然不同。
       即使对于一般工程师来讲,如果他们没有亲自参与到喷气引擎设计专业领域中,这些设计差别也能成为他们关于面向电动系统更广泛倾向的重要课程,以及成为他们在未证实技术不能被自由选用时关于面向设计优化价值更广泛倾向的重要课程。
走向电动化
        787飞机被波音公司称之为“更电动化的构造” 主要是指采用了比过去任何型号都大得多的启动发电机。787上的每一引擎都豪华配备了两台Hamilton Sundstrand公司提供的250千伏安(kVA)变频启动发电机。正如名称所显示的那样,这些发电机不仅要启动引擎还要在飞行中为其他的系统提供电力。对照来看,一架767飞机却只搭载了一台120千伏安的发电机。
        在787的辅助电源设备中还有两台125千伏安的发电机,波音公司可以在飞机上配载如此高电力的能力要归功于总体行业中功率密度的持续提高。Hinderberger说,787上的两台250千伏安发电机所占的空间只比15年前767飞机上的一台120千伏安发电机大一点。“15年前,如果你说‘我们用两台250发电机代替一台120发电机的吧’,那绝对是不可能的,”他说。
       Hinderberger说,要提供新型发电机,两家引擎制造商都不会有困难。GE公司的一位培训工程师、负责GEnx引擎的一位总经理Melvyn Heard,把机械接口描述成“真象是一台简单的变速箱”。
        但是,重要的一个不同是两家引擎公司开发启动发电机的方式。Trent 1000是一种具有独立高压、低压和中压压缩机机轴的三轴引擎,在这种引擎上,Rolls Royce公司选择把启动发电机连接到引擎的中压压缩机(IP)上。虽然该公司没有回应我们的采访要求,但他们发布了这种中压动力输出系统的功能说明,包括把中压压缩机和高压压缩机连接在一起以满足较高启动扭矩需求的一种机制。但是,据Heard说,GE公司只是简单地把其两轴GEnx引擎的高压压缩机与启动发电机相连。
       Hind










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