是什麼卡了我們的脖子？居者無其屋，國產航空發動機的短艙之困

短艙，是飛機上安放發動機的艙室，俗稱「房子」，模樣類似整流罩，主要由發動機進氣道、整流罩和尾噴口組成，起整流、降噪、保護和為安裝發動機部分附件提供平台的作用。

「與人們熟知的在高溫、高壓、高速等極端工況下工作的航空發動機熱端部件相比，短艙屬於『低溫部件』技術，是航空推進系統最重要的核心部件之一，所需的技術難度極高。其成本約佔全部發動機的1/4左右。」北京天驕航空產業投資有限公司國家「千人計劃」專家王光秋博士說。

目前，新一代大涵道比航空發動機短艙，主要由航空業頂級製造商美國古德里奇提供，包括波音787和空客A350/A320neo等，也包括龐巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支線飛機。美國GE與法國賽風合資的奈賽公司也是一家短艙供應商，向用於B737、A330等飛機的推進系統提供短艙。而我國在這一重要領域尚屬空白。

「戶型」越大難度越高

「短艙需要將發動機包覆，使整個動力系統外部有良好的氣動外形，以減少飛行阻力；其進氣道還要具有防、除冰的能力。在整個飛行包線內，要保護髮動機不受干擾正常工作；在地面，需要做到方便發動機的維護和維修。」王光秋介紹說，一旦短艙有損，飛行中可能會引起發動機嚴重事故。

短艙是一套極為複雜的集成系統，開發、生產和供應都需要多年的經驗，短艙越大技術難度越高。比如，發動機推力越大，其直徑越大，短艙面積也必然增加，勢必會加大氣動阻力，影響飛行效率。

要減少面積增大帶來的阻力，必須從設計、材料和工藝上動腦筋。波音787使用的發動機最大推力約為30噸，短艙是一個「大戶型」，表面積約為六七十平方米。而這個「大戶型」短艙是一個綜合技術水平極高的複雜系統。

「進氣道外罩為鈦合金，內部支撐結構為碳纖維複合材料，風扇罩為帶有降噪襯套的復材蜂窩夾層結構。」王光秋說，這個短艙系統不僅引入了新一代高載荷、高效葉柵式反推裝置，還首創設計了具有30％的層流面積，以減小阻力。此外，鈦合金排氣尾噴管鋸齒邊設計也是創新技術，可在巡航狀態下有效減低雜訊，提高乘客舒適度。

兩家公司建了所有發動機的「房子」

作為發動機核心設備，短艙涉及飛機性能、操作安全性、系統可靠性、重量、成本和環保相關的關鍵航空技術。

世界上能研製民用大涵道比發動機的共有3家公司，美國GE、普惠和英國的羅羅，而能獨立研製高推力大涵道比渦扇發動機短艙的公司僅有兩家，這就是美國古德里奇公司和GE賽峰合資的奈賽公司。

「可以說，主要是這兩家公司建了所有發動機的『房子』。」王光秋說。古德里奇聲稱，他們研製的短艙可靠性為99.9％。

再說說占短艙成本一半的反推裝置。

「飛機安全起降需要超長跑道，但經濟效益不好。縮短飛機滑跑距離，遂成為發動機追求的目標。」王光秋說，這便是反推裝置的功勞。

反推裝置，通過改變發動機正常氣流方向，當大於90°折轉時，使正常推力反向產生推力分量，達到飛機減速目的。「這項技術涉及的力學原理不複雜，但反推裝置的機械結構和控制系統十分複雜，可靠性要求極高。」王光秋說。

CJ-1000A將住誰的「房子」

查C919參數，其選配的是CFM（通用與賽峰合資公司）的LEAP-1C發動機。

LEAP-1C短艙「戶型」獨一無二，由奈賽在中國成立的一家合資公司提供。LEAP-1C短艙的設計為世界首創，相關資料顯示，這種獨特的一體式結構，以及O型涵道反推裝置系統，能減輕重量、提高反推效率，並便於發動機維護。

伴隨C919項目的推進，國產發動機項目也緊鑼密鼓。2017年底，CJ-1000AX首台整機在上海完成裝配，並進入驗證期。驗證機直徑1.95米，長3.29米。包含風扇/增壓級、核心機、低壓渦輪和附件傳動機匣裝置，由近35000個零組件組成。這台初生的國產發動機仍是熱力技術部件，尚無與之匹配的短艙。

CJ-1000A將住誰的「房子」？查閱所有公開資料，我國尚無自主研製短艙的專門機構，相關院校似乎也沒有設置相關的學科。

一代發動機產品從最初技術預研、立項，到定型批產，至少需要15到20年。「讓具有自主知識產權的CJ-1000A發動機住進自己的『房子』，或是將來的最佳選擇。」王光秋說。

來源：科技日報

編輯：左常睿

審核：管晶晶

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