短舱,是飞机上安放发动机的舱室,模样类似整流罩,主要由发动机进气道、整流罩和尾喷口组成,
起整流、降噪、保护和为安装发动机部分附件提供平台的作用。
与人们熟知的在高温、高压、高速等极端工况下工作的航空发动机热端部件相比,
短舱属于‘低温部件’技术,是航空推进系统最重要的核心部件之一,
所需的技术难度极高。其成本约占全部发动机的1/4左右。
目前,新一代大涵道比航空发动机短舱,主要由航空业顶级制造商美国古德里奇提供,
包括波音787和空客A350/A320neo等,也包括庞巴迪C系列和巴西航空公司的E系列支线飞机。
美国GE与法国赛风合资的奈赛公司也是一家短舱供应商,
向用于B737、A330等飞机的推进系统提供短舱。
而我国在这一重要领域尚属空白。
“户型”越大难度越高
短舱需要将发动机包覆,使整个动力系统外部有良好的气动外形,以减少飞行阻力;
其进气道还要具有防、除冰的能力。
在整个飞行包线内,要保护发动机不受干扰正常工作;
在地面,需要做到方便发动机的维护和维修。
一旦短舱有损,飞行中可能会引起发动机严重事故。
短舱是一套极为复杂的集成系统,开发、生产和供应都需要多年的经验,短舱越大技术难度越高。
比如,发动机推力越大,其直径越大,短舱面积也必然增加,势必会加大气动阻力,影响飞行效率。
要减少面积增大带来的阻力,必须从设计、材料和工艺上动脑筋。
波音787使用的发动机最大推力约为30吨,短舱是一个“大户型”,表面积约为六七十平方米。
波音787
而这个“大户型”短舱是一个综合技术水平极高的复杂系统。
进气道外罩为钛合金,内部支撑结构为碳纤维复合材料,
风扇罩为带有降噪衬套的复材蜂窝夹层结构。
这个短舱系统不仅引入了新一代高载荷、高效叶栅式反推装置,
还首创设计了具有30%的层流面积,以减小阻力。
此外,钛合金排气尾喷管锯齿边设计也是创新技术,
可在巡航状态下有效减低噪声,提高乘客舒适度。
两家公司建了所有发动机的短舱
作为发动机核心设备,短舱涉及飞机性能、操作安全性、系统可靠性、重量、成本和环保相关的关键航空技术。
世界上能研制民用大涵道比发动机的共有3家公司,美国GE、普惠和英国的罗罗,
而能独立研制高推力大涵道比涡扇发动机短舱的公司仅有两家,
这就是美国古德里奇公司和GE赛峰合资的奈赛公司。
古德里奇声称,他们研制的短舱可靠性为99.9%。
再说说占短舱成本一半的反推装置。
飞机安全起降需要缩短飞机滑跑距离,遂成为发动机追求的目标
反推装置,通过改变发动机正常气流方向
当大于90°折转时,使正常推力反向产生推力分量,达到飞机减速目的。
国产CJ-1000A
长江发动机CJ-1000A
CJ-1000A是由我国大型客机发动机重大专项的主承制单位中航商用航空发动机有限责任公司,
在广泛征求各方面意见的基础上,综合借鉴国外知名商用航空发动机公司的命名规则,正式命名。
据介绍,C是China(中国)的首字母,是国产大客飞机代号“C919”的首字母,又是Commercial(商用)、Civil(民用)的首字母。J为Jet Engine(喷气发动机)的首字母;
1000A,代表发动机推力等级在10000kgf-19999kgf,A是第一型产品代号。
“CJ-1000A”发动机是我国第一款商用航空发动机产品,是装配国产大飞机的惟一国产动力。
取名“长江”,寓意大客发动机CJ-1000A产品研制开创中国商用航空发动机产业发展先河,象征着中国商用航空发动机的无穷动力和源远流长。
我国尚无自主研制短舱的专门机构,相关院校似乎也没有设置相关的学科。
一代发动机产品从最初技术预研、立项,到定型批产,至少需要15到20年。