上个月末,美国联邦航空管理局批准了世界上最大的商用喷气发动机。它认证的巨大推进器就是 GE9X 发动机,其中之一安装在波音公司新款宽体 777x 飞机的每侧机翼下方。该飞机于今年 1 月首次试飞,并配备了可折叠翼尖——当翼尖折叠起来飞行时,机翼会变长,从而更省油;当翼尖折叠起来时,飞机在机场登机口占用的空间会更小。
如今,像波音 747 和空客 A380 这样耗油的四引擎飞机已经过时,而只有两个引擎的飞机代表着航空旅行的现在和未来。为了推动大型 777x 飞机从静止状态起飞,波音公司需要两个能够产生数吨推力的巨大发动机。以下是它们的具体数据。
10.5 万磅
每台发动机可产生 10.5 万磅的推力,总计 21 万磅。(该发动机甚至达到过 13.43 万磅的推力,创下了世界纪录。)但 GE9X 发动机项目的工程师 Pat Donnellan 表示,飞行员可能不需要将发动机推到极限就能起飞。事实上,他解释说,将发动机推到极限起飞被称为“全额定起飞”,但除非有必要,否则没有理由这样做。“你想尽可能地延长发动机的使用寿命,而不是损坏它,”他说。他将其比作开车:理想情况下,除非你真的需要,否则你不会踩尽油门。Donnellan 表示,更常见的起飞被称为“降额起飞”,在这种起飞中,“他们会根据所载货物(乘客和货物的数量)使用适当的推力。”
作为参考,F-16 的单引擎推力不到 3 万磅,这对于小型、灵活的飞机来说已经足够了。
134 英寸
这是发动机前部风扇的直径,从叶尖到叶尖测量。11 英尺的跨度意味着,如果你站在发动机前部(最好是在飞机停在地面且发动机关闭时进行此活动),你会有足够的头部空间。这个风扇是产生推力的关键。“随着 777x 的尺寸增大,我们需要一款能够提供飞机制造商(指波音公司)想要的推力水平,但同时效率更高的发动机,”Donnellan 说。
他补充说:“要实现这一点,对于涡轮风扇发动机来说,需要将风扇做得更大。”
16 个叶片
构成旋转风扇的弯曲碳纤维叶片数量比以前少。该发动机的祖辈 GE90 和 GENX 分别使用了 22 或 18 个叶片。这些新叶片能够产生更大的升力,这归功于设计上的改进。“它的弦长更长——从前缘到后缘,”他说。(“弦长”是飞机测量中常用的术语。)“它在适当的区域有更多的扭曲,以便在我们需要的时产生额外的升力,”他补充道。他指出,风扇叶片就像在发动机中旋转的机翼。
2,400 度
发动机内部非常热。涡轮风扇发动机的内部结构非常复杂,但主要部件包括压缩机、燃烧室、高压涡轮和低压涡轮,它们都是发动机核心的一部分。正如你可以想象的那样,压缩机中的空气被压缩。“你试图做的是将空气压缩到你能达到的最小量、最小的体积,”Donnellan 说。“你现在将大量的能量集中在那个小体积中,然后将其送入燃烧室。”燃料也加入了这个过程。“你点燃燃料,这使得那一小体积的空气迅速膨胀,然后它会流过高压涡轮。”该涡轮会捕获这些能量,其中一部分能量会驱动低压涡轮,从而为前部的风扇提供动力。
发动机中最热的部分是高压涡轮。“它就在燃烧室后面,”他说。为了承受这种温度,大约与熔岩一样热,甚至更热,该发动机使用了陶瓷基复合材料。“它们能够承受比目前可用的金属合金高得多的温度,”Donnellan 补充说。
超过 15 英尺
风扇不像螺旋桨那样在开放的空气中旋转。它被封装在一个框架内。你在喷气发动机前面看到的圆形材料被称为前风扇罩。该风扇罩的作用之一是“遮罩”风扇叶片的尖端,以实现尽可能高的效率。此外,如果发动机发生损坏,发动机制造商希望将碎片保留在发动机内部,而不是向外甩出。Donnellan 估计,风扇罩的大小会使发动机尺寸增加约 6 到 8 英寸,当你考虑到波音公司的另一部分零件——“发动机短舱”时,整个发动机据报道,直径超过 15 英尺,GE 公司也证实了这一数据。这大致相当于一辆丰田卡罗拉的长度。
本文已更新。首次发布于 2022 年 10 月。