陳光/文

遄達XWB發(fā)動機是羅.羅公司以遄達1000為基礎研制的遄達系列發(fā)動機的笫6型發(fā)動機。其在風扇支承結構、帶冠高壓渦輪工作葉片與中壓渦輪級數(shù)上打破了羅羅公司的傳統(tǒng)設計，在各部件采用了21世紀初開發(fā)和驗證的一些新技術，在性能、經(jīng)濟性、排放特性、噪聲特性、維修成本等方面均處于目前領先的地位，是最好的民用發(fā)動機。

遄達XWB三轉子大涵道比渦扇發(fā)動機是羅.羅公司繼遄達700（用于A330）、遄達800（用于B777）、遄達500（用于A340-500、-600）、遄達900（用于A380）與遄達1000（用于B787）后的第6型遄達系列發(fā)動機，是空客公司A350XWB客機的唯一動力。

A350XWB和遄達XWB發(fā)展概況

空中客車公司（簡稱空客）于2005年10月啟動A350項目。當時計劃的A350為衍生自A330設計的一款250-300座雙發(fā)寬體客機，機身橫截面與A330相同，以與波音公司的B787-9、B777-200ER及計劃中的B787-10相競爭。

但是A350并未受到航空公司看好，訂單很少，空客只得放棄擬議中的A350。2006年7月17日，空客宣布將A350的機身加寬，并命名為A350XWB(EXtra Wide Body超寬機身)。A350XWB雙耳垂形（橢圓形）的機身橫截面最大直徑為5.97m，比A330/A340的大0.33m，比空客之前的寬體客機大；但是不僅比A380的小，也比B747與B777的小。

A350XWB系列飛機包括3種不同機型，分別是A350-800、A350-900和A350-1000，其航程都可覆蓋全球各個角落。在典型三級客艙布局下，A350-800、A350-900和A350-1000分別可搭載270、314和350名乘客。A350XWB系列所有型號的飛機在高密度客艙布局下的載客量都可以達到440人。

A350XWB于2012年4月開始第一架總裝，2013年5月13日完成整體噴漆，2013年6月5日進行地面滑行測試，2013年6月14日在法國城市圖盧茲布拉尼亞克機場進行了首飛。計劃A350XWB-900、-800與-1000分別于2014年四季度、2016年與2017年投入航線營運。

2014年12月22日，空客向卡塔爾航空公司交付了第1架A350XWB-900，該客機于2015年1月5日投入了航線運營，基本達到了預定的首航計謝。截至2014年初，己得到39家航空公司的812架A350XWB的確認訂單，其中：亞太地區(qū)客戶共訂購了244架，占據(jù)總訂單的30%。

空客2005年推出A350項目時，羅.羅公司為了爭取向A350提供動力，提出了采用推油門的方法加大用于B787的遄達1000的推力的措施，并采用常規(guī)的由高壓壓氣機向飛機機艙供氣（在B787上，發(fā)動機驅動2臺功率各為250kW的交流發(fā)電機，發(fā)出的電流驅動向飛機機艙供氣的空氣壓縮機的電動機）的方案，并將這種改型的發(fā)動機命名為遄達1700。

當空客決定發(fā)展A350XWB后，為了獲得更多的用戶，要求A350XWB具有更經(jīng)濟、更環(huán)保與更易維護等特點，顯然，羅.羅公司擬議中的遄達1700滿足不了空客的要求。

在空客與羅.羅協(xié)商后，羅.羅提出了全面性能較遄達1000有顯著提高的遄達XWB，作為A350XWB三種型號的唯一動力。遄達XWB有3個主要型號，即用于A350XWB-800的遄達XWB-75，用于A350XWB-900的遄達XWB-84與用于A350XWB-1000的遄達XWB-97，型號名稱中的數(shù)字表示發(fā)動機以lbf/1000為單位的起飛推力值，也即三型發(fā)動機的推力分別為75000lbf（330kN）、84000lbf（374kN）與97000lbf（430kN）。

羅.羅公司于2006年在遄達1000的基礎上，啟動了遄達XWB的研制工作，研制工作進展還是比較順利。

推力較小的型號-遄達XWB-84于2010年6月14日進行了第1次臺架試車，2012年2月18日裝在由空客公司的豪華巨型客機A380改裝的飛行試車臺上進行了第1次飛行試驗，在取證前進行了42次140小時的飛行試驗。在完成了全部取證試驗后，遄達XWB-84于2013年2月7日取得歐歐洲航空安全局（EASA）頒發(fā)的適航證。

2013年6月14日首架裝遄達XWB-84的用于試飛的A350 XWB（編號為MSN1）開始飛行試驗，隨后又有4架試飛飛機（MSN2-MSN5）參加取證前的飛行試驗，這些試驗中包括：在南美玻利維亞高海拔機場與阿拉伯聯(lián)合酋長國的Al Ain炎熱環(huán)境的發(fā)動機性能試驗；在加拿大Iqaluit酷寒（氣溫為-30℃）條件下的發(fā)動機性能試驗，此項試驗共進行了一周時間，圖1示出試驗后的進氣錐玻冰層復蓋的照片。

2014年5月15日羅.羅公司向空客公司交付了用于首架投入運營的A350XWB的遄達XWB-84發(fā)動機。

遄達XWB推力最大型號遄達XWB-97于2014年7月15日進行了首車地面臺架試車，計劃于2016年進行飛行試驗，裝該發(fā)動機的A350 XWB-1000客機計劃2017年投入航線運營。

圖1、遄達XWB進氣錐上復蓋著冰層

2.遄達XWB設計特點

遄達XWB（圖2）由1級風扇、8級中壓壓氣機、6級高壓壓氣機、低污染環(huán)形燃燒室、1級氣冷高壓渦輪、2級氣冷中壓渦輪與6級低壓渦輪組成。

圖2、遄達XWB三轉子大涵道比渦扇發(fā)動機

2.1 與傳統(tǒng)的RB211/遄達發(fā)動機主要不同處

RB211-22B三轉子大涵道比渦扇發(fā)動機于1972年裝在三星L1011寬體客機投入使用。之后，羅.羅公司在此基礎上，研制了RB211-535C、RB211-535E4、RB211-524C/D、RB211-524G/H與RB211-524G/H-T等RB211系列發(fā)動機，隨后又在RB211-524G/H的基礎上發(fā)展了遄達系列發(fā)動機。

在所有這些發(fā)動機中，風扇后的支點（N1）處采用滾棒軸承、中壓渦輪為單級與高壓渦輪工作葉片帶冠，但是，遄達XWB在這三點上卻打破了傳統(tǒng)設計，除此之外，還第1次在中/高壓壓氣機中采用整體葉盤，在風扇部件中第1次采用復合材料的風扇后機匣，低壓渦輪工作葉片不僅首次采用了TiAl合金，且局部做成空心結構。

2.1.1風扇后支點處采用大直徑滾珠軸承

以往，出于安全考慮，普.惠公司與GE公司的大涵道比渦扇發(fā)動機風扇后支點即1號（N1）支點，均采用能承受軸向載荷的滾珠軸承。這樣，一旦風扇軸折斷，風扇盤能保持在發(fā)動機內(nèi)而不會在風扇葉片氣動軸向力作用下甩離發(fā)動機。

但是，羅.羅公司從RB211-22B到遄達1000，均在風扇后1號支點處采用滾棒軸承，將承受低壓轉子軸向力的滾珠軸承設在中壓壓氣機后，且該滾珠軸承外環(huán)固定在中壓壓氣機后軸內(nèi)孔上，內(nèi)環(huán)固定在風扇后軸上，成為中介軸承，如圖3上部所示。

圖3、遄達XWB與傳統(tǒng)的RB211/遄達在風扇轉子支承上的不同處

在傳統(tǒng)的RB211/遄達發(fā)動機中，為了解決風扇軸折斷后風扇盤甩離發(fā)動機的問題，在風扇轉子內(nèi)，1、3號支點間設有一特別的保持軸（見圖4），保持軸前端緊緊壓在風扇盤端面上，后端向內(nèi)伸的擋邊扣在低壓渦輪軸前端套齒聯(lián)軸器壓緊螺帽后端，兩者間留有間隙A，正常工作時，始終保持間隙A，保持軸不起作用。

—旦風扇軸折斷，風扇轉子在風扇的氣動軸向力作用下前移，此時，保持軸前移壓到螺帽上，轉子即被滾珠軸承所拉住而不會甩出。但是，在實際使用中，曾出現(xiàn)過幾次（例如1981.5、1981.8、1981.9與1982.12）風扇軸折斷后，保持軸未將風扇盤保持在發(fā)動機內(nèi)的事件。

風扇盤多次甩離發(fā)動機，在航空發(fā)動機發(fā)展史上也屬罕見，說明RB211系列發(fā)動機的風扇保持系統(tǒng)仍不夠完善。

圖4、傳統(tǒng)的RB211/遄達發(fā)動機風扇轉子中的保持軸

在遄達XWB中，將緊靠風扇盤后的軸承（N1）攺為大直徑的滾珠軸承(圖5)，由圖2能看出此軸承內(nèi)徑大于中壓壓氣機后滾珠軸承的外徑。

另由圖4可見傳統(tǒng)的RB211/遄達系列中，風扇轉子滾珠軸承內(nèi)徑不僅比風扇盤后滾棒軸承內(nèi)徑小，而且比中壓壓氣機后滾珠軸承內(nèi)徑小，由此可見，遄達XWB風扇轉子的滾珠軸承尺寸比傳統(tǒng)RB211/遄達系列發(fā)動機的要大得多，不僅使承載軸向負荷的能力提高4倍，而且取消了保持軸，使結構變得簡單，重量減輕。