E3E发动机的最新研制进展

E3E发动机的最新研制进展

图2 E3E核心机的9级高压压气机

图3 E3E核心机的分级贫油燃烧室

RR德国公司于2012年9月在斯图加特大学的高空试验台上成功完成了最新制造的全新双转子发动机核心机试验。在40 h的试验内容中，重点模拟了恶劣天气下贫油燃烧室试验项目。其试验结果验证了该燃烧室能安全、成功地完成风车起动。该试验是E3E（高效、环保、经济）研究计划的1部分。全新研制的核心机的ESE发动机，如图1所示。

E3E发动机计划在1994年就已启动，是德国政府和工业部门共同实施的航空研究计划的1部分。该计划分为2个阶段：第1阶段从1994年到2000年，主要研制燃烧室技术，MTU公司主要研制低压涡轮技术；第2阶段从2000年到2010年，RR德国公司和MTU公司合作研制和试验发动机核心机。预计2007～2010年推出适应市场需求的新型发动机，目前看来，该计划没有取得预期的效果。

RR德国公司早在2003～2006年就开展了该计划核心机的研究活动。采用该先进核心机的发动机与目前的发动机相比，耗油率将降低10%，单位成本可降低40%，推质比可提高15%～30%，NOx排放将低于ICAO CAEP6标准的60%，同时对燃烧室稳定性和高空再点火特性没有负面影响。

全新的E3E核心机采用9级高载荷压气机，如图2所示。整体叶盘选用轻质的钛合金材料，叶片转速和级载荷明显提高，均超过了以往经验值，试验压比达到22：1。由于压比高，所以核心转子将产生不可接受的轴承载荷，因此采用以被动控制载荷补偿系统为特征的第2空气系统来降低轴承载荷。载荷补偿系统的目的就是产生1个作用于高压涡轮盘上的较大的背压，以增大向后的直载荷，从而降低总的高压轴承载荷。通过试验已验证了该载荷补偿系统的功能。

E3E核心机采用分级贫油低排放燃烧室，如图3所示。该燃烧室已完成了高度达到12.19 km典型民用飞机飞行马赫数范围下的高空台试验。

E3E核心机采用2级高压涡轮，转子叶片设为高升力3D气动的无冠叶片，显著降低了叶片数目。通过采用多层耐磨涂层系统和被动叶尖间隙控制概念，使得叶尖间隙紧密，从而保持涡轮的高效率。

（中航工业沈阳发动机设计研究所刘红霞）