通用航空的动力“巨无霸”，PT6发动机

王钟强　金绮

加普惠成立于1928年，原来是美国联合技术公司的一部分，后来成为美国普惠公司中专业从事小型发动机研究的分公司，是全球支线飞机、公务机，直升机使用的涡桨发动机和涡轴发动机的主要供应商。PT6发动机是加普惠公司最著名的产品，于1958年上马，1961年6月30日首次上天，1963年全面投产，今年正值PT6发动机问世50周年。

艰难的问世

10年前，《B&CA》杂志上的一篇文章把PT6发动机诞生的经过描述为“有远见的领导和12位年轻工程师推动了公务航空的‘涡轮化”。文章说，PT6的起步相当艰难而缓慢，经过好几年人们才逐渐搞清楚要研发什么样的发动机、适用于什么样的飞机和针对哪些市场等问题。

50年代，越来越多的军用，商用和公务飞机开始使用涡轮喷气发动机作为动力装置，但加普惠当时的主要业务还是生产和维护老式的“黄蜂”（Wasp）星型活塞式发动机，业务每况愈下。为了改善这个局面，公司开始自己摸索前进。

1956年，加普惠迈出了制造小型涡轮发动机的第一步。由于当时预算很少，公司请不起最有经验的人，只能到对于进入新涡轮项目有兴趣的年轻工程师中去寻找。经过半年的努力，总算凑齐了12个人，他们分别来自加拿大国家研究委员会、专门制造发动机的奥伦达公司，还有的是从英国布里斯托尔飞机公司、布莱克本通用飞机等公司挖来的。12个年轻工程师中只有一个人原来是加普惠的成员，他曾经在“黄蜂”发动机项目中担任制图员。这个12人的团队被戏称为“邋遢十二”（Dirty Dozen），在后来30多年里他们一直是加普惠工程部的核心力量。

1957年夏天，12位新人来到加普惠公司的母公司——普惠飞机公司位于美国康涅狄克州的哈特福德工厂。在这里，他们与另外5个团队一起参与一款3000磅（合13千牛）推力的涡喷发动机的设计竞争，准备作为加拿大新的军用喷气教练机——CL-41“教师”的动力装置。设计竞争中，这个小组初战告捷，但是加普惠公司在加拿大的工厂没有条件生产这种发动机，只好安排在哈特福德工厂生产。

1958年3月，“邋遢十二”从哈特福德回到加拿大后又进行了一系列的设计研究，特别是研究了450～2000马力（合336～1491千瓦）的涡轮发动机的可行性。因为他们发现最有前景的发动机是涡桨式的，相近功率的涡轴发动机也很有潜力。于是他们很快集中力量专攻500轴马力（合373千瓦）的涡桨发动机。在此期间，公司开始集中力量向美国和加拿大军方推销新发动机，但几个月过去了，仍然没有找到买家。此外，设计过程中也出现了许多技术问题。因此设计组不得不寻求来自哈特福德的帮助。在母公司的资金和技术支持下，1959年1月，加普惠才开始了细部设计工作。

1961年5月30日，命名为PT6的加拿大第一款小型涡轮发动机飞上了天。之所以叫PT6，因为它是加普惠的第六种涡轮螺旋桨发动机设计。公司从加拿大皇家空军借来一架比奇18，将PT6装在机头上，进行首飞。

1963年12月22日，加普惠向比奇飞机公司的比奇87（后来的“空中国王”型号）交付了第一台批量生产的PT6发动机——PT6A-6。

曲折的市场开拓之路

第一架装备PT6作为动力装置的飞机是希勒公司Ten 99直升机，于1961年7月开始飞行。其他用来试验PT6的直升机还有皮阿塞基16H、卡曼K-1125和洛克希德XH-51A（这也是当时世界上飞得最快的直升机），但这些努力都没有拿到大订单。

因此加普惠公司开始加倍努力推销装PT6发动机的涡桨飞机。公司在一架德·哈维兰公司的活塞式“海狸”飞机上安装了一台PT6，虽然该机改装涡桨发动机之后飞得很好，但原来那些使用活塞式“丛林飞机”的用户却不想额外花钱为他们的飞机改装涡轮发动机。没办法，加普惠公司只好收缩战线，集中力量向比奇飞机公司销售涡桨发动机。自1958年以来，两家公司一直在谈判改装涡轮发动机的事。但令公司十分不快和惊讶的是，1961年，在全美公务机年会上，比奇公司宣布它的一种增压，6～8座的120型飞机将选配透博梅卡公司的巴斯坦涡桨发动机。然而，塞翁失马，焉知非福。装透博梅卡发动机的120型飞机始终不受欢迎，最终比奇公司决定和加普惠公司合作，用装配PT6发动机的“空中皇后”向美陆军投标。该机于1963年5月首飞，美国陆军随即签发合同。为了赢得更多合同，加普惠公司对试飞计划只象征性地收取了1美元的服务费。

鉴于“空中皇后”双发飞机的卓越性能，当年8月，比奇公司就决定研发其民用型，这就是后来大名鼎鼎的“空中国王”90。装PT6A-6的“空中国王”在经过将近12000小时研发试验和800小时的试飞后，终于在1963年12月拿到适航证，加普惠公司随即把第一台生产型发动机送往美国威奇托。1964年1月20日，“空中国王”90首飞，当年5月27日获生产许可。7月7日，加普惠公司成为第一家“空中国王”公务机的经营者。正如人们所说，比奇的“空中国王”与PT6堪称绝配。当然，每种飞机都有它“成长的烦恼”，“空中国王”90也不例外。它服役不久，人们发现飞机没有酒精除冰系统。于是公司立即为发动机研发了一个惯性分离系统，同时加长了发动机第一级压气机的叶弦。1966年，在役的200架左右飞机都重新进行了加装改进。在短短几年内，许多其他飞机，从比奇18到格鲁门公司“鹅”，再到北美公司的OV-10和比奇公司的T-34C，都更换了发动机或环绕PT6重新进行了设计。

半个世纪以来，PT6发动机销售市场在不断扩大。上世纪60年代以来，除了“空中国王”外，还有很多知名的飞机选装PT6发动机，如1965年首飞的“双水獭”，1966年首飞的比奇99，还有安28、比奇1900、“星舟”、别-30、巴西的“先锋”和“巨嘴鸟”、捷克的L-410、瑞士皮拉图斯公司的PC-6/-7/-9/-12等：70年代中期，PT6还被广泛应用于农业、工业和商业领域：如今，随着PT6功率的不断增加，它在航空业的应用范围也持续扩大。PT6的大型机——PTA-40、PTA-50、PTA-60系列有两级动力涡轮和多个其他方面的改进，它们被选中用于众多高性能的公务机和支线飞机——从“空中国王”300到比奇1900。目前，配这款古老的涡桨/涡轴发动机的新飞机有美国雷神公司的T-6A“德克萨斯人Ⅱ”军用教练机、贝尔/阿古斯特AB609倾转旋翼机（该机后来被重新命名为阿古斯特维斯特兰AW609）、阿古斯特AB13g、阿古斯特“考拉”直升机和欧直的EC175等。

长盛不衰的奥秘

50年来，加普惠公司的PT6牢牢地确立了它在通用航空领域最受欢迎的动力装置的地位。正像“黄蜂”发动机使美国普惠飞机公司（PWA）成为上世纪20年代领先的发动机制造商一样，PT6使普惠的加拿大子公司从一个活塞式发动机服务和支持性经营公司变成为卓越的小型涡轮发动机制造商。探寻PT6发动机长盛不衰的奥秘，可以归纳为以下几点。

性能是根本，且需不断改进

高可靠性和多功能性是PT6发动机的显著特征。PT6的可靠性来自发动机设计所固有的简单结构和易于维修的特点，同时也来自两次翻修之间间隔时间长和故障率低。PT6发动机有些型号的平均维修间隔达到9000小时，这是其可靠性的最好佐证。

一种产品要发展，必须不断改进，能持续开发出更具有市场竞争力的新品种。如最初的PT6A，功率580～920轴马力（合437～686千瓦），由于采用新的气动力和材料技术使它在尺寸增加不多的情况下具有更大的功率，在后来的“大功率型号”中达到1940轴马力（合1447千瓦）。其他革新包括减少排放、延长维护间隔时间以及通过在小型燃气涡轮发动机上采用数字电子控制系统使发动机操作变得更加容易。

在过去的5年内，加普惠有7种新型号的PT6A发动机取得合格证，其中包括PT6A-140。该发动机是1075轴马力（合802千瓦）发动机系列中首款交付的，可在高温高原条件下使用的发动机，可使飞机在高温高原环境下表现出更加良好的起飞、爬升和巡航能力。PT6A-140为2012年底服役的“大篷车”EX提供了更好的起飞、爬升和高温高原性能。新发动机和原先的PT6-114A一样长，但功率增加28%，因此达到很高的功率重量比；通过采用先进气动力技术、换装效率更高的压气机和使用最新的材料，新发动机耗油率下降5%。此外，作为公司提高产品环保性能承诺的一部分，PT6A-140使用公司新的绿色制造工艺，降低了产品全寿命期间对环境的影响。PT6A-140的另一个特点是采用“飞行数据获得存储和传输系统”，飞机一着陆就能把发动机参数自动无线输入到加普惠公司的网络中，使客户和制造商都能对产品的情况了如指掌。PT6A-140的维修间隔时间是3600小时。

系列化发展，满足各方需求

目前，PT6是一个庞大的发动机系列，主要有PT6A、PT6B和PT6C三个系列，其中PT6A是涡桨发动机，PT6B和PT6C是直升机用的涡轴发动机。

PT6A系统功率范围为500～2000多轴马力（合373～1491多千瓦），有69种不同型号供选择，具有非常强的灵活性和能力，拥有170个国家和地区的6500多个客户。自从60年代首次投入使用以来，各型PT6A已经生产了41000多台，累计飞行3.35亿小时，广泛用于航线飞机、公务机、农业机和各种勤务飞机。

PT6B是1000轴马力级（合746千瓦）的涡轴发动机。最初的PT6B是直接从PT6T Twin-Pac发展来的，继承了后者的可靠性和出色性能。迄今，共计350多台PT6B发动机装备17个国家和地区的63家用户的直升机，累计飞行100万小时。

PT6C是1200～2000轴马力级（合895～1491千瓦）用于新一代中型直升机和倾转旋翼飞机的涡轴发动机，具有出色的可靠性、耐久性和使用经济性。其中，PT6C-67系列有3种型别，总共260多台PT6C-67C装备了32个国家和地区的52家客户的直升机，在石油开发、紧急医疗救护、海上巡逻、公务航空等领域使用。

提供服务支持，至关重要

为了应对上万家用户方方面面的需求，加普惠公司拥有业界最庞大的技术支援网络，包括30个公司自有的或授权的维护修理设施、7个零部件分配中心、100多位地区支援代表、流动修理团队、800台租赁/交换发动机和通过国际飞行安全公司（FSI）运作的12个客户培训机构；2007年，又推出设在蒙特利尔和新加坡的“用户第一中心（CFirst）”，以多学科和多语言合一的支援团队为用户提供一线服务，据称每年与用户的电话联系达12万次；公司还推出为客户按小时付费的服务，有7500多台发动机在公司支持的“小时付费计划”中备案；2010年，加普惠公司还在各个使用PT6发动机的国家内建立起一个覆盖32000名飞行员、业主、运营商和爱好者的社会化媒体社区。加普惠公司通用航空副总裁丹尼斯·帕里西恩称，该社会化媒体社区有助于公司改善其客户服务质量。“社交网络为公司带来了一种新的与客户沟通的方式，从而可以了解到客户是如何使用我们的产品，也可以使我们为客户的飞行提供更加灵活的个性化支持。”

目前在中国服役的加普惠公司产品（包括PT6A和PWl00发动机）约有180台，服务于运12、新舟60和新舟600机型。前不久，加普惠公司与中方合作成立株洲通惠航空发动机维修有限公司，是加普惠公司全球服务中心在中国建立的第一个飞机维护和修理（MRO）企业，为在中国境内装有加普惠发动机的飞机运营商在国内第一时间享受从航线维修到大修的发动机维护服务，从而缩短维修周期、降低维修成本。

总之，加普惠公司认为“我们的全球服务网络对消费者而言也是看得见摸得着的价值的一部分。”

重视研究发展，不断推陈出新

加普惠公司十分重视研究和发展工作，1982年以来，研发投入累计达80多亿美元，过去5年里每年平均投入4亿美元，其研发投资在加拿大所有航空航天企业中是最多的。过去10多年里，有70多种新发动机（包括现有系列的改进型和新型号）推向市场，满足ICAO对低排放和低噪声的规定。

在PT6发展过程中，曾使用100多台试验发动机进行地面和高空试验，其中包括进行盐水吸入试验、防冰试验和振动试验等。所有新的型别都在台架、海平面、高空台以及飞行试验台上进行过广泛的试验，累计发展试验时间超过30万小时。在PT6上还采用一系列新技术，如按三元粘性流程序设计的管式扩压器，可以提高压气机的喘振裕度；还采用所谓“喷气襟翼”的新设计概念，便于控制，能降低非设计条件下的涡轮进口温度，并且在不需机外放气的条件下便于安装。