清洁、安静、强大：新喷气式飞机的发动机

通用电气航空GEnx的风扇只有18个叶片，而通用电气前身大型发动机家族的风扇只有35个叶片。叶片数量的减少是可能的，因为每个GEnx风扇叶片都具有先进的三维空气动力学特性，使用计算机辅助流体动力学建模来设计通过发动机许多风扇、压缩机和涡轮级的气流。

当A380和波音787投入使用时，它们将拥有有史以来最先进的喷气发动机。

通用电气（GE）、罗尔斯·罗伊斯和通用普惠发动机联盟分别为波音787开发了GEnx；A380的Trent900和787的Trent1000；以及A380的GP7200。

波音787将于周日首次公开亮相，并于9月首次飞行，安装劳斯莱斯Trent1000涡轮风扇发动机。GEnx将于2008年开始交付787。Trent 900和GP7200已经获得A380商业服务的认证。

自20世纪60年代末以来，所有西方商用喷气发动机都是涡轮风扇发动机。今天的发动机产生的大约90%的推力来自冷空气，这些冷空气没有在发动机核心的燃烧室中燃烧，而是以高亚音速绕着覆盖发动机中心的外壳返回。

制造商对这种“旁路”空气进行缩放。它是由发动机前部的一个巨大风扇产生的，该风扇还吸入进入发动机核心的空气。进入堆芯的空气从大气压压缩到25至50个大气压，与燃料混合并燃烧，以驱动涡轮机，涡轮机通过钢线轴驱动风扇和压缩机。

如今的大涡轮风扇有10到14个涡轮级，每个级都有几十个叶片。罗尔斯·罗伊斯民用业务营销副总裁Robert Nuttall表示，这些发动机产生的推力如此之大，以至于每个涡轮叶片都能处理一级方程式赛车发动机产生的功率。

最新的发动机比早期的发动机更环保。GEnx项目营销经理Melvyn Heard表示，在相同推力下，GEnx的二氧化碳排放量比上一代发动机少15%。

它产生的氮氧化物（NOx）也与它的祖先一样多。在机场附近的社区，氮氧化物污染是一个特别的问题：随着喷气发动机长时间怠速，然后进入起飞推力，高浓度物质会积聚起来。

空气动力学和材料技术的进步使新的发动机设计比早期的发动机每磅推力的重量要小得多。

GEnx风扇叶片和发动机的风扇罩由复合材料制成，与上一代发动机相比，重量减轻了1000磅。这种重量减轻可以提高发动机的效率和燃油消耗。

罗尔斯·罗伊斯使用超塑成形和扩散结合技术为Trent 900和1000制造了中空的钛风扇叶片。纳托尔说，这些叶片甚至比复合材料风扇叶片更轻，但与实心钛制成的叶片一样坚固。

两家制造商都使用覆盖有专有陶瓷涂层的先进镍合金制造高压涡轮叶片，因为这些是发动机中最热的部件。涂层的作用类似于覆盖航天飞机的瓷砖，但非常薄。

hottera喷气发动机运行时，产生推力的效率就越高。因此，罗尔斯·罗伊斯公司和通用电气公司已经将他们的涡轮机叶片设计成有很多小孔。这些孔为叶片表面提供相对较冷的空气，使其能够承受更高的温度。

在980华氏度的温度下，涡轮机叶片的冷却空气一点也不冷。但由于它直接来自发动机的高压压缩机级，因此它比从燃烧器排出的空气冷得多。

今天的计算机要求制造商对通过涡扇发动机的空气的极其复杂的流体动力学进行建模，并优化每个叶片的空气动力学设计。GEnx的风扇叶片在空气动力学上非常高效，因此风扇只需要18个叶片。通用电气的前代发动机需要35。

新的动力装置将比现在的发动机安静50%，这要归功于古德里奇为787发动机罩或短舱设计的人字形等创新。扇形的人字形看起来几乎像是每个机舱后部的巨大、规则间隔的咬痕。

波音公司进行的研究表明，人字形能有效地将发动机排出的旁通空气与外界空气混合。这样可以防止两个气团相互剪切，从而产生与喷气发动机相关的嘶嘶声。

用更坚固、更轻的材料制造风扇叶片也有助于降低发动机噪音。风扇叶片可以做得更大，以在超音速叶片旋转时减缓叶片尖端的速度。赫德说，当A380和787进入商业服务时，大型客机几乎所有的噪音都将来自机身的空气置换，而不是发动机。

新的发电厂代表了重大的技术成就。但现有的涡扇发动机已经发挥了惊人的作用。

纳托尔说：“发动机内部的温度是太阳表面温度的一半，发动机中心的压力相当于在海洋中下降了一半。”

Eachengine每秒吸入1.5吨空气。他说，它们是用2万个钻头建造的而且每台发动机都必须在不进车库的情况下运行五年或更长时间。”