【行业动态】GE公司谈论新型超音速发动机Affinity的设计挑战

导读：据ainonline网站6月18日报道，GE公司的Affinity发动机有望在16,000至20,000磅推力范围内成为该公司产品家族的一部分，该产品可在高达60,000英尺的飞行高度上运行，并能够提供有效的超音速和亚音速运输。

近日，GE航空公司简要介绍了该公司在为AerionAS2超音速公务机动力——双轴中等涵道比的Affinity发动机中正在解决的设计挑战，Aerion超音速公司和GE公司于2018年10月宣布了推进Affinity AS2发动机的计划，称它将使用“经验证的，由GE航空公司原有产品改型的发动机核心机”，以及最新的全权数字发动机控制技术、先进的双风扇，耐用型燃烧室和先进的声学技术进行设计，可满足适航法规要求。

尽管GE公司没有明确表示该发动机的设计灵感参考了旗下的其它商用发动机产品线，但是据消息来源，它借鉴了不少CFM56发动机设计技术，甚至公务发动机Passport的技术，包括前风扇叶盘和超薄复合芯管。

在6月17日举行的美国航空航天学会航空论坛上，GE航空公司高级系统设计和技术执行负责人乔尔-柯克（Joel Kirk）表示，该发动机制造商正在“全面”合作进行下一波超音速飞行的技术开发，而AS2客机是“我们该项战略的主要推动力”。

与Aerion公司一起进行的初步设计审查已于2018年秋季完成，GE公司表示将继续按AS2客机计划进行，目前的目标是在2025年进行首飞，并于2027年投入服役。此外，一些组件测试已经完成。GE公司表示，今年将有更多产品在明年推出，并补充说，试验包括“首次进行发动机声学测试，为我们提供多级风扇设计的合理参考。”

柯克概述了Affinity发动机所需的一些差异化因素，其中许多因素都围绕着使AS2和其他超音速飞机更加环保展开。这是至关重要的，因为超音速飞行回归航空客机市场的主要障碍是环保法规，柯克称这是超音速发动机的“当务之急”。

环保要求包括以下目标：能够以100%的比例使用生物燃料，并达到或超过国际水平的噪音和排放要求。为了兑现这些承诺（包括达到第5阶段的噪音水平），柯克说：“在飞机的开发中早日建立良好的合作伙伴关系对我们至关重要，因此我们可以通过接口将发动机与Aerion超音速客机集成在一起。这是开拓设计空间解决方案的推动力，以帮助飞机对噪声、排放和性能更友好。”

他补充说，GE公司的目标“是燃烧尽可能少的燃料，并燃烧尽可能干净的燃料。但是我们还有其他考虑因素，例如如何达到超音速，以及如何在噪声友好的环境中做到这一点。”

他说，这些目标要求公司必须围绕飞机发动机的安装做出“一系列妥协，整合是关键部分。”GE航空公司在风扇周围引入了新技术，并采用了“特殊的，非增强型超音速排气系统”，以减少排放和风扇噪声。

他说：“我们正在努力减小风扇的尺寸，并围绕声学技术开发了用于减少风扇噪声的技术。除了完成风扇声学的基准测试外，GE还完成了围绕排气的初始测试，那些技术正在开发和成熟。”

他说，使用100%生物燃料的能力还涉及多个考虑因素，包括燃料系统，燃烧和涡轮。他说：“最大的挑战是燃油系统。” GE航空公司已仔细研究了生物燃料如何在密封等领域的影响，生物燃料通常缺乏芳香烃，而这对密封件很关键。

柯克说：“我们为此做了很多工作，我们认为现在已经有了解决方案。”他补充说，他相信该系统现在可以“同时使用Jet-A和可持续燃料。该技术确实已经成熟和发展到我们认为可以很好地引入的程度。”

除了燃烧之外，GE航空公司还必须检查了发动机所涉及的功能和材料，以最大程度地减少与燃烧副产物的反应。 

他说，通过设计一个新型发动机，GE 航空公司整合出材料和设计不一定适合传统发动机，但是它们可以解决超音速发动机的一些问题，“我们认为我们为此处于有利地位。” 柯克表示。

柯克说，热量也是超音速发动机所需的关键差异因素之一。这包括运行在最大涡轮进口温度下以实现最大效率。他解释说，在亚音速设计中，最热的温度将设定在起飞或“最苛刻爬升点”，然后在巡航时“会下降”。

但是柯克补充说，“在超音速超巡航条件下，温度升高时，巡航点几乎处于起飞点时的温度。因此……GE正在设计一种可以在整个飞行过程中能够在这种环境下工作的发动机。”

他说，这需要通过其军事和商业计划利用的技术。“我们正在利用和插入新技术……因此，我们可以使用一流的材料使发动机可以运转在更热的运行环境下。”他补充说，所有这些的核心是“我们的燃烧室以及我们如何最大程度地提高热量的吸收。”

同时，GE 航空公司必须确保效率，为了最大程度地提高气流速度，亚音速商用发动机继续追求更高的涵道比，并在较小的核心机上安装了较大的风扇。“但是，Aerion公司确实不希望我们在尝试进行超级巡航时将100英寸风扇束缚在飞机上。因此，超音速飞行必须做出一些妥协。”他说。

即便如此，GE 航空公司承诺该发动机将具有超音速发动机有史以来最高的涵道比。

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