陷入泥潭的罗罗 & UltraFan发动机

    过去几年,罗尔斯-罗伊斯(罗罗)可谓跌宕起伏。2010年代对公司来说是一段相当艰难的时期,他们努力尝试解决困扰波音787发动机的各种问题。最近,寿命问题影响了安装在空客A350-1000上的Trent XWB发动机。现在,罗罗为空客A330配备的Trent 7000发动机的投入使用略显顺利,因为它们与波音787使用的Trent 1000发动机几乎完全相同。但即使是这些发动机也存在一些寿命问题,需要比最初预期更频繁的维护
    罗罗正在解决所有这些问题,但在这些消息曝光之前,该公司就已宣布了一项雄心勃勃的新发动机项目,名为 UltraFan,该项目旨在取代Trent发动机系列——劳斯莱斯在客机领域数十年的主打产品。

风扇盘直径3.56米

    目前,罗罗正在这个项目中测试多项指标。首台UltraFan原型机的尺寸巨大,风扇盘直径达3.56米,比新款波音777X的发动机还要大。之所以设计这么大的直径,是因为现代涡扇发动机可以通过以更快的速度回推相同量的空气,或者以相同的速度回推更多空气来产生更大的动力。而以相同的速度回推更多空气的效率要高得多,所以巨大的风扇就派上用场了

UltraFan最独特的设计:齿轮传动风扇

    罗罗UltraFan发动机最独特的设计是在前部配备了一个齿轮传动风扇,齿轮传动设计使风扇叶片的旋转速度减慢,这既提高了效率,也使发动机制造商能够大大简化发动机的其余部分。齿轮传动风扇最初仅用于小型军用或公务机,这就是为什么UltraFan大型原型机如此具有突破性的原因。它证明了这些齿轮箱能够承受即使是最大的宽体发动机所产生的推力
    尽管庞大的风扇齿轮箱重量很大,但这种设计实际上可以减轻整体重量,因为降低前部风扇的速度也让发动机制造商能够加速发动机的其他部分,例如风扇后方的压缩机级,或发动机最末端的涡轮级。这反过来意味着压缩机和涡轮可以减少级数,从而降低复杂性和重量。此外,由于这种情况下风扇叶片的转速会降低,这意味着每个叶片的能量也会减少。

专注于宽体客机和长途市场的罗罗,在疫情期间陷入困难

    在20世纪80年代,罗罗加入了国际航空发动机合资公司(International Aero Engines Joint Venture),生产V2500发动机。当时,这是一款单通道飞机发动机,现在仍在为许多老款空客A320系列飞机、麦克唐纳·道格拉斯MD-90以及最近的巴西航空工业公司C-390货机提供动力
    2011年,罗罗将其股份以15亿美元出售给普惠公司,正式退出单通道喷气发动机业务。之后,罗罗将注意力完全集中在长途市场,这个决定在当时似乎是合理的。但当新冠疫情来袭时,国际长途客运受到的冲击比短途市场严重得多。由于罗罗依赖于发动机的按小时服务合同,而由于没有飞行,这些服务收入显然暴跌,该公司实际上耗尽了现金,仅2020年就亏损约40亿英镑。

复苏后的罗罗,决定进入单通道客机市场

罗尔斯·罗伊斯重返单通道客机市场
    得益于疫情后长途旅行的复苏以及公司自身的重组努力,罗罗实现了令人瞩目的复苏。2023年,其自由现金流创纪录地达到12.85亿英镑,基础营业利润达到15.9亿英镑。这种复苏赋予了罗罗信心和资金,使其能够继续资助其研发项目。在2023年11月,该公司宣布其UltraFan原型机已在英国德比的测试基地首次全功率运行
    除此之外,罗罗正在完成其第二台 UltraFan 发动机的最终设计,而这台发动机的体积将小得多。它的推力将略高于30000磅,与其他现代单通道发动机,例如 CFM LEAP 或普惠 PW1000G大致相同。凭借这样的尺寸和推力输出,这款新型UltraFan发动机的量产版可用于驱动空客 A320 或波音 737 系列的潜在替代机型。

计划2028年开始测试原型机,晚于CFM的新机型

    罗尔斯·罗伊斯计划在2028年开始测试第二台UltraFan原型机,将与其更大型UltraFan原型机的开发同步进行,对于一款计划在2030年代后半期安装到客机上的发动机来说,2028年的测试时间表听起来确实很合适。要知道, CFM的RISE原型机最初计划在2026年开始测试,同样是为下一代单通道飞机设计的,所以罗尔斯·罗伊斯现在又回到了这场竞争中

需要将发动机核心小型化

    对于罗罗公司来说,为单通道飞机打造UltraFan发动机设计实际上带来了一些独特的挑战。这款发动机显然会保留齿轮传动风扇结构,并且还将使用先进材料。这些材料可以让喷气发动机在更高温度下安全运行,罗罗公司已经在其Trent发动机的后续版本中使用了这些材料
    但为了将发动机缩小到单通道飞机的规格,罗罗公司仍需将发动机核心机的整体设计小型化。现代涡扇发动机需要具有高涵道比,这意味着发动机的核心部件的直径需要尽可能小,重量也尽可能轻,同时还要能够支持高涵道比。

罗罗为许多其他应用制造发动机

    尽管多年来一直专注于宽体客机,但在现代小型喷气发动机领域,他们并非从零开始。他们也为许多其他应用制造了发动机,包括直升机、涡轮螺旋桨飞机,以及最重要的公务机。其最新的喷气发动机系列之一被称为Pearl珍珠系列,专为公务机制造
    这组发动机是对旧款设计的改进,其中一款将为下一代B-52轰炸机提供动力。但最新版本,例如为达索猎鹰10X打造的珍珠10X,已经采用了先进的高温材料和其他核心技术。所有这些都意味着罗尔斯·罗伊斯应该拥有制造这款小型UltraFan发动机所需的所有必要条件,并且不会出现任何重大问题。

市场端面临双巨头的挑战

    罗罗还面临市场端的挑战,当空客、波音、巴西航空工业公司或其他公司推出一款新型客机时,抓住机会为其制造发动机的不仅仅是罗罗。罗罗在某种程度上算是局外人,因为他们已经退出单通道飞机市场太久了。单通道飞机的发动机存在着双头垄断:普惠公司和CFM国际公司,后者是通用电气和赛峰集团各占一半股份的合资企业。罗罗的新发动机需要直面两个巨头的挑战

单通道飞机对寿命、可靠性的要求更高

    不仅如此,单通道飞机的飞行循环次数也比宽体飞机多。这也意味着单通道飞机发动机的使用寿命更长,因为它们在起飞和爬升过程中会花更多时间处于高功率设置。迎合这一市场的发动机制造商需要更高的生产率,并且他们需要确保其发动机在高循环使用条件下非常可靠和耐用。因此,作为重返单通道飞机发动机领域的新秀,罗尔斯·罗伊斯需要让飞机制造商、航空公司及其供应商相信,他们能够可靠地完成所有这些工作,并且做得很好

研发成本预计39亿,需要解决财务挑战

    罗罗或许已经从疫情的低谷中恢复过来,但像这样的新发动机项目成本高昂,需要数年时间才能开始产生回报,预计开发总成本约为39亿美元。这家发动机制造商目前正在游说英国政府提供一些资金援助,因为像这样的大型项目可能会在英国创造大量就业机会。罗罗重返单通道发动机市场,将让发动机制造商之间的竞争变得更加激烈,但也会到来航空业更多的技术变革

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