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CF6的前世今生, 通用电气50年前重返商业航空,振兴航空业务的历史机遇

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CF6的前世今生, 通用电气50年前重返商业航空,振兴航空业务的历史机遇

发布日期:2017-12-14 作者:无锡优航动力科技有限公司 点击:

GE航空集团是世界领先的商用喷气发动机制造商之一,目前在全球民用航空市场装机量已突破35000台,包括为窄体客机提供动力的合资公司产品CFM56发动机和新的LEAP发动机,以及为远程大型客机B777提供动力的GE90发动机,和梦想客机B787搭载的GEnx发动机,均成为备受好评的世纪经典产品。如今成绩不凡的GE在通往成功的道路上也并非一帆风顺。半个世纪前,GE凭借CF6传奇动力重返商业航空,开启振兴航空业务的征程。 今天,我们将为你揭秘这段历史,与您分享GE通过科技创新和不懈努力终建立起商用喷气发动机王朝的创业故事。




五十年前,GE航空集团为道格拉斯飞机公司的三发宽体远程飞机DC-10启动了早的CF6发动机项目, 历史性开启了它在商用航空领域振兴的征程。 


1968年的世界航空格局与现在迥然不同,人们此刻很难完全体会CF6发动机项目的启动对于GE的历史意义。在那个年代,普惠发动机公司主导着商用喷气式发动机市场,它的发动机产品主要为波音707、727、737和747飞机系列以及道格拉斯DC-8和DC-9飞机系列提供动力。



【CF6-6发动机】


GE那时(现在仍然)是的军用和直升机发动机供应商。1966年,政府选择了GE为波音公司的超音速运输机提供动力,但国会在项目启动前便取消了整个计划。1968年,GE在航空市场的仅为100架Convair 800型和900型喷气式客机。在50年代后期,GE为Convair 800研发了一款基于军用涡喷发动机 J79技术的衍生发动机,称为CJ805。对于后续的Convair 900,GE研发了带后置巡航风扇的CJ805-23发动机。虽然Convair飞机是当时快的客机,但该项目一直备受波折,并不一帆风顺。受飞机销量不佳和发动机技术挑战的困扰,于1962年,GE交付后一台CJ805发动机。


TF39实现发动机技术的重大飞越


1963年,GE成功研制具有大型前置风扇的J79军用发动机。GE航空集团的传奇人格哈德·纽曼(Gerhard Neumann)先生面见了空军(USAF)研发和技术部门负责人Marvin Demler少将,并向他展示了相当于当时发动机两倍推力的高涵道比涡轮风扇发动机的剖面图。纽曼声称这种设计会为航空运输业带来新一轮变革。


同年,空军为庞大的洛克希德C-5A银河超大型军事运输机发起了发动机和机身招标。正是因为1965年的这次发动机招标即空军终选择了GE的TF39涡轮风扇发动机,才催生了GE和喷气推进工业重要的发动机的诞生。GE这款备受推崇的发动机设计拥有当时喷气推进装置中大的前置风扇(直径达97英寸),通过史无前例的涡轮温度和压缩机效率来带动风扇的转动。



【B-52飞行试车台右侧搭载的是TF39发动机】


通过巨大的前置风扇实现了惊人的8:1涵道比,TF39是喷气发动机设计中的一次重大飞跃,实现了创纪录的推力水平和燃油效率。GE宣布TF39发动机的运行效率比当时的商用航空涡扇发动机提高了25%,这一声明在后来的飞行测试中得到进一步印证。至此,高涵道比涡扇发动机高效驱动远程大型客机的时代到来了。


时至今日,这款推力为4.1万磅的TF39是GE好的发动机技术的巅峰之作,凝聚了GE十几年的研究精华以及突破性的科技,其中包括:J79和J85发动机技术经验,X353-5升力风扇和CJ805后置风扇创新,J93先进的涡轮叶片冷却技术以及GE 1/6缩比型技术验证发动机。


CF6 奋起勃发,重塑航空新格局


当年GE凭借当时前所未有发动机领先技术的TF39完胜了普惠,为美国两大发动机巨头在大型商用飞机领域的竞技场上搭建了舞台。随后,GE发布了TF39的商业型号,用以争夺未来的喷气客机市场。这时,GE回归商用航空领域只是时间问题了。


遗憾的是,在1967年GE错过了可谓颠覆行业的波音747-100项目。当时,GE 全力以赴在C-5发动机项目上,纽曼认为GE没有足够的资源可以开发和按时交付另一款全新的喷气发动机。波音后选择了普惠的JT9D,它成为了第一款为商用喷气客机的高涵道比涡扇发动机。


自1968年,美国开始经历一场航空旅行热潮,乘客量每年增长近20%。极具吸引力的经济性及国际航线客座容纳能力的波音747飞机,带动了行业对超过200座级的国内航班机型的渴望。


由于C-5银河运输机的竞争,飞机制造商道格拉斯、波音和洛克希德纷纷加强了其大型喷气飞机的设计能力,并全力迎接挑战。与此同时,大推力涡扇发动机(受TF39的启发)提供了所需的动力和燃油效率。


美国航空公司提出了一种中等航程飞机,芝加哥飞到洛杉矶的航线上可搭载250名乘客和5,000镑货物。其它一些主要的航空公司提出要一架250座的国内航线飞机。他们期待达到双发飞机的经济性,但是当时没有一家发动机制造商能够造出满足该推力要求的发动机。


基于TF39 的商用发动机衍生产品的CF6,GE极力游说飞机制造商制造选择三台发动机驱动的远程喷气式客机的方案。GE说服道格拉斯飞机公司开发DC-10宽体飞机,洛克希德公司也在开发L-1011飞机,两者都是三发驱动的宽体远程飞机。



【道格拉斯DC-10飞机】


“我们去了北美大的航空企业:美国航空公司和联合航空公司,以及欧洲荷兰皇家航空,并期望他们能给我们一个参与DC-10飞机项目的机会,”当时的CF6产品经理Brian Rowe在他自传中写道。“我们有一个很好的发动机设计,并且承诺提供一流的产品支持。”


洛克希德公司推出了由劳斯莱斯(Rolls-Royce)发动机驱动的L-1011宽体飞机,因发动机开发困境终导致破产。同时,普惠公司为了满足颇具挑战性的波音747推力要求而付出了大量的资金而无暇顾及其它。


GE唯靠DC-10项目背水一战,重返商业航空领域。别具戏剧性的是,1967年道格拉斯面临财务困境,麦克唐纳公司接管了该公司,创建了麦克唐纳道格拉斯公司。这次合并确保了DC-10的财务稳定性。正因为GE与麦克唐纳有着为F-4鬼怪战斗机提供发动机的深厚渊源,也为GE拿下这款飞机增加了机会。


在1968年6月,美国联合航空公司启动了全新的252座以CF6-6发动机为动力的麦克唐纳. 道格拉斯 DC-10飞机项目,GE取得了里程碑式的胜利。随后,美国航空公司很快也效仿了美联航。


GE的领导层仍对艰难的CJ805经历记忆犹新。发动机团队重新设计了CF6-6压缩机轴以应对商用喷气客机发动机的高频使用的需求。与TF39直径相似的前置风扇被简化为较低的涵道比。通过机械设计、材料和涡轮冷却技术的改进,使得CF6-6在更高的温度下运行,为大型涡扇发动机带来了新的效率水平,同时还能产生40,000磅推力。



【CJ805-3发动机在翼维修】


1969年,GE在空客全新的A300和道格拉斯DC-10-30上推出了CF6-50发动机。CF6项目让GE与法国发动机制造商Snecma(现赛峰飞机发动机公司)建立了关系,为双方在1974年成立50/50平股合资公司CFM 国际公司以及CFM56系列发动机奠定了基础。1975年,GE在波音747-200上推出了CF6-50。1978年,CF6-80A在空客A310和波音767上推出。


从二十世纪八十年代起,GE凭借CF6系列发动机顺利开拓商用航空市场,并占有可观的宽体客机市场份额。毋庸置疑,CF6发动机为GE发动机技术的革新翻开崭新的一页。以直观的发动机风扇叶片技术演变而言,从CF6发动机的38片金属凸台窄弦风扇叶片发展到GE目前先进的商用发动机GE9X唯一16片碳纤维复合材料宽弦风扇叶片。在过去的半个世纪以来,GE从未停下创新的脚步,发动机技术的不断推陈出新,一代又一代的先进发动机应运而生,正在研发的GE9X将成为GE未来动力科技的佼佼者。GE航空播报官微借此契机更换平台图标,以GE9X风扇叶片的崭新形象启迪未来航空动力,与你分享更多资讯。




1979年,CFM56-2赢得了DC-8发动机更新计划,而在1981年,波音公司为波音737经典系列选择了CFM56-3发动机。一年后,空客公司为A320飞机选择了CFM56-5发动机。


到了1988年,在CF6-6推出20年后,日益增长的CF6和CFM56系列发动机已成为各自推力级别、各型喷气客机中年度畅销的发动机。

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