世界上推力最大的渦輪噴氣引擎

　　小編為你解答

　　單論推力，一臺頂近5臺三姨夫，4臺F-119

　　GE90發動機是由通用電氣公司下屬的GEAE“通用電氣航空發動機公司”研製的的高涵道比商用超大推力渦扇發動機。GE90-115B這一型號的發動機是吉尼斯世界紀錄所記載的世界上推力最大的航空發動機，地面臺架試驗中曾經達到過56.9噸的最大推力。GE90在1995年11月正式投放商業市場，目前用於波音777系列客機。 GE90首次發表於1995年11月，搭載於英國航空所新訂購的波音777飛機。GE90目前僅有波音777使用，在777-200、-200ER及-300是選配引擎之一***另可選用勞斯萊斯的Trent 800或普惠的PW4000***，但在777-200LR及-300ER則是唯一可用的引擎。GE90-115B發表於2004年5月。 GE90發動機以及後續衍生出的GENX發動機都是美國一系列民用涵道比渦扇發動機預研工程的技術結晶。GE90採用突破性的單級大直徑寬弦複合材料風扇葉片而不是大涵道比渦扇發動機所採用的傳統鈦合金風扇葉片，大大減輕了風扇元件的重量。該風扇採用低葉尖速度、彈性變形吸收衝擊能量並重新分佈、葉根在榫槽中偏擺減緩衝擊和區域性包裹鈦合金的辦法成功地保證了風扇葉片的抗外物打擊效能;採用塗覆聚氨酯抗腐蝕塗層和使用特殊絲線縫合復材脫層部位等方式提高了風扇葉片的抗腐蝕效能。

　　GE90的最大特徵就是有極大的進氣口***3.43米***以及彎曲的進氣葉片，其材質為實心複合材料，不同於以往的發動機使用鈦合金實心葉片。彎曲的設計是源自於NASA於1990年代所進行UEET***Ultra Efficient Engine Techonology***的研究成果，用意在於降低噪音及提升效能。據說，一具GE90可以在一分鐘之內，抽去相當於麥迪遜廣場花園大小建築物的空氣。

　　不過，由於GE90的直徑，比波音737的機身直徑***3.4米***更大，普通的波音747貨機貨艙門，根本無法讓一整臺發動機進入機艙，因而需要使用特製的超大型運輸機***如安東諾夫安-124***運輸***拆去風扇的GE90例外***。

　　如果一架波音777因為發動機故障而需要緊急轉飛，而轉飛的機場欠缺GE90的後備零件，那就需要等候超大型運輸機把備用的發動機送過來，然後由同樣的飛機將故障的發動機送回適當的地點進行維修。2005年12月17日，一架法國航空的波音777-200ER從首爾飛往巴黎途中，其中一具GE90-94B發生故障，因而需要在西伯利亞的伊爾庫斯克緊急降落。一架安-124運輸機將一臺備用發動機送去伊爾庫斯克進行更換。發動機故障的原因，至今仍在調查之中。為減低類似事件的風險，GE90發動機需要更嚴格的防護性維修要求，因而使維修成本上升。美國紐約的現代藝術博物館有展出一塊GE90-115B的風扇葉片。

　　GE90的十級高壓壓氣機具有23的壓比，結構強度和氣動載荷設計與GE公司與法國合作研製的CFM56發動機比較相似。由於GE90推力要求相當高，因而選取了流量和尺寸很大的核心機，該機高壓壓氣機葉片長度明顯大於其他大涵道比渦扇發動機。GE90採用了GE公司獨特的雙環腔低汙染燃燒室設計而且應用了以往在渦輪葉片上採用的氣膜冷卻手段。這樣的設計有效降低了氮化物的排放並且提高了發動機效能和耐久性。GE90採用兩級高壓渦輪和多達六級低壓渦輪，熱負荷較低因而壽命較長。

　　渦輪噴氣發動機應用噴氣推進避免了火箭和衝壓噴氣發動機固有的弱點。因為採用了渦輪驅動的壓氣機，所以在低速時發動機也有足夠的壓力來產生強大的推力。渦輪噴氣發動機按照“工作迴圈”工作。它從大氣中吸進空氣，經壓縮和加熱這一過程之後，得到能量和動量的空氣以高達2000英尺/秒***610米/秒***或者大約1400英里/小時***2253公里/小時***的速度從推進噴管中排出。在高速噴氣流噴出發動機時，同時帶動壓氣機和渦輪繼續旋轉，維持“工作迴圈”。渦輪發動機的機械佈局比較簡單，因為它只包含兩個主要旋轉部分，即壓氣機和渦輪，還有一個或者若干個燃燒室。然而，並非這種發動機的所有方面都具有這種簡單性，因為熱力和氣動力問題是比較複雜的。這些問題是由燃燒室和渦輪的高工作溫度、通過壓氣機和渦輪葉片而不斷變化著的氣流、以及排出燃氣並形成推進噴氣流的排氣系統的設計工作造成的。發動機的推進效率在很大程度上取決於它的飛行速度。當飛機速度低於大約450英里/小時***724公里/小時***時，純噴氣發動機的效率低於螺旋槳型發動機的效率，由於螺旋槳的高葉尖速度造成的氣流擾動，在350英里/小時***563公里/小時***以上時螺旋槳效率迅速降低。因而，純渦輪噴氣發動機最適合較高的飛行速度。這些特性使得一些中等速度飛行的飛機不用純渦輪噴氣裝置而採用螺旋槳和燃氣渦輪發動機的組合 -- 渦輪螺旋槳式發動機。

　　在馬赫數 Ma<0.6 的速度下渦輪螺旋槳發動機效率最高。而當速度提高到馬赫數 0.6-0.9 時，螺旋槳/渦輪組合的優越性在一定程度上被內外涵發動機、涵道風扇發動機和槳扇發動機所取代。這些發動機的排氣比純噴氣的渦輪噴氣發動機的排氣流量大而噴氣速度低，因而，其推進效率與渦輪螺旋槳發動機相當，超過了純噴氣發動機的推進效率。在亞音速***Ma<1.0***條件下,渦輪噴氣發動機的推進效率最低。當飛機飛行速度超過音速後***Ma>1.0***,渦扇發動機由於迎風面積過大從而推進效率開始降低;與此相反,渦輪噴氣發動機的推進效率則迅速提升,即使在馬赫數 2.5-3.0 範圍下,渦輪噴氣發動機的推進效率仍然可以達到 90%,正因為如此，與三代機普遍使用的涵道比為0.5-0.8的中等涵道比渦扇發動機相比,F-22使用的F-119渦扇發動機把涵道比降回到0.29，為的就是能夠實現***Ma1.4***的超音速巡航。每種發動機都有它們最佳使用的飛行包線-***由速度x/高度y構成的xy座標系***，並不是說渦扇發動機一定比渦噴發動機省油，在超音速時，同樣開加力燃燒室的渦扇發動機比渦噴發動機耗油率還高。