空客A320neo飞机（空客A320neo发动机）

2022年7月1日晚间，中国三大航空公司接连发布公告，合计向空客公司购入292架A320neo飞机。消息一出，举世关注。

A320客机我们已经很熟悉，但A320neo的“neo”是什么东东？它就是“new engine option（新发动机选项）”的缩写。那么，新在哪里？

普惠公司为A320neo研发了革*性的PW1100G齿轮传动风扇发动机，风扇直径达到81英寸，涵道比高达惊人的12.5。CFMI公司则拿出了CFM56-LEAP发动机，风扇直径为78英寸，涵道比为11。通用电气公司和普惠公司在A320neo上投入重兵，拉开了决战的架势。

喷气发动机的发展贯穿了一个基本逻辑：让各个转子在自己最舒服的转速旋转，这样才能提高各自的效率。比如风扇转速要低，压气机和涡轮转速要高，传统的发动机把它们放在一个低压转子上，转速高不成低不就，谁都不舒服。普惠公司把低压转子和风扇断开，中间加入一个3∶1定传动比的齿轮箱，让低压涡轮以3倍的风扇转速旋转，带动一个转速更低尺寸更大的风扇，这样一来，只需要3级低压涡轮就可以驱动涵道比12.5的超大风扇和3级低压压气机。3级低压涡轮转速很高，功率非常充沛。同样，低压压气机因转速提高也大幅提高了压气机效率，从而可以省却2级高压压气机，还能达到50∶1的总压比，超出LEAP发动机的40∶1。

其实，齿轮传动风扇概念早已有之，但此前只有两款产品实际投入使用，一是达信·莱康明公司于1969年推出的LF502发动机，二是盖瑞特公司1972年推出的TFE731发动机，均颇受欢迎。但再没有其他人用过，因为要在大推力发动机上使用齿轮传动风扇，需要高速、重载齿轮箱，其耐久性、可靠性、效率、润滑和散热的技术难度很大，相当长的时间里一直处于试验验证阶段。

发动机内能够提供给齿轮箱的空间非常小，而可靠性要求极高，否则会造成空中停车。一台PW1100G的涡轮功率约30兆瓦，假如齿轮箱的传动效率是98%，那么剩下的2%将变成无用的热量，也就是600千瓦的废热，相当于300个家用烤箱在齿轮箱大小的一块通风不良的地方同时满负荷工作。 经过数十年的努力，普惠公司研发出定比周转轮系齿轮箱，最终实现了99.8%的传动效率，使废热降低到30千瓦，只相当于15个家用烤箱。

由于齿轮传动使风扇转速大大降低，从而使排气速度降低，PW1100G发动机的噪声水平明显低于现有大涵道比发动机。驱动风扇的是高转速下工作的低压涡轮，不仅提高了约1.5%的气动效率，而且只用3级就够，比LEAP发动机的7级低压涡轮少了4级，凸显了齿轮传动的巨大优势。装有PW1100G的A320neo于2016年1月投入营运，发动机性能优异，每座燃油消耗量比A320原型所用发动机降低15%，氮氧化物排放比标准减少50%，噪声降低75%。齿轮传动风扇发动机GTF使整机重量减轻10%，长度缩短10%，压气机和涡轮级数更少。但理想很丰满，现实很骨感，细节决定成败，PW1100G发动机在浴盆曲线的初期故障频出，一直行走在坎坷之路上，注定还有一段“劳其筋骨，苦其心志”的艰难旅程。

而美国通用电气公司与法国斯耐克玛公司的CFMI合资公司的CFM56系列发动机，从1982年问世以来，成为全球民用航空史上最畅销的发动机。在此基础上，CFMI公司于2005年启动了效率更高、油耗更低、更加经济环保的LEAP系列发动机，意喻“跃进”或“前沿航空推进”（leading edge aviation propulsion）。与PW1100G对发动机结构进行革*性的改变相比，LEAP系列发动机的革新相对传统，为了增大涵道比和减轻重量，CFMI公司选择应用碳纤维复合材料风扇，优化压气机与涡轮叶片气动外形以及改进流场结构，首次将陶瓷基复合材料CMC应用于商用发动机，有效提高涡轮前温度，减少发动机引气带来的动力损失，同时采用3D打印的喷油嘴提高燃烧效率，降低排放。LEAP在A320neo上投入商业运营的时间比普惠公司PW1100G晚8个月。

LEAP发动机已被三种未来最主要的单通道客机选用，中国商用飞机有限责任公司（中国商飞）首先选用LEAP-1C发动机作为C919的动力，空客公司选用LEAP-1A发动机为其A320neo的发动机之一（另一个是PW1100G）。波音公司选用LEAP-1B作为其新一代客机737MAX的唯一动力。LEAP-1A和LEAP-1C风扇尺寸为78英寸，涵道比为11，LEAP-1B风扇尺寸为70英寸，涵道比为9，涵道比小于前两者的原因是波音737MAX机翼离地距离实在不够。尽管LEAP-1B涵道比减小，737MAX仍然发生了二起空难，这也许是三大航选择A320neo而不是737MAX的原因之一。

LEAP基本上代表了传统双转子涡扇发动机目前能达到的最高技术水平，再往前走，难度较大。而PW1100G在运营初期遭遇不少问题，但齿轮传动风扇代表了未来发展的方向。从转子级数对比可以清晰地说明这种趋势，LEAP有23级，PW1100G仅有17级，具体分布是：风扇均为1级，增压压气机均为3级，但LEAP的低压涡轮为7级，PW1100G仅有3级；高压涡轮均为2级，但LEAP的高压压气机为10级，PW1100G仅有8级。

三大航购买的A320neo所选用的发动机尚未披露，拭目以待。