书城工业罗尔斯·罗伊斯的传奇(发动机家族)
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第14章 特大推力发动机(8)

可靠性是另一个关键的因素。双发新型宽体客机均要求提供双发延程飞行许可证,如在空客A330的使用寿命中或在波音777投入使用时均清楚地表明了这一点。RB211-535发动机是一种世界级的可靠发动机,因为在设计和研发RB211-535发动机期间,为了确保在设计和研发阶段系统地强调RB211早期不同型号所遇到的问题,斯图尔特·米勒进行了大量的分析工作。罗尔斯·罗伊斯公司确定,RB211的第四代发动机遄达将会更加可靠,并从贯彻到遄达设计中的所有这方面的知识中获益,从而确保最高的可靠性。所进行的试验比以往更加有力,而且在研发阶段所遇到的每个问题,无论是多么小的问题都要进行适当的调查并解决到使罗尔斯·罗伊斯公司、波音公司和适航分部满意为止。

后来菲尔·拉夫勒斯讲道:

在实践中,这表示工程活动是独立进行的,比如应力、空气动力学和机械设计均由设计、研发和服务支持期间按分段途径进行工作的项目小组替代。贯彻执行了对工程活动的独立审核,所以在设计进入下一个研发阶段之前能够得到仔细检查,并获得独立小组的许可。首要的是将重点放到获得设计权上面;在整个项目期间使用统一的数据资料,以及保证设计的综合利用和使制造成为无缝隙活动。

对于罗尔斯·罗伊斯公司而言,这是一个全新的世界。在初始阶段,德文特项目引起了震动并产生了一些阻力,因为许多雇员必须做出实质性的变化,协同进入新工作场地,面对新的同事,按新的目标进行工作。因此,有大量的转变管理的工作需要开展。但得到了回报。从此我们的工程人员的保有率增加了大约50%,给予了更为宽泛的角色、更多的责任并得到有效培训的支持。

此项雄心勃勃的计划是否得以实现?答案是:成功了。于1996年4月在波音777客机上服役的遄达800说明德文特项目带来了多么大的改观。原先设计为84000磅力推力的遄达800发动机,在比计划提前3个月且推力提升到90000磅力的情况下成功通过鉴定。在39个月内完成了产品的研发,与过去可比的产品研发相比,成本降低了20%。在噪声级别、排放、单位重量和所有权价格方面,该发动机成为让世界为之一振的发动机。在遄达800之后进行了遄达500项目,并在34个月内完成,而且其研发成本相对低。

此后,菲尔·拉夫勒斯是这样给予评述的:

但是,推进研发有成本效益的获取技术项目达到了一个发展期。工程师团队已经将精力放到了提炼这些核心技术方面,因此,罗尔斯·罗伊斯公司能够将这种促进作用注入到新的项目中或对现有的项目进行改进。为了能够在该领域处于领先地位,罗尔斯·罗伊斯公司已经着手实施一项计划,即通过大学技术中心(UTC)和大学技术合伙企业(UTP)的研发来雇用学术界的同仁。虽然大学技术中心在活动范围上各有不同,但他们通常提供尖端专业领域内的以研究为基础的项目,比如:涡轮机械空气动力学、先进的燃烧概念或新的制造技术。在1990年迈出了与帝国理工学院和牛津大学合作的第一步后,罗尔斯·罗伊斯公司现在具有18个大学技术中心。他们继续为罗尔斯·罗伊斯公司的研究与开发能力做出巨大的贡献。这种联合证明十分成功,使内部的研究能力得以提升,而且从共享资料得来的知识增长使罗尔斯·罗伊斯公司在诸多工程活动领域处于优势地位。

正如我们已经看到的那样,罗尔斯·罗伊斯公司在20世纪80年代做出的最为重大的技术提升,是在1984年为RB211-535E4发动机引入空心宽弦风扇叶片。在随后的几年中,也将空心宽弦风扇叶片应用到了RB211-524和V2500发动机上,在泰发动机上使用了实心宽弦风扇叶片,而在遄达发动机上应用了超塑性成形/扩散连接(SPE/DB)工艺(不是蜂窝结构)型的宽弦风扇叶片。

到1989年初,这些型号的发动机被指定用于一些新型公务机。泰发动机成为“湾流”(Gulfstream)Ⅳ公务机和福克F100客机的动力,并制定计划将该发动机用于更换英国飞机公司(British Aircraft Corporation)的BAC111、波音公司的波音727和麦克唐纳·道格拉斯公司的DC9客机的发动机。在RB211-524G/H已被远程波音747-400和双发波音767客机订购的同时,也在为空客A320制造V2500。在1989年6月举办的巴黎航展上,将为麦克唐纳·道格拉斯公司的MD11、空客A330、波音747和波音767的进一步发展而研制的RB211-524L重新命名为遄达。

正如我们在三部曲第二部中看到的那样,由于受重量的限制,早期的实心钛合金结构风扇叶片在弦长方面受到制约;在发生叶片断裂时,叶片的重量是保证成功包容的必要条件。这些相对窄的叶片要求有缓冲或阻尼凸台来防止摆动,从而使它们保持气动弹性稳定,增加效率和能力。

我们同时还看到,在20世纪60年代末,宽弦风扇叶片最初是为RB211发动机研发的,当时采用的是重量轻的碳纤维材料,其原因是受到了作为短距起飞垂直降落(STOVL)飞机动力的新型RB162(轻型升力喷气发动机)上使用的复合材料性能的鼓舞。但遗憾的是,虽然海菲尔(Hyfil——一种以碳纤维加强的塑料或树脂的商标名)宽弦风扇叶片在空气动力性能方面非常优越,但这种材料经受不住外来物特别是鸟类的撞击,因此在1970年终止了其研发计划。

尽管如此,罗尔斯·罗伊斯公司仍然保持信心,而且开始实施一项有关采用蜂窝结构加强的空心钛合金宽弦风扇叶片的10年研究计划;在RB211-535E4上首次使用了这种叶片。

正如菲尔·拉夫勒斯指出的那样,宽弦风扇具有三大优势。空心钛合金外壳加上蜂窝型芯的结构消除了宽弦叶身的重量障碍,它还消除了窄叶身需要增加阻尼凸台的问题,同时,它改善了叶片的整体性、性能和噪声问题。然而,在宽弦风扇的初始设计阶段仍然受到了一些限制,从而使罗尔斯·罗伊斯公司在1980年才将发动机投入市场。蜂窝结构设计不但增加了发动机壁的负荷,而且还增加了发动机的重量。当蜂窝与钛接合后,就会产生高的应力集中,而且最终采用了一种极为复杂的工艺将蜂窝与钛黏结到一起,但该工艺成本高,而且废品率高。

进一步的研发进入到了不会产生应力集中且具有自身支撑内部结构的超塑性成形/扩散连接结构,从而减小了镶板的厚度。这种设计使得叶片的重量较轻,对盘的重量和盘的包容系统都带来了额外的益处。使制造性得到提高,降低了成本,而且由于减轻了发动机的重量,同样也降低了航空公司的运营成本。

关于重量,RB211发动机一直比同等推力级别的竞争发动机要大,罗尔斯·罗伊斯公司看到了利用遄达发动机来纠正这个问题的机会。遄达700在重量上几乎与普拉特·惠特尼公司的发动机相同,虽然它比准备用于空客A330上的通用电气公司的CF680E1重一些,但通用电气公司的发动机没能满足这种重量较大型飞机所需的推力要求。当与较小型发动机进行竞争时,为MD11客机提供动力的遄达发动机仍然显得重了一些。

在罗尔斯·罗伊斯公司开始执行德文特项目之前,董事长弗朗西斯·图姆斯认为他找到了一种解决遄达系列发动机沉重研发成本的出路。为什么不在另一制造业中购买一家正处于成熟期且在寻找投资方向的公司呢?

注 释

[1].1磅力=4.448牛。

[2].本书所提“重量”均为“质量”概念,单位为千克、吨等。

[3].1磅=0.4536千克。

[4].1英寸=25.4毫米。

[5].1英尺=0.3048米。

[6].1马力=745.7瓦。

[7].1英里=1609.344米。