推力超過13萬磅，世界上最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，售價(jià)3億，用何領(lǐng)域？

人類飛向天空的夢(mèng)想經(jīng)過了無數(shù)次失敗的嘗試，而其中最難克服的就是動(dòng)力問題。要制作出可以飛上天空的飛行器，既要克服地心引力的重力作用，又要考慮到飛機(jī)自身的重量問題。

發(fā)動(dòng)機(jī)要提供足夠的牽引力和動(dòng)力，同時(shí)自身的材料又要有足夠的強(qiáng)度來保證在巨大推動(dòng)力的作用下，飛機(jī)各部位不會(huì)發(fā)生形變和解體。這樣的問題曾經(jīng)困擾了人們幾十年的時(shí)間，但最終也被一一解決。

目前，世界上最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)GE9X所能為飛機(jī)提供的推力超過13萬磅，代表著目前世界上航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)較為先進(jìn)的水平。

“飛機(jī)的心臟”

對(duì)于一架飛機(jī)來說，飛上天空需要巨大的推動(dòng)力，而這個(gè)推動(dòng)力就要靠發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。以普通客機(jī)為例，其機(jī)身重量一般能達(dá)到百噸左右，同時(shí)還需要搭載燃油，乘客或者貨物，因此實(shí)際起飛時(shí)的重量有時(shí)甚至?xí)咏?00噸。

雖然飛機(jī)起飛時(shí)會(huì)由于外形設(shè)計(jì)的原因部分借助空氣的升力，但絕大部分動(dòng)力還是需要依靠發(fā)動(dòng)機(jī)來提供。

將飛機(jī)的前進(jìn)過程拆開來看，我們不難發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)的飛行其實(shí)包含兩個(gè)方向的力，一個(gè)是向上，指向天空，一個(gè)則是向前，指向目的地。推動(dòng)機(jī)器向前行進(jìn)的動(dòng)力系統(tǒng)已經(jīng)有了汽車的動(dòng)力系統(tǒng)可以作為部分參考，但是推動(dòng)大型機(jī)器穩(wěn)定向上卻不容易實(shí)現(xiàn)，需要極為強(qiáng)勁的動(dòng)力系統(tǒng)，這就對(duì)飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)提出了極高的要求，只有發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)越，才能提供足夠的動(dòng)力推動(dòng)飛機(jī)飛行。只不過飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究、制造和投入生產(chǎn)并不簡(jiǎn)單，有著極高的門檻，因此世界上能進(jìn)自主進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的國(guó)家寥寥無幾。

航天材料的制造需要極高的精度，一旦有所偏差，甚至只是納米級(jí)別的誤差，都很容易導(dǎo)致機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)故障，產(chǎn)生極大的安全隱患。一般情況下，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)包含十幾萬甚至幾十萬個(gè)零部件，使用壽命至少要達(dá)到上萬個(gè)小時(shí)。

無論是零部件的設(shè)計(jì)、組裝，還是材料強(qiáng)度的提升，每一項(xiàng)都要投入大量的資金和人力進(jìn)行研究。這些技術(shù)無論對(duì)哪個(gè)國(guó)家來說，都算是重要機(jī)密，當(dāng)然不會(huì)拿出來和其他國(guó)家分享。

目前，在航空裝備方面，依舊是美國(guó)牢牢占據(jù)著榜首地位，擁有五萬多項(xiàng)專利，約占全球?qū)＠倲?shù)的36%。

美國(guó)還擁有多家飛機(jī)制造公司，比如通用電氣、道格拉斯、波音公司等等，這些公司投入了大量的成本進(jìn)行科技研發(fā)，因此其技術(shù)比較先進(jìn)，產(chǎn)品性能也更為優(yōu)越，占據(jù)了大部分的國(guó)際市場(chǎng)。

飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)一般是通過渦輪扇旋轉(zhuǎn)吸引大量空氣流入，為燃料的充分燃燒提供充足的氧氣，同時(shí)在上下形成一個(gè)氣壓差，向飛機(jī)提供一部分向上的升力。燃料燃燒之后，由于高溫作用會(huì)產(chǎn)生大量氣體，將這些氣體壓縮排出之后，就形成了強(qiáng)大的可以推動(dòng)飛機(jī)飛行的動(dòng)力。燃料提供的推力大約占30%。

一般來說，正常的客機(jī)起飛根據(jù)體積和載重量的不同所需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供的推力在10噸到50噸不等，會(huì)配備2~4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣的配置油耗量也是比較大的。

飛機(jī)油耗量和燃油的裝載量與飛機(jī)大小有關(guān)，一些輕型飛機(jī)載油量可能在1噸左右，正常的民用客機(jī)燃油裝載量大約在十幾噸，而波音777X的燃油裝載量可以達(dá)到85噸左右。

當(dāng)然，正常情況下，飛機(jī)飛行的時(shí)候也不會(huì)加滿油起飛，一方面是因?yàn)橹亓考哟髸?huì)加劇燃油消耗，不劃算；另一方面主要是因?yàn)槿绻w機(jī)遇到事故，那么大量的燃油可能會(huì)被引爆形成大規(guī)模爆炸，造成二次災(zāi)害，有比較大的安全隱患。一般來說，飛機(jī)的加油量是單程航途的1.5倍，既保留了應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況的額外燃油，又能節(jié)省成本，也比較安全。

總的來說，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)使飛機(jī)能夠離開陸地起飛的核心所在，發(fā)動(dòng)機(jī)之于飛機(jī)，就像是心臟之于人體。如果能在發(fā)動(dòng)機(jī)方面取得突破，對(duì)于飛機(jī)飛行油耗的減少是極為有利的，大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠有效的提升飛機(jī)的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本，因此各國(guó)都在積極進(jìn)行研發(fā)。目前世界上推力最大的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)就是美國(guó)研制的GE9X，推力可達(dá)到61噸以上。

動(dòng)力引擎GE9X

GE9X是美國(guó)的波音公司研制的客機(jī)波音777X上所裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)，每架飛機(jī)上都配置了兩臺(tái)用來提供動(dòng)力。實(shí)際上，波音公司首先研制出了777X，然后針對(duì)飛機(jī)的構(gòu)造和具體數(shù)值計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的推力至少需要達(dá)到45.4噸。

之后有多家公司向其提供了不同的選項(xiàng)，最終波音公司選擇了通用電氣研發(fā)的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)。而波音公司在波音777X上得到的訂單已經(jīng)超過了千億美元，這在某種程度上也說明了這架客機(jī)性能的優(yōu)越性和選擇GE9X作為科技發(fā)動(dòng)機(jī)的正確性。

波音777X僅僅是飛機(jī)自身的重量就能達(dá)到247噸，最大滿載重量甚至能夠達(dá)到344噸，飛行一小時(shí)所消耗的燃油量大約在7噸左右，看起來耗油量更大，但是運(yùn)輸效率也相應(yīng)的提高了。波音777X是客機(jī)，因此對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的要求更偏向于推力和經(jīng)濟(jì)性，它們需要的是更大的載重量，更長(zhǎng)的航程，以及更低的油耗，對(duì)速度的要求反而不高。

而GE9X這款動(dòng)力引擎由于推動(dòng)力強(qiáng)大，能夠有效降低油耗。在GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)下，波音777X的爬升角度幾乎可以垂直地面，大大縮短了飛機(jī)進(jìn)入平流層的飛行距離。

GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)越性是各項(xiàng)技術(shù)突破累加的成果。比如其他發(fā)動(dòng)機(jī)壓起機(jī)的總壓比一般在40~50，而GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)中，總壓比可以達(dá)到60。這代表著該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)⒖諝鈮嚎s的更為緊密，最終向燃燒區(qū)域所輸送的氣體中也就含有更多的氧氣，可以使燃料進(jìn)行更為充分的燃燒，從而產(chǎn)生更大的推動(dòng)力。

此外，該發(fā)動(dòng)機(jī)還創(chuàng)造性地使用了陶瓷基復(fù)合材料，所能承受的工作溫度比普通合金高出260攝氏度，可以達(dá)到1300攝氏度，但是金屬密度卻只有原來的2/3，更為輕便，材料的強(qiáng)度也更大。

另外，在GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)中，通過高速旋轉(zhuǎn)促進(jìn)空氣流動(dòng)的葉片也選用了低密度、高比強(qiáng)度的TiAl基合金，其優(yōu)勢(shì)在于輕便耐用，這類材料所造的葉片比普通金屬合金重量會(huì)減輕50%，即便長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受高溫，該合金依舊可以保持較大的硬度，不易發(fā)生形變。

而且，GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)還采用了新型的燃燒器，能夠預(yù)先空氣與燃油進(jìn)行混合，提高燃燒效率，減少?gòu)U氣污染。綜合以上種種技術(shù)，GE9X在同樣的條件下的燃油消耗僅僅是上一代發(fā)動(dòng)機(jī)的80~90%，是一個(gè)相當(dāng)大的進(jìn)步。

GE9X擁有如此強(qiáng)大的動(dòng)力，離不開每一個(gè)微小的零件，這些零件有的可能很大，能達(dá)到2~3米，有些卻小到要用納米來計(jì)算。

一臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)所包含大大小小的零件共計(jì)30余萬個(gè)，造價(jià)總計(jì)4140萬美元，差不多是3億人民幣左右。30多萬個(gè)大大少小的零件精誠(chéng)合作，可以提供13萬磅的推力，也就是61噸，相當(dāng)于十幾頭大象的體重了。兩臺(tái)這樣的機(jī)器就可以推動(dòng)一架大約300噸左右的飛機(jī)飛上藍(lán)天，不得不感慨人類的智慧和創(chuàng)造力。

而裝載GE9X的波音777X也沒有辜負(fù)性能如此優(yōu)越的發(fā)動(dòng)機(jī)，到目前為止，波音777X可以看作是目前世界上最大的，同時(shí)也是運(yùn)輸效率最高的客運(yùn)飛機(jī)。

相對(duì)于其他公司所研發(fā)的飛機(jī)來說，其整體油耗降低了12%。同時(shí)，由于運(yùn)輸效率的提高和新型材料的使用，飛機(jī)零件的消耗和磨損率也有所降低，因此，飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用也有所降低，相對(duì)于同類型的飛機(jī)來說，波音777X的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用降低了大約10%左右。也因?yàn)榉N種性能的優(yōu)越性，波音777X的報(bào)價(jià)并不低，一臺(tái)飛機(jī)的報(bào)價(jià)在4億美元以上，但依舊吸引了許多國(guó)家前來下單。

盡管世界各國(guó)都在努力發(fā)展航空技術(shù)，但不得不說美國(guó)依然牢牢占據(jù)著全球領(lǐng)先的絕對(duì)地位。到今天為止，航空事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，飛上天空已經(jīng)不再是一個(gè)飄渺無垠的美麗幻想，而變成了人類的日常生活之中非常重要的組成部分。

而人類也正在不斷地研發(fā)更加先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，用更低的成本實(shí)現(xiàn)更高的效率。也正是因?yàn)橛兄@樣精益求精的堅(jiān)持和態(tài)度，人類的社會(huì)才能實(shí)現(xiàn)當(dāng)今的繁榮發(fā)展。

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