第138章 单转子、双转子和齿轮传动

上的矛盾，人们很自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在二转子发动机上又多了一级风扇转子。这样风扇、高压压气机和低压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。三个转子之间没有相对固定的机械联接。

    如此一来，风扇和低压转子就不用相互的将就行事，而是可以各自在最为合试的转速上运转。设计师就可以相对自由的来设计发动机风扇转速、风扇直径以及函道比。而低压压气机的转速也可以不受风扇的肘制，低压压气机的转速提高之后压气的效率提高、级数减少、重量减轻，发动机的长度又可以进一步缩小。

    但和双转子发动机相比，三转子结构的发动机的结构进一步变的复杂。三转子发动机有三个相互套在一起的共轴转子，因而所需要的轴承支点几乎比双转子结构的发动机多了一倍，而且支撑结构也更加的复杂，轴承的润滑和压气机之间的密闭也更困难。

    虽然三转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题，但有一家公司且对三转子发动机是情有独钟，它就是英国著名的RR公司。

    RR认为，在三转子表面的困难背后还有着巨大的好处，那就是在转子数量上的增加换来了风扇、压气机和涡轮的简化。

    比如，以RR的三转子发动机RB-211为例，与同一技术时期推力同级的双转子的JT-9D相比：JT-9D的风扇页片有46片，而RB-211只有33片；压气机、涡轮的总级数JT-9D有22级，而RB-211只有19级；压气机叶片JT-9D有1486片，RB-211只有826片；涡轮转子叶片RB211也要比JT9D少，前者是522片，而后者多达708片；但从支撑轴承上看，RB-211有八个轴承支撑点，而JT9D只有四个。

    正是三转子发动机有以上的种种优点，所以英国的RR在三转子道路上是一路走到黑。除了RB-211系列以外，Trent系列（瑞达）和目前正在研发的TrentXWB系列，也都是三转子发动机。

    除了RR以外，前苏联也是三转子发动机坚定的支持者，著名的图-160和图-22M轰炸机，以及米格-31都使用的都是三转子发动机（这里特别说明一下，米格-31除了三转子动力版外，还有一种双转子动力版，不过苏联装备的大多数米格-31，采用的都是双转子发动机，三转子动力版的米格-31是双转子米格-31的后续升级型，不过随着苏联的解体，三转子动力版的米格-31也跟苏联一样寿终正寝了，目前俄罗斯装备的米格-31全都双转子发动机）。

    三转子发动机不但结构复杂，研制成本也高得出奇，在前苏联时期，苏联军方把三转子发动机作为未来的军用标准发动机，但随着苏联的解体，继任者俄罗斯虽有技术，但没有资金来研发三转子发动机了，所以三转子发动机在俄罗斯基本上算是被放弃了。（RR就是因为开发三转子把自己搞得破产，最后被英国政府收为国有。）

    SU-27知道吧，它上面装备的AL-31涡扇发动机其实是过渡性的发动机，苏联政府真正打算的是，三转子发动机才是SU-27系列的标准制式发动机，可惜这种发动机只研发到一半，苏联就解体了，然后这种发动机就被永远的封存，研制队伍也被解散，AL-31就一直使用到今天，后来又推出了后续型号AL-41，也就是著名的117S，SU-35的动力系统。

    美国对三转子发动机也有过研究，但并不是特别积极，像PW和GE都不掌握三转子技术，坚持走在双转子路上，唯一掌握三转子技术的只有威廉姆斯集团一家，不过他们生产的三转子发动机功率都很小，总功率还不到4KN（千牛）），与RR的没法比，RR的三转子功率最大，可以做到300KN以上。

    21世纪，随着人们对环保意识的增强，欧美对航空发动机的各项排放要求也越来越苛刻，传统的双转子发动机渐渐的不能适应需求了。

    要解决这一矛盾，好像除了用三转子，就再也没有其他更好的办法了，于是在21世纪的初期，有相当长的一段时间，三转子发动机被认为是未来的发动机。

    但PW改变了这一切，他颠覆的人们的认知，提出了GTF方案。

    GTF是齿轮传动发动机的英文简称，它是传统双转子发动机的一种衍生型，其不同之处在于发动机风扇与低压涡轮转子之间加装了减速齿轮传动系统，具体位置位于风扇转子之后；通过该齿轮系统的变速衔接，可以使风扇和涡轮在各自最优工作转速情况下运转，从而达到三转子或多转子发动机的效果。

    这项传动系统最早是由美国加特莱公司（就是后来的霍尼韦尔公司的前身）提出的，在1969年，加特莱公司推出了世界上首台齿轮传动发动机TFE731，不过受限于当时的材料技术和加工工艺，以及齿轮传统系统设计的复杂性，在很长的一段时期，齿轮传动发动机一直无法做大，而人们也一直认为齿轮传动发动机只适用于中小型发动机。

    直到普惠的PW1000G系列诞生，才打破了人们的这一认知。

    当初李怡炫决定进入航空动力领域时，也考虑过到底是往三转子方向发展，还是往齿轮传动方向发展？经过将近一年的思考后，李怡炫最终是选择了齿轮传动。

    齿轮传动系统对减速箱的要求非常高，不但设计复杂，对材料和加工工艺的要求同样很高。

    PW的做法是使用行星斜齿圆柱齿轮，但材质选用的是表面硬化处理的高强度的合金钢，为了承受风扇巨大的离心力，PW对齿轮用的是锻造工艺，虽然成功解决了大推发动机风扇的传动问题，可是缺点也同样明显，就是发动机的整体重量过重，使得齿轮发动机的节油优势被抵消了很多。

    于是为了减轻重量，李怡炫在参考了大量的31世纪的航空技术资料后，决定发展金属陶瓷齿轮技术，为此他不惜花费重金从31世纪买来了大量的有关陶瓷齿轮的工艺技术资料，并在上百名的机器人设计师和工程师的帮助下，经过一年的艰苦努力，终于攻克了金属陶瓷行星斜齿圆柱齿轮传动系统所有的技术难题。

    李怡炫是在刚刚参观完加拿大普惠公司后得到这个消息的，他原本打算在加拿大再留几天，得到这个消息后就再也坐不住了，就直接乘飞机回了香港。

    齿轮传动系统研发成功，齿轮涡扇发动机的开发自然就会提上研发日程，他必须得回去主持。