开拓新市场的新中型飞机
在今年6月举行的巴黎航展上,波音公司公布了新中型飞机(NMA)的一个概念图。该机可以安排220~270个座位,航程为5200n mile。波音公司同时还透露,NMA将采用第五代复合材料机翼、"混合"(hybrid)机身设计和新型高效的超高涵道比涡扇发动机,其尺寸与757相当,融合了777和787的设计特征。
虽然,波音对NMA的"混合"机身的表述比较含糊,但据分析,它主要是指机身的横截面的形状,而不是指结构材料的选择。NMA的横截面或将采用将787或777的上机身与737下机身组合而成的构型。据称,在波音已经公布的一些专利设计中,有上机身采用双通道飞机主客舱,下机身则采用单通道飞机腹舱的构型方案。
波音公司确信,就像787可以在太平洋和其他区域开拓更多新的远程航线一样,NMA可以在大西洋和其他一些重要的增长区域开辟更多的新航线和新市场。根据波音公司的分析,NMA的潜在市场需求将达到4000架,是757的4倍之多。
波音公司表示,NMA的研发将要吸取787研制过程中的经验教训,而数字双胞胎(digital twin)和数字链(digital thread)将成为NMA项目的关键。在项目正式启动之前,波音已通过多学科优化设计和基于模型的系统工程,对NMA的设计、生产和试验的各个环节进行了深入而全面的分析。根据客户反馈的大量信息,波音正不断地修改NMA方案,目前的方案与最初的设想相比,已经发生了很大的改变。未来,随着NMA项目的推进,波音整个的产品研发体系也将发生根本性的改变。波音表示,NMA的生产成本将低于以往生产的任何一款双通道飞机,以实现"生产出一种兼具单通道飞机的经济性和双通道飞机的舒适性的新机型"的目标。
在巴黎航展期间,波音公司还公布了NMA的研制时间表。新项目将在2018年年底或2019年年初启动,2020年开始设计,2021-2022年开始生产零部件,2023年开始总装,2024年开始飞行试验和取证,2025年投入商业运营。
齿轮传动涡扇发动机或将成为首选
虽然NMA处于"萌芽"状态,但现在谈论发动机的选型并不算早。NMA项目能否如期投入商业运营,一款新型高效的中等推力的发动机是关键。而NMA可能会是下一个10年前半段最大的民机新项目,也是发动机制造商"志在必得"的一个项目。新发动机一旦入围,很有可能会成为空客随后推出的竞争机型的动力装置。
根据波音公布的信息,NMA的发动机的推力约为200kN,涵道比大于10∶1,总增压比大于50∶1。按照客户的提议,波音的NMA可能会像787一样,选择两款发动机作为候选动力装置,而不会像波音777X那样采用唯一一款指定的动力装置。尽管如此,NMA发动机的竞争也会十分激烈。目前,罗罗、普惠和CFM国际公司都在积极争取成为NMA的发动机供应商。
200kN的推力,高于目前单通道飞机的发动机,如CFM公司的LEAP发动机或普惠公司的PW1000G的推力,同时肯定低于现代宽体飞机的推力,如PW4000、遄达系列和GEnx的推力。因此,NMA所需的这款中等推力的发动机到底会是一款"高推力的小型发动机"还是一款"小推力的大型发动机"尚不得而知。
普惠公司表示,已经开始了高推力型"齿轮传动涡扇"(GTF)发动机的研发工作。目前,配装A321neo的PW1133G发动机的最高额定推力已经达到147kN,而NMA是普惠GTF发动机锁定的下一个目标。
罗罗公司宣布会以齿轮传动的"超扇"(UltraFan)发动机参与NMA的动力装置竞争。推力为110~450kN的超扇发动机,既可用作公务机动力装置,也可用作大型远程宽体机的动力装置。而首款生产型超扇发动机可能会是针对NMA的中等推力型。罗罗公司将于今年年底冻结超扇发动机验证机的设计。对于普惠公司宣称要用法律的手段保护其GTF发动机专利的说法,罗罗公司认为是站不住脚的。罗罗公司正在德国进行73.5kW的齿轮传动系统的测试,并称其齿轮传动技术源于对艾利逊、罗罗涡桨和涡轴发动机以及为F-35B提供的齿轮传动升力风扇的技术传承。
目前,罗罗公司除了要配合完成A330neo/遄达7000、A350-1000/遄达 XWB-97、787-10/遄达1000 TEN的取证试飞外,还要考虑英国脱欧带来的影响。因为罗罗公司的Advance和超扇发动机的基础研究大部分是通过欧盟的"清洁天空"计划完成的。虽然"清洁天空"2计划已经开始实施,英国将兑现其承诺,但英国脱欧可能会影响其对"清洁天空"3计划的承诺。因此,昂贵的发动机研发成本,是否会迫使罗罗公司和普惠公司摒弃前嫌,再次携手合作推出适于NMA的新型发动机成为人们关注的话题。
代表GE和赛峰参与NMA发动机竞争的CFM国际公司表示,将会为NMA提供推力为223kN的新型涡扇发动机,但发动机的构型仍在考虑之中。
虽然还没有明确其参与NMA竞争的新发动机将采用何种构型,但CFM国际公司的执行副总裁艾伦·派克森表示,不排除采用齿轮传动涡扇发动机构型的可能性。派克森指出,CFM国际公司在启动LEAP发动机时,提出了18种不同的技术构型。CFM国际公司似乎也不太在意普惠公司对其GTF发动机专利的保护声明,称GE公司早在20世纪70年代就与美国航空航天局(NASA)一起开展了齿轮传动发动机的概念研究,其中包括减速器构型的"安静清洁短途试验发动机"(ACSEE)计划,一些技术经过验证后已投入实际应用。