羅羅公司原有的發展計劃,初期的遄達家族有三個系列:遄達600、 遄達700和遄達800三個系列的核心機部分基本相同遄達600、 遄達700 和遄達800分別是為用於麥道MD-11、 波音767-400ER、空客A330和波音777等客機要求而研製,每個型號中又有若干個推力級別不同的二級序列發動機,例如遄達600中有665、668遄達700中有768、772遄達800中有871、882等。
二級序列發動機的編號中的第一位表示其所屬的系列,如「6」為遄達600,「7」為遄達700等;編號中的後兩位數字表示其推力為該兩位數 ×103lbf(磅力)如遄達665,其推力為65000lbf。
遄達700是遄達家族系列中的最初三個系列之一,是羅羅公司遄達發動機家族中的第二個成員,在遄達600系列發動機項目終止後成為遄達發動機家族中投入商業運營的第一個成員,是羅羅公司產出的高效低噪航空發動機。
遄達700於1992年7月第一次台架試車於1994年1月取證1995年3月投入商業運營遄達700目前有以下二級序列發動機:
遄達768推力為300kN(67500lbf);
遄達772推力為316kN(71100lbf);
遄達772B推力為316kN(71100lbf);
遄達700用於驅動空中客車的A300-200和A330-300飛機;並占有超過40%的A330市場。推力為300.6~316kN(67200~71100lbf)。
遄達700的技術特點概述:遄達700也是在RB211-524G基礎上發展而來,與RB211-524G/H相比,遄達700的涵道比由4.78增大到5.24,提高了推進效率, 使耗油率降低1.3%;總壓比由27.8 提高到32.9,提高了熱效率,也使耗油率降低13%;加上部件效率的提高,最終,使遄達700的耗油率比RB211-524G/H的低4.8%左右。
遄達700引入了第三代寬弦風扇、發動機全權限數字式電子控制 (FADEC)系統、三維氣動設計和其他眾多創新設計。
新的單元體化設計高壓系統使發動機的性能更加優越,壽命更長。
遄達700的涵道比達5.0,具有1級風扇、8級中壓壓氣機、6級高壓壓氣機、1級高壓渦輪、1級中壓渦輪和4級低壓渦輪(1)。
目前遄達700系列發動機中有4個型號,即遄達768遄達,770遄達,,772與遄達775,它們的結構完全一樣,只是推力稍有不同而已。
圖1:遄達700航空發動機剖視圖
遄達700發動機的設計特點
(1) 三轉子結構同遄達600
另外,轉子長度相對短,剛性好,有利於性能保持。
(2) 風扇葉片
RB211-535E4與RB211-524G/H發動機的風扇葉片採用了無凸肩、寬弦與帶蜂窩芯部的夾層結構設計,具有氣動損失小、效率高、流通能力大、重量輕、 抗外物打擊能力強、外來物進入核心機少、以及抗振和抗顫振性能高等特點。
遄達700發動機的風扇葉片繼承了這種葉片的結構設計思想,並做了較大的改進,其芯部從葉尖到葉根採用了鈦合金板料做的整體的三角形框架結構,取代了原來採用的鈦合金蜂窩結構。
遄達700發動機風扇葉片的葉根與遄達600發動機相同,採用了圓弧形榫根。
(3) 凱芙拉 (Kevlar) 包容環
遄達700發動機風扇的包容環採用了類似RB211-535E4的結構,但做了改進。在鋁合金的環形殼體上纏繞多層用凱芙拉材料織成的條帶,然後用環氧樹脂包覆。
為了減輕鋁合金殼體的重量而又使其具有一定的剛性,殼體上縱橫交錯地銑出多道凹槽,形成具有格柵的薄機匣,稱之為 「等格柵鋁環」。這種新的包容環既有較好的剛性,又具有足夠的韌性,其重量比RB211-535E4的包容環要輕35% 比RB211-22B用鋼做的包容環要輕55%。
(4) 中壓壓氣機
與RB211-524G/H相比,遄達700發動機中壓壓氣機做了以下修改:
(a) 加大了氣流量;
(b) 增加了1級以減小級載荷,提高效率;
(c) 採用了三排可調靜子葉片。
整個中壓壓氣機轉子用鈦合金焊為一體;後2級工作葉片採用了正交設計,即葉片做成與氣流方向垂直,但與輪盤間有一夾角,以提高效率 。
所有工作葉片和前3排可調靜子葉片用鈦合金製造,3~7級靜子葉片用鋼製造,第8級靜子葉片用Incol718鎳基高溫合金製造。
圖2、遄達700中壓壓氣機後2級正交葉片
(5) 高壓壓氣機
高壓壓氣機轉子用IMI834高溫合金焊接成一整體,成為全鈦轉子,這是遄達700發動機中很有特色的設計。全鈦轉子是指盤和鼓環採用鈦合金,但裝在上面的工作葉片並非全是鈦合金的。如在遄達700發動機高壓壓氣機轉子上,1~3級工作葉片用鈦合金製成,4~6 級工作葉片用Incol718鎳基高溫合金製成。
高壓壓氣機轉子採用全鈦轉子可減輕發動機的重量。遄達700發動機高壓壓氣機轉子後3級的外環採用了低膨脹係數的Incol718鈦合金製成。在靜子葉片與外環間嵌有熱容量較大的隔熱材料襯環,以控制機匣溫度,提高被動間隙控制能力,使葉尖間隙在工況瞬變中變化不大。這種被動間隙控制技術在所有遄達系列發動機中得到了應用。
(6) 燃燒室
遄達700發動機的燃燒室為低排污設計,屬於羅羅公司研發的第五階段燃燒室
(Phase 5 Combustor)如圖3所示。所採用的主要減排措施為:減小火焰筒總的面積30%,而加大頭部主燃燒區容積32%。前者可降低氮氧化物 (NOx)排放量 後者