【据飞行国际网站2025 年 7 月 9 日报道】赛峰飞机发动机公司近期提交的一系列专利申请,或许透露出其与GE在CFM 国际公司中联合研发的RISE(可持续发动机革命性创新)开式转子发动机所酝酿的部分创新。
这些文件重点提及了多项技术:具有锯齿状轮廓、用于降噪的旋流回收叶片(也称为静子叶片);可“切碎”外来物碎片的防护叶片;在风扇与低压转子之间设有减速齿轮箱的优化风扇系统。
专利申请中提到,这些叶片对开式转子发动机的性能至关重要,因为它们既能“理顺” 来自风扇的气流以产生推力,又能通过回收螺旋桨下游的旋转气流,帮助减少这两个部件组合带来的整体气动损失。若没有旋流回收叶片,这种旋转气流将导致显著的气动损失,进而严重降低推力,使推进系统的效率大打折扣。
旋流回收叶片的数量应少于风扇叶片的数量,它们还能通过调整气流来适配发动机周围安装的其他部件(如吊架),以确保推进系统的可操作性和性能。这一点可通过依据静子叶片位置采用不同几何形状来实现。除此之外,叶片的形状对于最大限度降低风扇气流及其叶尖涡与旋流回收系统相互作用产生的噪音至关重要。专利申请指出,平板叶片或前缘过薄的叶片被认为存在特别大的问题。
另一项专利申请的主要目标是降噪,该申请提出在静子叶片的前缘采用锯齿状轮廓。连续排列的叶片排之间的相互作用会产生噪音排放,而开式转子设计由于没有机匣,使得这些噪音能够直接扩散到周围环境中。但专利主张,如果静子叶片的前缘采用锯齿状轮廓(这种轮廓至少应有三个齿,其中一个应呈倾斜状),就应当能够减少噪音并降低气动损失。通过在叶片尖端附近采用更多倾斜的齿,从而形成更明显的前缘后掠角,就有可能更好地消除与风扇叶片的叶尖涡在影响最显著区域相互作用所产生的负面影响。
尽管专利申请所附的插图中还显示风扇叶片的后缘也有锯齿状轮廓,但专利权利要求本身并未提及这一设计。
专利申请中提到,若噪音是开式转子设计面临的一个问题,那么外来物吸入则是另一个问题,这种发动机类型极易受到这一危险的影响。该申请提出在风扇后方、旋流回收叶片前方安装一组叶片。这些叶片会随风扇一同旋转,产生离心效应,从而切碎诸如冰块或易挥发物质等外来物,减小可能被吸入发动机核心的物质尺寸。叶片的旋转还能通过离心力将外来物推向径向外侧,使其远离主流道入口。这种叶片结构还有一个额外好处,即能够影响从转子叶片流出的气流,提升涡轮机械的性能。特别是当叶片轮廓与转子叶片的桨距相结合时,能够实现相当于可变循环的效果。
尽管RISE 设计目前官方仍仅定位为一款验证机,但其油耗较现有最先进发动机降低20% 以上,因此被大力推崇为下一代窄体飞机的推进系统解决方案。
虽然专利申请并不能保证某项技术或系统最终会应用到现役产品上,但它们确实让人们得以一窥企业认为哪些技术进步具有潜力。
有趣的是,尽管CFM 国际公司一直坚称,RISE 发动机油耗降低主要得益于开式转子设计带来的推进效率提升以及核心机热效率的改善,但赛峰的多项专利申请都提到了采用减速齿轮,以将风扇的转速与低压转子的转速解耦。
实际上,在一份题为《包含优化风扇系统的航空推进系统》的文件中,申请文件指出,使用减速齿轮是实现下一代发动机所需高涵道比的关键手段。所提出的优化风扇设计就包含这样一种减速机构,并被描述为适用于有涵道和无涵道两种情况。这种解耦降低了风扇转子的转速和压比,增加了低压涡轮提取的功率,从而提高了整个系统的推进效率。