RB211是羅爾斯羅伊斯股份有限公司生產的,推力介于37400-60600磅(166-270千牛)之間的高涵道比渦輪風扇發(fā)動機家族。最初發(fā)展的目的是做為洛克希德·馬丁公司的洛歇L-1011(三星式客機)的動力裝置,從1972年開始隨著三星飛機的投入使用而開始服務,并且是該型飛機唯一的動力來源。研究RB211所花去的巨額資金使得羅爾斯羅伊斯有限公司于1971年破產,而之后被女王陛下政府國有化才使得公司能夠生存下來。
它是第一款三定子和轉子渦輪發(fā)動機,這也使得勞斯萊斯汽車有限公司在航空器發(fā)動機領域才能夠由一個小玩家變成世界級的競爭者。20世紀90年代,RB211被其概念的繼承者遄達系列發(fā)動機(Trent)所取代。
系列介紹
20 世紀 60 年代末,隨著寬體客機的出現(xiàn),羅爾斯·羅伊斯公司開始為洛克希德·馬丁公司的 L-1011 ( TriStar )客機發(fā)展 RB211 發(fā)動機。該發(fā)動機采用獨特的三轉子渦輪風扇發(fā)動機概念,羅爾斯·羅伊斯公司為此投入巨額資金,但這種發(fā)動機的發(fā)展并不順利,并導致羅爾斯·羅伊斯公司陷入了財務危機并最終破產,于 1971 年被收為國有。(到 1987 年,羅爾斯 · 羅伊斯公司重新歸為私有)隨后的破產改組,政府將航空發(fā)動機部分獨立出來,其重新恢復生機。 RB211 發(fā)動機系列對此前產生的問題經過不斷改進后也逐漸受到市場的歡迎,三定子和轉子的特點也得以顯現(xiàn),可使發(fā)動機的機械簡化,與同級別發(fā)動機相比,具備更少的級數、更少的組成零件及簡單的系統(tǒng),可靠性較高,也有利于日后的維護。
誕生過程
背景
在1966年,美國航空宣布他們需要一種座英里成本更低的新型雙發(fā)中短程客機。而飛機制造商們希望能再有至少一家東航浙江公司贊同這種主意,他們才進行開發(fā)。恰好美國東方航空對此也有興趣,不過他們希望這種新飛機擁有更長的航程,而在那個時代,對于這種長航程客機的必須使用三發(fā)來滿足冗余度的需求。其他航空公司也還是對三發(fā)的客機感興趣。洛克希德·馬丁公司和道格拉斯飛機公司各自推出了自己的新型飛機:洛歇L-1011三星電子飛機和麥道DC-10。這兩款飛機都是300座級三發(fā)寬體雙通道,能橫跨美洲大陸的中遠程客機。
這些新型飛機都需要新發(fā)動機。而這個時期發(fā)動機技術取得了極大的進步,即從低涵道改為高涵道。這使得發(fā)動機可以提供更大的推力,并且更加省油,更加安靜。勞斯萊斯汽車有限公司曾經想發(fā)展一種推力為45000磅(200千牛)的新型發(fā)動機來用在升級版的三叉戟客機上,即RB178,不過失敗了。這項計劃在后來又發(fā)展為為空客A300提供動力的,推力為47500磅(211千牛)RB207,不過后來取消了。于是羅爾斯·羅伊斯就專心進行它的RB211研發(fā)計劃。
于此同時,羅爾斯·羅伊斯還在進行它的三定子和轉子渦輪發(fā)動機的研究。這種發(fā)動機被認為可以提供更高的工作效率。這種配置下,渦輪發(fā)動機中有三組不同的渦輪,分別驅動三組不同的壓氣機,以不同的速度旋轉。這種情況下,不同的壓氣機都可以工作在最佳轉速。不過三轉子的設計雖然更加緊湊和堅固,但是其復雜的結構也增加了制造維護的難度。這時有好幾種三轉子的設計正在進行,包括用來取代斯貝發(fā)動機的,設計推力在10000磅(44千牛)的RB203。
設計
在1967年6月23日,勞斯萊斯汽車有限公司向洛克希德·馬丁公司提供了為L-1011三星電子飛機設計的RB211-06型發(fā)動機的設計。這種新發(fā)動機可以提供33260磅(147.9千牛)的額定推力,并且使用了很多發(fā) 動機的新技術:源自RB207的可以提供大功率的高涵道比設計,以及源自RB203的三定子和轉子設計。除此之外,也有一些全新的技術。風扇就是使用全新的,被稱作“海菲爾(hyfil)”碳纖維復合材料制成。這樣的節(jié)省的重量和全用金屬制成的風扇相當,從而增大了發(fā)動機的推重比,這是一個很大的優(yōu)勢。勞斯萊斯汽車有限公司公司承諾在1971年將RB211投入使用,盡管他們知道要在這么短的時間內增添這么多新技術是一項挑戰(zhàn)。
洛克希德·馬丁公司認為這種新發(fā)動機的使用會讓洛歇L-1011與麥道DC-10相比具有很大的優(yōu)勢。然而,道格拉斯飛機公司在1967年10月也同樣收到了羅爾斯·羅伊斯請求讓DC-10裝上推力為3400磅(157千牛)的RB211-10型發(fā)動機的建議。緊隨其后的就是一場場激烈的談判,既在飛機制造商洛克希德公司和道格拉斯公司之間,也在發(fā)動機提供方勞斯萊斯汽車有限公司、GE和普惠之間,還在美國的各大東航浙江公司之間。在這期間,價格越談越低,推力越報越高。在1968年年初的時候,羅爾斯·羅伊斯能提供推力40600磅(181千牛)的RB211-18。而最后1968年3月29日,在收到94架L-1011訂單之后,洛克希德·馬丁公司決定選用羅爾斯·羅伊斯公司的RB211-22發(fā)動機,并訂購了150對。
測試
RB211的復雜使得它的開發(fā)和測試耗時很長。1969年秋天,在努力滿足性能要求的情況下,勞斯萊斯汽車有限公司不得不承認,發(fā)動機推力不足,并且超重,而且油耗過高。這種情況還在進一步惡化。1970年5月,在對海菲爾制成的風扇進行的測試中,沒有通過鳥擊測試。幸好羅爾斯·羅伊斯為了研究了一種鈦葉片,作為海菲力的替代品。不過這意味著額外的成本和更大的重量。這也帶來了技術上的問題。人們發(fā)現(xiàn)這些鈦坯料只有一面的質量滿足風扇葉片的制造要求。
到了1970年9月,勞斯萊斯汽車有限公司向女王陛下政府報告,RB211的開發(fā)已經花掉1.703億英鎊——幾乎是原計劃的兩倍。此外,RB211的制造成本預估已經超過230375英鎊該項目正在進入危機。
系列產品
RB211-22系列
??三定子和轉子
??5.0的高涵道比
??單級寬弦風扇
??七級中壓壓氣機
??六級高壓壓氣機
??單級高壓渦輪
??單級中壓渦輪
??三級低壓渦輪
RB211-524系列
??三轉子
??4.1 - 4.3的高涵道比
??單級寬弦風扇
??七級中壓壓氣機
??六級高壓壓氣機
??18(G/H-T是24)噴嘴的單環(huán)形燃燒室
??單級高壓渦輪
??單級中壓渦輪
??三級低壓渦輪
RB211-535系列
??三定子和轉子
??4.3-4.4的高涵道比
??單級寬弦風扇
??六級中壓壓氣機
??六級高壓壓氣機
??單級高壓渦輪
??單級中壓渦輪
??三級低壓渦輪
-535E4不但使用了新型中壓壓氣機,而且率先使用了寬弦無凸肩(凸臺)空心葉片,這使得風扇氣動效率有所提高,并降低了生產成本。除此之外,它也使用了許多新材料,比如使用在高壓壓氣機和風扇上的TC4,使用在發(fā)動機短艙上的碳纖維復合材料。而其后的發(fā)動機又配備了一些來自-524系列的新功能,比如FADEC。
性能參數
參考資料 >
羅爾斯·羅伊斯商用航空發(fā)動機剖視圖大全.澎湃新聞.2024-04-20
8款大受歡迎的渦扇發(fā)動機,來認識一下吧.澎湃新聞.2024-04-20