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探秘航空制造巨头罗尔斯·罗伊斯

日期: 2016-03-27
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这个由BBC拍摄的纪录片很棒,详细介绍了世界三大航空发动机生产厂商——英国罗尔斯罗伊斯航空发动机的制造过程,如果有的网友不熟悉它的名字,你们一定熟悉它的另一个译名,劳斯莱斯。航空发动机是这个公司的主业。看完这个片子,你一定能理解为什么航空发动机是工业皇冠上的明珠,尽管连朝鲜都能发射卫星,但世界上只有三家能生产高性能航发的企业。GE,罗罗,普惠。航发更多的靠工业的基础,厚积薄发,还有时间和技术的积累。因为航发太需要可靠性了,从这个角度讲,航空要比航天复杂得多得多得多。航空强的国家(地区)工业一定强,但是航天强的就不一定了。

 “美国国家发展计划”中关于航空发动机有这样一段描述:航空发动机是一个技术精深得使新手难以进入的领域。它需要国家大量的投入和长期的经验积累,并加以保护。美国国防部将航空发动机列为国防关键技术的第二位,航空发动机占据了美国国防科技战略的核心位置。英、俄、法等国均通过明确立法将航空发动机产业列为优先发展的战略性产业,并长期投入巨大的人力、物力、财力来巩固其航空发动机战略性产业的国际领先地位。



航空制造巨头罗尔斯·罗伊斯探秘

罗尔斯·罗伊斯还是劳斯莱斯?
  每次提到罗尔斯·罗伊斯,都会被很多人问,不是叫劳斯莱斯吗?的确,罗尔斯·罗伊斯的英文即Rolls-Royce,与众所周知的豪华车品牌劳斯莱斯一样,标志也是两个R。追溯历史渊源,罗尔斯·罗伊斯和劳斯莱斯是一家公司,是1906年由亨利·莱斯和查尔斯·劳斯创建。最初罗尔斯·罗伊斯是生产汽车的,从1914年开始制造飞机发动机,1920年代末,航空发动机成为罗尔斯·罗伊斯最主要的业务。1931年,罗尔斯·罗伊斯收购了其在大萧条中陷入财政困难的对手宾利,此外罗尔斯·罗伊斯还为二战时的英国生产装甲车。也就是说,很早以前,罗尔斯·罗伊斯是包括罗尔斯·罗伊斯发动机、劳斯莱斯汽车、宾利汽车三个公司。
  1980年,劳斯莱斯汽车被武器公司Vickers收购。1998年,Vickers将劳斯莱斯汽车业务出售给宝马,有趣的是,宝马最初是一家飞机制造公司,而宾利继承了罗尔斯·罗伊斯汽车部门被大众公司收购,但是不得使用劳斯莱斯的商标。至此,罗尔斯·罗伊斯公司则成为专业从事涡轮发动机的英国公司,尤其是在飞机发动机领域,市场占有率在世界上仅次于GE,成为世界上著名的三大航空发动机制造商之一(另一个是普惠)。罗尔斯·罗伊斯出售的劳斯莱斯这个品牌也引发了大众和宝马的争夺,可见这个品牌的影响力之大,这也是因为豪华车领域的佼佼者,导致了劳斯莱斯反倒比罗尔斯·罗伊斯这个名字响亮知名的多。
罗罗公司厂区指示牌
  罗尔斯·罗伊斯总部外观无明显航空印迹
  2014年范堡罗航展期间,新浪航空报道团队来到了位于伦敦北部小城德比,实地探访了罗尔斯·罗伊斯公司的总部,深入了解这家企业如何一手将自己打造成几乎与人类航空史同龄的航空制造业巨头。值得一提的是,罗罗工作人员介绍,这也是近十年来第一次有中国的媒体进入罗罗总部参观。
  罗尔斯·罗伊斯总部位于德比的南部,刚刚到达时仅仅从外观尚无法分辨出这家企业与航空发动机有多少联系。实际上,真正走到罗尔斯·罗伊斯总部内,也无法从外观直接知道一些航空的印迹,罗尔斯·罗伊斯生产的是精密的航空发动机,不同于波音或者空客工厂,厂区外就能够一眼看到硕大的飞机机身。这些发动机都是在厂房内组装生产,完成后交付给用户,而不太容易在室外见到发动机。
  每天一台遄达发动机出厂
  首先,我们来到发动机总装车间。进入厂区之前,所有人被要求戴上防护眼镜。这也是通常进入制造厂房参观的要求,为了防止有油液溅入眼睛,在记者探访波音或者霍尼韦尔总部参观时也有类似的硬性要求。此外,罗尔斯·罗伊斯还要求每位记者换上特殊的工装鞋,一种类似军靴厚度的鞋子,用来保护脚不会因为异物跌落而砸伤脚面。参观之前,所有记者已经被要求提供自己所穿鞋号。
  进入厂房内不允许拍照,严格按照规定线路参观,不能靠近正在装配的发动机。在巨大的厂房中,可以见到遄达系列发动机竖立在每个工位上。平时所见的航空发动机要么是吊在飞机机翼上,要么是维修中平放在推车上,记者第一次见到尚未完工的发动机是竖立在地面。四块巨大的工作台围裹着发动机,工人们在工作台上组装发动机零件、管路、线路等。
  我们首先看到的是遄达1000型发动机,这是专门为波音787生产的发动机,单台推力超过5万磅,由18000个独立部件组成。遄达系列发动机已经成为继RB211之后,又一著名的三转子发动机。
  特别有意思的是,遄达(Trent)一词并不是罗尔斯·罗伊斯创造发明的,而是德比附近一条河流的名字。罗尔斯·罗伊斯所有的发动机都是以河流的名字命名,此前的斯贝发动机也是德比的一条河流。
  遄达1000型发动机已经在波音787飞机上成功使用,该型发动机每个发动机叶片在起飞时承受90吨的负荷?,相当于每个叶片末端悬挂9辆伦敦巴士。
罗罗遄达发动机风扇负荷
  它的风扇直径达到112英寸,相当于协和客机的机身。
遄达风扇直径超过协和客机机身
  就是这么一个大家伙,能够推动重达200吨的波音787在天空飞行15700公里,而自身重量仅仅只有5.5吨——三辆家用轿车的重量。记者获悉,在罗罗总部厂房里,每个工作日就可以生产一台超过35000个部件的遄达发动机,其产能效率之高可见一斑。
  令人叹为观止的发动机试车台
  此行之前,记者最期望的是能够参观航空发动机的试车台,见识一下每秒吸入1.25吨空气的发动机试车起来是有多震撼。这次我们首先进的是试车台监控室,几位工程师通过屏幕监控着一台正在试车的发动机状态,屏幕边有一台迷你的小喇叭,收录着发动机运转的声音。除此之外,再也没有任何线索,让你把一台功率与68辆一级方程式赛车相当的三转子涡轮风扇发动机高速运转联系起来。我上前询问测试工程师,发动机试车台在哪?他告诉我,就在墙壁那边不到你10英尺的距离外,而我所在的地方居然察觉不到一丝声音和一点点地面的震动。
罗罗58号试车台
  见我还是很怀疑,罗尔斯·罗伊斯的工程师带着我们来到58号试车台厂房内,进入了可以容纳6台发动机,并且可以同时测试2台发动机试车的厂房内。巨大的厂房可以看到有2台发动机正在做测试安装,并无异常。这时,他带我们一行人来到一个标注着4字的大门前,指着这堵混凝土构筑的大门说:现在,这里面就正在进行着一台遄达1000发动机的试车。我们一行人手摸着大门,把耳朵贴近墙壁,感觉不到任何震动,也听不到任何声音。这和我一直以为发动机试车要戴着耳塞也不能屏蔽轰鸣声的印象产生了强烈的对比。
  给我震撼的恰恰不是发动机轰鸣声,而是毫无声响。一台能够推动200吨飞机起飞的发动机在我一墙之隔的厂房里以每秒200转的速度运转,我却一点声音都听不见。仅从这测试厂房的隔音技术来看,就对其先进的科技叹为观止了。
  未来发动机技术
  参观完试车台,罗尔斯·罗伊斯市场经理则开始给我们详细介绍了遄达系列发动机及未来发动机。遄达发动机是由罗尔斯·罗伊斯发明的世界上第一种三转子发动机RB211发展而来。当年研究RB211所花去的巨额资金使得罗尔斯·罗伊斯在1971年破产,而之后被英国政府国有化才得以生存下来。但是RB211的问世,也成功使得罗尔斯·罗伊斯一举奠定了发动机制造三巨头之一的地位。
  遄达系列发动机概览

遄达系列发动机概览

发动机型号静态推力(磅力)基本发动机重量(磅)推力/重量比长度(吋)风扇直径(吋)投入服务年份应用机种
遄达55353,00010,4005.115497.42003空中客车A340-541
遄达55656,00010,4005.415497.42002
空中客车A340-542
空中客车A340-642
遄达56060,00010,4005.7615497.42002
空中客车A340-643
遄达60065,00010,4006.315497.4未被使用
未被使用
遄达76867,50010,5506.415497.41996
空中客车A330-341
遄达77271,10010,5506.715497.41995
空中客车A330-342
遄达772B71,10010,5506.715497.41995
空中客车A330-243
空中客车A330-343
遄达87575,00013,1005.71721101996
波音777-200
遄达87777,00013,1005.91721101996
波音777-200
遄达88484,00013,1006.41721101997
波音777-200ER
遄达89090,00013,1006.91721101998
波音777-200ER
遄达89292,00013,1007.01721101997
波音777-200ER
波音777-300
遄达89593,40013,1007.11721102000
波音777-200ER
遄达8104104,00014,4007.2172110未被使用
LW2012-211ER
遄达8115115,000不明不明172120未被使用
LW2012-284LR
遄达97075,15213,8425.41791162007
空中客车A380-841
遄达970B78,30413,8425.61791162009
空中客车A380-841
遄达97276,75213,8425.51791162009
空中客车A380-842
遄达972B80,23113,8425.8179116有待确定
空中客车A380-842
遄达97780,78113,8425.8179116有待确定
空中客车A380-843F
遄达977B83,83513,8426.0179116有待确定
空中客车A380-843F
遄达980-8484,09813,8426.0179116有待确定
空中客车A380-941
遄达1000-A63,80011,9245.41601122008
波音787-8
遄达1000-C69,80011,9245.91601122008
波音787-8
波音787-9
遄达1000-D69,80011,9245.91601122008
波音787-8
波音787-9
遄达1000-E53,20011,9244.51601122010
波音787-3
遄达1000-H58,00011,9244.91601122008
波音787-3
波音787-8
遄达1000-J73,80011,9246.21601122010
波音787-9
遄达1000-K73,80011,9246.21601122010
波音787-9
遄达 XWB-7575,000/79000???1182014
有待确定A350-800XWB
遄达 XWB-8484,000???1182013
有待确定A350-900XWB
遄达XWB-9393,000???1182015
有待确定 A350-1000XWB
  在1990年八月首次运转的遄达700系列是遄达系列成功走向商业运营的标志。而在最新型的波音787、空客A380、空客A350上,遄达发动机的市场份额达到了40%。同时遄达XWB成为空客A350飞机的唯一动力来源,也就是说,没有其他发动机制造商参与这款空客最新客机的竞争。目前,已经有超过1400台遄达XWB发动机的订单。
A350采用的唯一动力即遄达XWB发动机
  遄达XWB发动机燃烧室采用了陶瓷涂层,燃烧室温度达到2000℃,是熔岩温度的两倍,太阳表面温度的1/3。同时,这款发动机的油耗比传统发动机降低了10%,这意味着仅燃油一项,就可以让航空公司每架飞机每年节省成本250万美元,这无疑是罗尔斯·罗伊斯说服航空公司选择遄达系列发动机的主因之一。
  就在我还惊叹于遄达系列三转子发动机及高节油性能的时候,罗尔斯·罗伊斯工程师给我们展现了未来发动机的新趋势,那就是没有高压涡轮的UltraFan发动机技术。“UltraFan™”设计,是一种带有可变螺距风扇系统的变速设计,所采用的技术有可能于2025年投入应用,油耗和排放比第一代遄达发动机降低至少25%。
罗罗展现未来发动机技术
  · 新型发动机核心结构——能最大程度地提高燃油效率、降低排放
  · CTi风扇系统——碳/钛合金风扇叶片和复合材料机罩,使每架飞机的重量降低高达1,500磅,这相当于在不增加成本的前提下多承载七名乘客。
  · 先进的陶瓷基复合材料——能在涡轮达到高温时更有效运转的耐热组件
  · UltraFan™的变速设计,将为未来的大推力、高涵道比发动机提供有效动力。
  一个以三转子闻名于世的发动机制造商,革命性的去掉了高压涡轮,而采用变速箱来替代传动轴推动发动机风扇的旋转,可以想象罗尔斯·罗伊斯在发动机制造领域的投入。罗尔斯·罗伊斯民用大型发动机部总裁Eric Schulz曾表示:“作为创新者,虽然我们已经占据了领先地位,但也绝不能止步不前。我们已将自己的视野投向未来几十年,并为满足客户需求积累了大量的新技术。我相信我们的发动机设计战略将确保我们能够助力全球航空业的未来发展。”据了解,罗尔斯·罗伊斯每年为航空和非航空业务的研发斥资达到10亿英镑!
A350飞来德比向罗罗致敬
  空客A350从范堡罗航展现场赶来致谢
  参观即将结束时,发生了一个有趣的小插曲。罗尔斯·罗伊斯的工作人员告诉我们,下午15:40分,正在范堡罗航展做飞行表演的空客A350飞机将会飞来德比,在罗尔斯·罗伊斯总部上空绕飞盘旋,以表示对罗尔斯·罗伊斯提供发动机的感谢。
  这还是记者第一次知道空客与罗尔斯·罗伊斯之间有这样一种细腻又美好的互相致敬的感谢方式。首次参观罗尔斯·罗伊斯的新浪航空媒体团也有幸见证了这一时刻,罗尔斯·罗伊斯员工走出办公室,三三两两聚在大楼四周,随着引擎的轰鸣声,空客A350优美的身姿从大楼一侧缓缓出现,一共低空绕飞了两圈,并摆动机翼以示致敬。、
  这让我想起参观英国科学博物馆航空馆中的一件藏品上写的一句话:The engine that saved Britain。而这台发动机就是梅林发动机,正是罗尔斯·罗伊斯二战期间最著名的产品,飓风和野马战斗机均配备这款发动机。某种意义上说,罗罗拯救了英国。


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