勞斯萊斯RB211

勞斯萊斯RB211之間的高涵道比渦輪風扇發動機家族。最初發展的目的是做洛克希德L-1011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，並且是該型飛機唯一的動力研究RB211所花去的鉅額資金使得勞斯萊斯有限公司在1971年破產，而之後被英國政府國有化使得公司能夠生存下來。RB211在1990年代被其概念的繼承者遄達系列發動機所取代，其繼承RB211的遺產，成為了業界最領先的發動機之一。歷史.背景.在1966年，美國航空宣佈他們需要一種座英里成本更低的新型雙發中短程客機。而飛機制造商們希望能再有至少一家航空公司贊同這種主意，他們才進行開發。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，對於這種長航程客機的必須使用三發來滿足冗餘度的需求。其他航空公司也還是對三發的客機感興趣。洛克希德和麥克唐納-道格拉斯公司各自推出了自己的新型飛機：L-1011三星飛機和DC-10。這兩款飛機都是300座級三發寬體雙通道，能橫跨美洲大陸的中遠端客機。這些新型飛機都需要新發動機。而這個時期發動機技術取得了極大的進步，即從低涵道改為高涵道。這使得發動機可以提供更大的推力，並且更加省油，更加安靜。勞斯萊斯曾經想發展一種推力為45000磅RB207，不過後來取消了。於是勞斯萊斯就專心進行它的RB211研發計劃。於此同時，勞斯萊斯還在進行它的三轉子渦輪發動機的研究。這種發動機被認為可以提供更高的工作效率。這種配置下，渦輪發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，但是其複雜的結構也增加了製造維護的難度。這時有好幾種三轉子的設計正在進行，包括用來取代、設計推力在10,000磅的RB203。設計完成.在1967年6月23日，勞斯萊斯向洛克希德公司提供了為L-1011三星飛機設計的RB211-06型發動機的設計。這種新發動機可以提供33260磅”碳纖維複合材料製成。這樣的節省的重量和全用金屬製成的風扇相當，從而增大了發動機的推重比，這是一個很大的優勢。勞斯萊斯公司承諾在1971年將RB211投入使用，儘管他們知道要在這麼短的時間內增添這麼多新技術是一項挑戰。洛克希德公司認為這種新發動機的使用會讓L-1011與DC-10相比具有很大的優勢。然而，麥道公司在1967年10月也同樣收到了勞斯萊斯請求讓DC-10裝上推力為34000磅的RB211-18。而最後1968年3月29日，在收到94架L-1011訂單之後，洛克希德公司決定選用勞斯萊斯公司的RB211-22發動機，並訂購了150對。開發和測試.RB211的複雜使得它的開發和測試耗時很長。雖然RB211早於1969年已裝上維克斯VC-10試飛平臺並進行試飛，但在同年秋天，在努力滿足效能要求的情況下，勞斯萊斯不得不承認，發動機推力不足，並且超重，而且油耗過高。這種情況還在進一步惡化。1970年5月，在對海菲爾製成的風扇進行的測試中，沒有透過鳥擊測試。幸好勞斯萊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。人們發現這些鈦坯料只有一面的質量滿足風扇葉片的製造要求。到了1970年9月，勞斯萊斯向英國政府報告，RB211的開發已經花掉1.703億英鎊——幾乎是原計劃的兩倍。此外，RB211的製造成本預估已經超過230375英鎊該專案正在進入危機。破產和低迷.在1971年一月，勞斯萊斯已經資不抵債。由於它的戰略重要性，1971年2月4日，該公司由當時愛德華·希思的保守黨政府的國有化，允許其完成RB211的發展。不過這嚴重危害到了洛克希德公司L-1011的計劃。此時，沒有政府援助的洛克希德處於弱勢地位。英國政府要求美國政府擔保洛克希德完成L-1011計劃的銀行貸款。因為萬一本身被困難削弱的洛克希德的L-1011專案失敗的話，RB211的市場將會化為泡影。儘管有一些反對的聲音，美國政府仍承諾提供保障。1971年5月，一個被稱叫作“勞斯萊斯有限公司”的新公司建立，接收了原勞斯萊斯的資產和債務，並且和洛克希德簽訂了一份新合同。這份新合同取消了延遲交付的違約金，並且每臺發動機的價格提高了110000英鎊。被任命來搶救勞斯萊斯的董事會新主席，肯尼斯·基思，說服斯坦雷·胡克出山繼續工作，出任技術總監。他領導一群退休工程師來解決RB211-22研製過程中面臨的問題。在比原計劃延遲了大約一年的1972年4月14日，發動機取得了型號合格證。而在當月26日，美國東方航空第一架L-1011投入商業運營。挽救了勞斯萊斯的胡克在1974年被授予了爵士爵位。因為主要精力投入了保證發動機效能，剛開始投入運營的RB211的初始可靠性不如當初的預期，而後來交貨的RB211-22B型的效能指標甚至比早先交貨的-22C型還低。經管RB211最終釋出，但由於L-1011的失敗以及搭載RB211的波音747銷量不佳。RB211在1970年代一直處於嚴重虧損狀態，甚至導致勞斯萊斯公司差一點被迫關門。挽救與接替.1980年，波音757正式宣佈將預設搭載RB211。這一大賣最終拯救了RB211專案，勞斯萊斯也迎來了自1971年後首次盈利。1989年，隨著普惠PW4000系列釋出，設計已經逐漸老舊的RB211已經無法再適應市場趨勢。為此勞斯萊斯正式宣佈放棄RB211計劃，轉而發展效率更高的Trent系列。RB211-524系列.雖然RB211最初是為L-1011-1設計的，但是勞斯萊斯知道，它還有進一步開發以獲取更大推力的潛力。透過對風扇葉片葉型和中壓壓氣機進口環的修改，胡克的團隊使得的新發動機的推力提高到50000磅。這種新型號被命名為RB211-524，它可以為新型L-1011以及波音747提供動力。勞斯萊斯在60年代的時候試著讓RB211賣給波音，不過失敗了。但是新型的-524系列在效能和效率上有了顯著提高，超過了波音747原來的動力裝置普惠JT9D。在1973年10月波音同意將RB211-524裝在747-200上，而英國航空訂購了首架並在1977年交付使用。勞斯萊斯繼續改進-524，將它的推力提高到51500磅。-524H也是波音767的三種可選發動機之一。第一架裝有-524H的767客戶是英國航空，在1990年2月投入運營。後來，勞斯萊斯發展下一代的遄達發動機時發現，遄達700先進的高壓系統安裝在-524G和-524H上非常合適，不但降低了發動機重量，而且有節能減排的功效。 這就分別誕生了兩種新型號：-524G-T和-524H-T。也可以對現有的-524G/H發動機進行升級。隨著-524系列的發展，它的可靠性日益增加。 在1993年，767和-524H的組合通過了ETOPS-180分鐘認證。RB211-524L系列.RB211-524L系列發動機於1988年6月起研發。後來，此係列冠名為「勞斯萊斯遄達」，並於1990年首次運轉，為RB211的後續型號。RB211-535系列.在20世紀70年代中期，波音著手設計取代非常成功的727系列的新型雙發飛機。這個級別的客機提供150到200個座位。勞斯萊斯認識到，將RB211減小風扇直徑並且去掉第一級中壓壓氣機，能提供37400磅推力的新型號對此非常適合。這種新型號就是RB211-535系列。在1978年8月31日，美國東方航空和英國航空宣佈訂購採用RB211-535C發動機的新波音757飛機。他們在1983年一月投入服務，這是勞斯萊斯第一次為波音的飛機提供發動機。然而在1979年，普惠推出了PW2000系列發動機，聲稱其中的PW2037型比-535C型的燃油效率提高了8％。於是波音向勞斯萊斯施加壓力，要求為757提供一種更具競爭力的發動機，並且使用更加先進的-534系列的核心機作為基礎。這種新型號發動機RB211-535E4能提供40100磅的推力，在1984年10月投入服務。這依然沒有PW2037的效率高，不過它更可靠和安靜。這也是第一種使用空心寬弦風扇的發動機，這是一種可以提高效率、較少噪音，並對異物的傷害提供保護的新設計。事實上，這種新技術之前已經使用在部分-535C上。最為重要的-535E型發動機的訂單可能是1988年美國航空訂購的50架安裝-535E4的757。讓美國航空選擇-535E4的一個很重要的原因就是它的噪音低。這是勞斯萊斯在三星飛機專案之後，從美國的航空公司那兒得到的最有意義的訂單，因為他導致隨後-535E4發動機在757飛機的市場上取得了主導權。一則刊登在《Air International》上的段子說，美國航空是先選擇了-535E4，後選擇了波音757。不過這對於勞斯萊斯和波音來說都是個好訊息。在安裝在757上之後，-535E4又在1992年安裝在了俄羅斯圖波列夫圖-204-120上。這是俄製飛機第一次使用西方發動機。-535E4也作為一種波音公司的B-52H替代發動機，可以用四臺取代八臺TF33，但相關方案最後未有實踐。對於-535E4進一步的升級是在90年代，用遄達700的技術提升了它的排氣效能。-535E4是一種可靠性非常高的發動機。 在1990年，757和-535E4的組合通過了ETOPS-180分鐘認證。工業用RB211.當勞斯萊斯在開發-22系列的時候，就意識到它可以發展成一種燃氣渦輪發動機，並在1974年開始了工業用RB211專案。當-524系列開發完成不久，它上面的新技術又被用來改進這種燃氣輪機，是為RB211-24。這種發電機在隨後幾年繼續發展，而今天，它已經可以提供25.2-32兆瓦功率的電力 。這一系列的許多衍生型號也被用在石油天然氣行業。輪船用WR-21.由其發展來的，25兆瓦級的WR-21是一種船用間冷回熱燃氣輪機。規格.RB211家族誕生了以下三個系列的發動機：RB211-535系列.-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空心葉片，這使得風扇氣動效率有所提高，並降低了生產成本。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鈦合金，使用在發動機短艙上的碳纖維複合材料。而其後的發動機又配備了一些來自-524系列的新功能，比如FADEC。參考.