勞斯萊斯 RB211（RollsRoyce RB211）是一個由勞斯萊斯生產、推力介於 37400 至 60600 磅（166270 千牛頓）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 L1011（三星飛機）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，並且是該型飛機唯一的動力來源。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（Trent）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：L1011 三星飛機和 DC10。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（200 千牛）的新型發動機來用在升級版的三叉戟飛機上，即 RB178，不過失敗了。這項計劃在後來又發展為為空中巴士 A300 提供動力的，推力為 47500 磅（211 千牛）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 10000 磅（44 千牛）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 L1011 三星飛機設計的 RB21106 型發動機的設計。這種新發動機可以提供 33260 磅（1479 千牛）的額定推力，並且使用了很多發動機的新技術：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 L1011 與 DC10 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 DC10 裝上推力為 34000 磅（157 千牛）的 RB21110 型發動機的建議。緊隨其後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麥道公司之間，也在發動機提供方勞斯萊斯、GE 和普惠之間，還在美國的各大航空公司之間。在這期間，價格越談越低，推力越報越高。在 1968 年年初的時候，勞斯萊斯能提供推力 40600 磅（181 千牛）的 RB21118。而最後 1968 年 3 月 29 日，在收到 94 架 L1011 訂單之後，洛克希德公司決定選用勞斯萊斯公司的 RB21122 發動機，並訂購了 150 對。麥道公司的 DC10 和它的啟動客戶美國航空和聯合航空最終選擇了 GE 的 CF6，而普惠公司的 JT9D 安裝在之後的改進型上。 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 VC10 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 FAA 要求的一項測試，用高速運動的雞撞擊風扇葉片來模擬飛行時鳥進入發動機。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。Hooker 1985 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 1703 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 L1011 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 L1011 計劃的銀行貸款。因為萬一本身被困難削弱的洛克希德的 L1011 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（RollsRoyce 1971 Ltd）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，說服斯坦雷胡克當時已退休的勞斯萊斯發動機工程師出山繼續工作，出任技術總監。他領導一群退休工程師來解決 RB21122 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 L1011 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 RB21122B 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 L1011 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（搭載普惠 PW2000 的版本於後來才釋出）。而搭載 RB211 的 757 最終賣出的 733 架（而搭載 PW2000 的 757 僅賣出 316 架）。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。 RB211524 系列 雖然 RB211 最初是為 L10111 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（220 千牛）。這種新型號被命名為 RB211524，它可以為新型 L1011 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 RB211524 裝在 747200 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（229 千牛），是為 524C。在 1981 年又將推力提高到了 53000 磅（240 千牛），是為 524D。著名的航空公司，諸如澳洲航空、國泰航空、盧森堡貨運航空、南非航空、紐西蘭航空都是 524 系列的顧客。當波音開始更大型的 747400 計劃時，對推力又有了更大的要求，勞斯萊斯推出 了推力為 58000 磅（260 千牛）的 524G，以及推力為 60600（270 千牛）的 524H，這些都是最早裝上全許可權數位電子控制器（FADEC）稍後也裝在了 GE 和普惠的發動機上。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（高壓壓氣機和高壓渦輪）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：524GT 和 524HT。也可以對現有的 524GH 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 ETOPS180 分鐘認證。 RB211524L 系列 RB211524L 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。 RB211535 系列 thumb 安裝在冰島航空的波音 757300 上的 RB211535E4B 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（166 千牛）推力的新型號對此非常適合。這種新型號就是 RB211535 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 RB211535C 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 RB211535E4 能提供 40100 磅（178 千牛）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 204120 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 B52H 替代發動機，可以用四臺取代八臺 TF33（JT3D 的軍用版），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 ETOPS180 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 RB21124。這種發電機在隨後幾年繼續發展，而今天，它已經可以提供 25232 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 WR21 由其發展來的，25 兆瓦級的 WR21 是一種船用間冷回熱（ICR）燃氣輪機間冷回熱迴圈 ICR 燃氣輪機是在簡單迴圈的基礎上，增加壓縮空氣中間冷卻器和排氣回熱器組成的複雜迴圈燃氣輪機，由於加入了中間冷卻和回熱過程，使得其效率較簡單迴圈燃氣輪機得到提升。。 規格 RB211 家族誕生了以下三個系列的發動機： RB21122 系列 三轉子 50 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 噴嘴的單環形燃燒室 單級高壓渦輪 單級中壓渦輪 三級低壓渦輪 RB211524 系列 三轉子 41 43 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（GHT 是 24）噴嘴的單環形燃燒室 單級高壓渦輪 單級中壓渦輪 三級低壓渦輪 RB211535 系列 三轉子 4344 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 18（新版本 E4 是 24）噴嘴的單環形燃燒室 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，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。 主要效能引數 型號 靜止推力 基本重量 長度 風扇直徑 開始使用年 使用機種 RB21122B 1972 洛克希德 L10111 洛克希德 L1011100 RB211524B2 1977 波音 747100 波音 747200 波音 747SP RB211524B4 英文版中為 53000，但由上下文得知此處應該沒有變化。 1981 洛克希德 L1011250 洛克希德 L1011500 RB211524C2 1980 波音 747200 波音 747SP RB211524D4 1981 波音 747200 波音 747300 波音 747SP RB211524D4B 1981 波音 747200 波音 747300 RB211524G 1989 波音 747400 RB211524H 1990 波音 747400 波音 767300 RB211524GT 1998 波音 747400 波音 747400F RB211524HT 1998 波音 747400 波音 747400F 波音 767300 RB211535C 1983 波音 757200 RB211535E4 1984 波音 757200 波音 757300 Tupolev Tu204 RB211535E4B 1989 波音 757200 波音 757300 圖波列夫 Tu204 參見 普惠 PW4000 通用電氣 CF6 伊夫琴科 D18T 參考 註釋 參考書目 Gunston Bill Development of Piston Aero Engines Cambridge England Patrick Stephens Limited 2006 ISBN 0750944781 Hooker Sir Stanley Not Much Of An Engineer Airlife Publishing 1985 ISBN 1853102857 Newhouse John The Sporty Game The HighRisk Competitive Business of Making and Selling Commercial Airliners 1982 ISBN 9780394514475 Keith Hayward Government and British civil aerospace a case study in postwar technology 1983 ISBN 9780719008771 外部連結 勞斯萊斯官網 RB211524 介紹 勞斯萊斯官網 RB211535 介紹 勞斯萊斯官網工業用 RB211 介紹 勞斯萊斯 RB211 渦扇發動機 飛行檔案 Category 高涵道比渦扇發動機 Category 勞斯萊斯飛行器燃氣渦輪發動機 Category 渦輪風扇發動機 1960 年1969 年 Category 三閥芯渦扇發動機