陈光/文

RB211-535E4是英国罗·罗公司为波音757双发客机发展的三转子高涵道比涡扇发动机,它是在罗·罗公司的 RB211系列发动机中-22B型的基础上缩小风扇而成的。

RB211系列发动机为西方国家中唯一的民用三转子高涵道比涡扇发动机,它的最初生产型号为 RB211-22B,其起飞推力为183.2kN,于1972年4月装于洛克希德的 L1011三星式宽机身客机上投入使用,是世界上最早的三型高涵道比涡轮风扇发动机之一。

随后,按两条平行的途径衍生发展了推力增大型 524系列及推力缩小型 535系列。在衍生发展过程中,由于不断采用一些新设计、新材料和新工艺等,不仅使发动机的推力不断加大,而且耗油率还大幅度下降,例如在RB211524系列中,1989年6月投入使用的RB211524G(装于波音747400)及1990年2月投入使用的RB211 524H(装于波音767 300)与1979年2月投入使用的 RB211524B2相比,推力分别提高了16%及21%,耗油率降低了13.6%。

RB211 535系列虽为 RB211-22B的推力缩小型,但它的后期发展型号的推力已大于RB211 22B的。

图1、RB211 535E4发动机结构图

RB211采用了三转子结构,如图1所示,使各转子的叶片均能处于最恰当叶尖切线速度下工作,因此,在达到相同的增压比下,压气机、涡轮的级数及叶片数会少许多。

表1列出了用于波音757飞机的两种发动机即RB211535E4与PW2037的级数与叶片数的比较,PW2037为普惠公司为波音757研制的双转子高涵道比涡扇发动机。

表1、RB211-535E4与PW2037级数与叶片数的比较

在 RB211发动机家族发展过程中,RB211 535E4占有非常显著的地位,因为它采用了一些新型结构设计,例如宽弦无凸肩夹层风扇叶片,采用三元流设计的复合倾斜的高压涡轮导向叶片,内外涵共用喷管,压气机叶片端部弯曲等,这些设计不仅为罗·罗公司后来的某些发动机采用,而且也为其他公司的一些发动机采用。

RB211-535系列中的第1个型号为535C,它是为满足波音757的推力要求,将RB21122B的风扇缩小(直径由2.154m减为1.859m),涵道比由4.8减小为4.4改型而成的,推力为166.57kN(37400lbf),于1979年4月进行首次试车,1981年9月取得适航证,1983年1月装有 RB211-535C的波音757投入航线使用,它是波音公司大型飞机中第一次采用罗·罗公司的发动机。

用于波音757的另一种发动机是普惠公司的PW2037(代号后二位数字表示以100×lbf为单位的发动机推力值,37即表示发动机推力为37000lbf),装有PW2037的波音757于1984年12月投入航线使用。

RB211-535E4是在RB211 535C的基础上,加大风扇直径(由1.859m增大为1.882m)与减小涵道比(由4.4减小为4.3)并采用了一些新技术进行改进后发展的,1982年5月进行首次试车,1983年11月,取得适航证,1984年10月装于波音757上投入航线使用。

主要性能

表2列出了 RB211-535E4与 RB211-535C的主要性能参数

2 设计特点

2.1 风 扇

RB211 535E4风扇如图2所示,第1次采用了宽弦、无凸肩和蜂窝夹层结构的风扇叶片,这种由罗·罗公司发展的独特设计,不仅重量轻、效率高、耗油率比采用常规叶片的低2.5%,喘振裕度大,流通能力大,抗外物打击的能力也较高,而且能起到减少外来物进入核心机的作用。

由图3可以看出,由于风扇叶片较宽,与核心机进口间的缝隙较大,大部分外来物能在离心力的作用下甩到外涵道的气流通道中去。因为RB211535E4在波音757使用的三种发动机中,由于外来物击伤发动机内部造成的换发率为最低(见表3),因此,这种设计已在罗·罗公司参与研制的发动机(如 RB211 524G/H、遄达、V2500等)上采用,而且还获得以英国女王名义颁发的技术进步奖。