中国商发CJ2000大涵道比涡扇发动机1：2缩比模型
来自哈尔滨广瀚传动有限公司官方的消息，该公司承担的中国商用发动机CJ2000项目的首台风扇驱动齿轮箱实验任务顺利完成。这里提到的CJ2000是我国CR929宽体客机的配套动力。
哈尔滨广瀚传动有限公司官方消息
这一消息非常让人吃惊，因为这意味着我国CJ2000大涵道比涡扇发动机有可能用上齿轮驱动风扇技术。这一技术是航空发动机强国争相研制的先进民用大涵道比涡扇发动机的重要关键技术。这个齿轮箱是国产首台风扇驱动齿轮箱。风扇驱动齿轮在这里可能有两种解释，第一这个齿轮箱可能是用以从发动机提取功率的，用来驱动其它设备或者用于发电。第二个可能是将发动机低压涡轮的动力经过这个齿轮箱将转速降下来，最终用于驱动发动机的风扇。从消息中提到的20MW传递功率来看，这个数字相当大，远比涡扇发动机通常提取功率用到的几百个千瓦要大得多，所以这个齿轮箱可以确定是用以驱动发动机风扇的。也就是说广瀚传动实验的这个齿轮箱确实是用于齿轮驱动风扇技术的。
那么我们就来科普一下民用大涵道比涡扇发动机为什么要采用齿轮驱动风扇技术。目前大多数的民用大涵道比涡扇发动机采用的设计都是将风扇叶片和低压涡轮叶片安装在发动机的同一根低压轴上，也就是说风扇叶片和低压涡轮叶片的转速是一样的。但是这样会带来一个问题，低压涡轮的的理想工作转速要比风扇的理想转速要高，而风扇的转速大小是受到限制的，因为风扇叶片尖端不能工作于超音速下，否则工作状况会急剧恶化。所以风扇叶片和低压涡轮叶片的转速往往无法兼顾，影响了发动机的效率。
箭头所指就是齿轮驱动风扇技术使用的齿轮减速器
为了解决这一技术难题，航空发动机工程师们想到了一个办法，就是在发动机风扇后面增加一个减速齿轮箱，先把低压轴接在齿轮箱上，将来自低压涡轮的动力减速后再传递给风扇。这样风扇叶片和低压涡轮叶片都能工作在自己比较理想的转速范围内。这一设计的好处是可以进一步扩大涵道比，从而节省燃料，也可以大幅减少低压涡轮的级数，从而达到提高发动机推重比的目的。这一技术被称为齿轮驱动风扇技术，简称GTF技术。
PW1000G涡扇发动机的齿轮减速器
比如普惠公司的PW1000G齿轮驱动风扇发动机，其低压涡轮只有三级，远比普通涡扇发动机的七到八级要少得多。所以齿轮驱动风扇技术被认为是提高发动机性能的重要革新技术，成为世界各大航空发动机厂商追逐的先进技术。不过这一技术难度非常大，因为减速器的齿轮转速非常高，像广翰传动研制的这个齿轮箱其工作转速为每分钟9000转，而且齿轮箱传递的功率非常大。整个减速器的工况非常恶劣，对减速齿轮的材料及加工工艺有着非常高的要求。
普惠公司PW1000G发动机系列发动机的基本结构
从公开出来的信息来看，广瀚传动这个风扇驱动齿轮箱是给中国商用发动机CJ2000项目配套的。这里的传递功率20MW是个整数，可能并不是准确的数据，而是指20MW级别。但是有意思的是这个功率级别的驱动齿轮箱和CJ2000并不配套。CJ2000要上齿轮驱动风扇，需要的传递功率至少是40MW以上的级别。20MW级别也只是够CJ1000A这个级别的发动机来使用。
目前的CJ2000发动机设计可能并没有使用齿轮驱动风扇技术
目前的CJ2000发动机设计可能并没有使用齿轮驱动风扇技术，从今年珠海航展上公开的CJ2000模型上来看，CJ2000的低压涡轮级数还是比较多的，从外形上就可以明显看到，其发动机尾部体积还是比较大的。像我国的CJ1000A发动机低压涡轮就有七级，所以发动机尾部体积一样也是比较大的。而采用齿轮驱动风扇技术的发动机尾部明显不同，像普惠的PW1000G发动机，其低压涡轮只有三级，所以发动机尾部体积就大幅缩小了。
PW1000G发动机的尾部体积比较小 因为低压涡轮只有三级
所以，如果从风扇驱动齿轮箱的传递功率来看。广瀚传动这个风扇驱动齿轮箱可能是个缩比的实验件，用以验证齿轮驱动风扇的关键技术。如果研制顺利，这个齿轮箱有可能直接应用在CJ1000A发动机，给CJ1000A做后续技术升级，将CJ1000A直接升级为齿轮驱动风扇发动机。但是不管CJ2000的首个型号最后会否直接上齿轮驱动风扇技术，中国商发的勇气都值得点赞！我国民用用大涵道比涡扇发动机的研制起点非常之高，直指未来最先进民用涡扇发动机的顶尖水平。