
2003年波音公司就波音787“梦幻飞机”的动力装置给GE和罗罗两大航空发动机制造商 (普惠被排除在外)提出了四道题目:
(1)在技术方面,要求发动机能提供更多的电力,以一种尺寸适用于三种不同类型的波音787飞机,采用最新的技术和实现最佳的可靠性;
(2)在经济性方面,能在波音787飞机寿命期内,在500~8000海里的航段上提供最佳的经济性;
(3)在环境方面,在波音787飞机寿命期内满足所有的环保要求;
(4)在服务方面,能够达到并支持波音公司提出的综合服务解决方案。

罗罗公司将遄达1000发动机应答波音787 “梦幻飞机”的考试,并按要求对波音787性能的改进目标做出了自己的贡献。
罗罗公司在遄达1000发动机的发展中应用了 “风险合作”模式,在遄达1000项目上罗罗公司有多个风险合作伙伴;
日本三菱重工负责燃烧室和低压涡轮叶片;
日本川崎重工负责中压压气机单元体;
日本住友株式会社负责发动机热管理系统;
美国古德里奇公司负责发动机控制系统;
美国汉胜公司负责变速箱;
西班牙ITP公司负责低压涡轮单元体。

遄达1000仍为三转子航空发动机。遄达1000于2007年取证,2008年投入运营,用于驱动波音787“梦幻飞机”。
推力为273~334kN(53000~75000lbf)。
从RB211-524G-T经过遄达700、遄达800、遄达500、遄达900,发展到遄达1000,耗油率降低12% (比遄达900低4% )。

遄达1000的技术特点:
遄达1000发动机是罗罗公司为应对波音787的各项要求而研发的遄达系列发动机中投入商业运营的第五个成员。
遄达1000(如图1所示)发动机的中压压气机、 高压压气机、 瓦片式燃烧室和涡轮都是由遄达900所用的相应部件按比例缩放而来。发动机的结构亦相同 是罗罗公司标准的三转子结构,与遄达900一样,高压转子与低压和中压转子对转。对转将减少高压涡轮和中压涡轮之间的损失,使效率提高1%~2%。

图1、遄达1000航空发动机剖视图
遄达1000发动机继承了遄达家族其他成员,特别是遄达900发动机上的优点, 如:遄达1000继承了遄达900发动机上采用的新型弯曲前缘后掠式钛合机风扇叶片,其风扇直径达2.84米,并减少了风扇叶片的数量,相比遄达900的24个叶片,遄达1000仅有20个叶片且转速比遄达900低10%,使得发动机的运转更为宁静。这一设计不但降低了噪声,提高了气动性能,还增强了抗外物损伤的能力。
为了满足附加的电力需求,罗罗公司决定改变传统的从高压压气机提取功率的途径,改为从中压转子提取功率。这种改变减小了不利影响,包括从高压压气机引气造成的失速裕度降低。

据罗罗公司的官员称,从中压压气机提取功率实际上改善了中压压气机的适用性。原因是压缩系统更稳定,发动机在低功率状态下和特别在短航线上工作更有效。在典型的短程航线上,用户可比用从高压压气机提取功率的传统发动机少耗燃油5%~6%。在长航程航线上省油要少,但仍可省1%左右。
遄达1000的涵道比更大 (达10~11)具有1级风扇、8级中压压气机、6级高压压气机、1级高压涡轮、1级中压涡轮和6级低压涡轮。

图2、遄达1000航空发动机风扇系统
遄达1000发动机的设计特点:
(1)三转子结构
遄达1000和遄达700、遄达800及遄达900等相同,也是三转子结构设计。
(2)风扇系统
遄达1000风扇系统 (如图2所示)的风扇叶片 (Ti6/4材料)结构采用了罗罗公司第三代设计 (3所示)即DB/SPF(扩散连接/超塑成形)工艺。采用带掠形的叶片 (称为弯刀形叶片),共20片,叶片榫根设计成圆弧形,使风扇的轮毂比小/涵道比大。

图3、罗罗公司第三代风扇叶片设计
两叶片根部处装有铝制垫块形成气流通道,进气锥由复合材料作,包容环由Ti6/4做成带筋环的金属机匣,未用凯芙拉材料,斜置的出口导叶与工作叶片间距大以降低噪声,风扇宽弦叶片及尾缘与分流环间有较大的间距,外物不易进入核心机 (如图4所示)。

图4、遄达1000航空发动机风扇系统外物流道
罗罗公司风扇叶片设计改进如图4所示,可以看出遄达1000风扇系统的效率已远远大于遄达800。

图5、罗罗公司风扇叶片设计改进图
(3)中压压气机
遄达1000的中压压气机结构沿用遄达900的设计 (如图6所示),工作叶片用三维气动技术设计,前缘形状作了改进,风扇出口到中压压气机进口通道较陡 ,2~6级工作叶片锁紧改成整圈的卡环 (如图7 所示)。

图6、遄达1000的中压压气机结构

图7、叶片锁紧整圈卡环
(4)高压压气机
遄达1000的中压压气机结构 (如图8)也是由遄达900的高压压气机衍生而成,所有叶片均用全三维气动技术设计,轮盘与机匣热匹配较好以得到较小的叶尖间隙,未采用整体叶盘,第1级叶片用环形卡环锁紧,2~6级叶片采用环形燕尾槽,无可调静叶。

图8、遄达1000的高压压气机结构
(5)燃烧室
遄达1000燃烧室依然属于罗罗公司的5阶段的可拆换瓦片(18块)的浮动壁火焰筒,先缓扩后突扩的双级扩压器机匣采用锻件机械加工而成,无焊接处,气动雾化喷嘴。(如图9和图10所示)

图9、遄达1000燃烧室与扩压器

图10、遄达1000燃烧室实物
(6)遄达1000的涡轮
遄达1000的高压涡轮 (如图11所示)为单级,工作叶片带冠,单晶材料,采用全三维气动技术设计,工作叶片 (66片)比遄达800 (92片)少,复合倾斜的导向叶片采用主动间隙控制设计,后短轴用惯性摩擦焊与轮盘连接,其转向与中压涡轮相反(遄达900采用)。

图11、遄达1000的高压涡轮
遄达1000的中压涡轮 (如图12所示)为单级,带冠冷却空心工作叶片 ,单晶材料,全三维气动设计,空心导向叶片中通过轴承座的承力构件采用主动间隙控制设计,工作叶片数(114片)比遄达800(126片)的少12片,导向叶片数比同向转动的少。遄达1000的高、中压涡轮转向是相反的 (如图13和图14 所示)。

图12、遄达1000的中压涡轮

图13、 高、 中压涡轮转向相反

图14、高、 中压转子反向相旋转示意图
遄达1000的低压涡轮 (如图15所示)为6级,工作叶片为大展弦比、高升力实心工作叶片和带冠、实心工作叶片,减少端壁损失设计、镍合金加工的机匣 ,机匣外围绕冷却用的导管,整环机匣。

图15、遄达1000的低压涡轮结构
(7)遄达1000的中压转子传动附件在罗罗公司的三转子发动机第1 次采用了中压转子传动附件 (如图16和图17所示)适应波音787“全电飞机”用电量大的要求,起动机仍与高压转子连接,为此需一套传动转换的离合器,起动时起动机带动高压转子,慢车及大于慢车时中压转子驱动附件包括发电机能提高高压压气机、中压压气机的喘振裕度,航程大于9200公里可至少节省燃油6%,发动机易于起动。

图16、遄达1000中压转子传动附件

图17、遄达1000中压转子传动附件结构