书城工业罗尔斯·罗伊斯的传奇(发动机家族)
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第9章 特大推力发动机(3)

拉尔夫·罗宾斯爵士对此说法表示同意。在他看来,作为一家民用发动机制造商,波音757对提升罗尔斯·罗伊斯公司地位起到重要作用。波音客机使用罗尔斯·罗伊斯公司的发动机进行飞行,这还是第一次。此后,与普拉特·惠特尼公司的PW2037发动机相比,RB211-535E4系列发动机主导了市场,成为建立航空公司客户基地的重要因素,为罗尔斯·罗伊斯公司将来开拓遄达系列发动机市场夯实了基础。

现在罗尔斯·罗伊斯公司需要将精力放到空中客车公司计划的双发喷气客机A330、麦克唐纳·道格拉斯公司(Mc Donnell Douglas)三发喷气客机MD11和波音公司计划生产的波音767×上面。公司真正接受了挑战,年斯图尔特·米勒在去世前的几个月,向作者讲道,他希望能够让人们记住的一件事,是在完成私有化的仅仅几个月之后,他曾经说服罗尔斯·罗伊斯公司的董事会让公司在新型“大推力”发动机的研发上进行投资,以罗尔斯·罗伊斯公司用河流命名民用航空发动机的方式,将该发动机称为遄达发动机。罗宾斯讲道:

我们曾考虑用德文特河(Derwent)和克莱德河(Clyde)来命名,但我认为遄达最为合适。

在此之前曾有两款罗尔斯·罗伊斯公司遄达发动机。第一款是1945年根据德文特制造的涡轮螺旋桨喷气发动机的样机,用于“流星”(Meteor)喷气战斗机,第二款是为费尔柴尔德航空公司(Fairchild)制造的20世纪60年代后期的涡轮风扇喷气发动机。20世纪60年代制造的遄达发动机运行良好,但后来客机项目被终止。

为了满足20世纪90年代新型宽体客机的需求,罗尔斯·罗伊斯公司的工程师们拿到了最新发动机的设计大纲。这种设计是以已经具有4500万小时飞行经验和采用一体化一流技术的RB211三轴概念为基础,从而提供重量最轻、耗油量最低、可靠性最高和能够满足全部可预知推力需求,以及满足噪声和排放规定的发动机。

当罗尔斯·罗伊斯公司董事会批准了遄达发动机研发项目后,对1992—2001年期间的潜在市场的预测为2650台发动机,而且推测的罗尔斯·罗伊斯公司所占份额为22%。罗尔斯·罗伊斯公司将其风险分摊给了日本的老朋友——川崎重工业公司(Kawasaki Heavy Industries)和石川岛播磨重工业公司(Ishikawajima Harima Heavy Industries),共同分担了遄达项目11%的风险共担、利益共享份额。这样就巩固了罗尔斯·罗伊斯公司在日本进行15年装配的关系。制造协议涉及奥尔菲斯(Orpheus)发动机和阿杜尔(Adour)发动机,以及RB211-524初期型号的制造。在工业和舰船发动机方面,罗尔斯·罗伊斯公司还与川崎重工业公司建立了伙伴关系。毫无疑问,3家日本公司——川崎重工业公司、石川岛播磨重工业公司和三菱重工业公司都是日本航空发动机公司(Japanese Aero Engine Corporation)的成员,加入了研发V2500发动机的协会。除了分摊风险以外,罗尔斯·罗伊斯公司还希望通过日本的关系网使遄达项目渗透到对宽体客机的需求量十分大的远东地区。

关于将遄达发动机作为波音767×的动力一事,罗尔斯·罗伊斯公司依然与波音公司进行着讨论。同时还制定了一份使遄达发动机适用于正在研制的全部3种新型宽体客机的生产战略计划。这将需要3种基本的发动机等级,但为了降低整体投入成本,就需要零部件具有很高的通用性。鉴于推荐给波音767×的发动机为遄达,而且一开始只有一家参与竞争,所以罗尔斯·罗伊斯公司到1989年底的目标是要获得30%的市场份额,而不是一年前预测的22%。

在投放遄达发动机的时候,波音公司正在研究现有波音767机翼改型的问题。但是,在1989年对战略进行了更改,而且波音公司提议研发一种在有效载荷、航程和巡航速度方面比更大型空客A330客机具有竞争优势,但重量比A330客机大12%的新型客机。这就需要提供推力更大的发动机,而且在1989年末大推力型的遄达发动机成了包括英国航空公司、联合航空公司、美国航空公司和达美航空公司(Delta Airlines)在内的相关客户的主要候选发动机。英国航空公司自然被看做是重要的目标客户,而且还制定了单独的战略确保英国航空公司是波音767×客机的客户。

波音767×客机是针对在欧盟范围内和美国国内航线的4000海里航程而进行设计的,计划到1995年用于替代DC10系列客机和“三星”客机。该型号客机的初始重量为495000磅,后增加到550000磅,以便在1997年用于满足5500海里的北大西洋航线的需求。最后的提升步骤是为2000年计划了应对横跨太平洋或高密度线路的重量更大的客机。

我们已决定制造新型客机

波音公司组建了一个为20世纪90年代设计全新客机的团队,主管该团队的工程师菲尔·康迪特(Phil Condit)的副手艾伦·马拉利(Alan Mulally)对他的团队成员讲道:

全球的航空公司告诉我们,他们需要的是比波音767大,但比波音747小一些的客机。但当我们说:“那为什么不买波音767系列客机呢?”他们说:“我们需要的是比波音767更大,但比波音747小一些的客机,因为在我们飞行的一些城市之间没有充足的客源装满波音747,而波音767又载不下。”我们花费了两年的时间才领悟到他们真的需要一种比波音767更大,但比波音747小一些的客机。因此,我们决定制造新型客机。

20世纪90年代初,主管波音777设计的总工程师杰夫·皮尔逊(Jeff Pearson)讲道:

我们的预测人员告知我们,到2005年总需求量大约为8400架客机,价值为5160亿美元,其中大约有价值为2100亿美元的客机是中型客机。

最初,我们考虑简单地制造一种增大型的波音767改型机,称为波音767×。我们提出了一些异想天开的外形,其中包括“Mukilteo的驼峰”,以机体的形状和埃弗雷特(Everett)附近的小镇命名,埃弗雷特是波音公司建造其宽体客机的地方。这就是具有上层客舱的波音767,与波音747十分相像;但是,上层舱却位于后面,这样看来客机十分结实。大多数人认为它的样子很难看,而且当一架客机看起来不顺眼时,那它可能就不是最佳的方案……当我们决定制造新型客机系列——波音777时也是这样。

为了帮助他们,波音公司将全球最大航空公司中的8家公司的代表组成一个小组进行通力合作,这8家公司是联合航空公司、美国航空公司、达美航空公司、英国航空公司、日本航空公司(Japan Airlines)、全日空航空公司(All Nippon Airways)、澳洲航空公司和国泰航空公司。他们被称为“八家集团”。最后的结果是,相对于波音767而言,波音777的尺寸接近波音747100,系统与波音747-400的相似。它比其他两种大型客机——双发空客A330和三发麦道MD11都大。

为该新型客机提供发动机的竞争将是势均力敌和激烈的,正如联合航空公司的戈登·麦金齐(Gordon Mc Kinzie)在选择了普拉特·惠特尼公司的发动机后的评论中阐明的那样:

应该说,所有这三款发动机在技术层面都是相差无几的。通用电气公司的发动机不仅是一种卓越的发动机,而且还是一种全新技术的发动机。这种发动机有3个部分是真正的新技术,它有新型的宽弦复合材料叶片、新的燃烧室设计和他们从未尝试过的压力极高的压气机。与其他发动机相比,该发动机还具有很大的发展潜力,而且它的燃油燃烧效率极高,因此它是真正的竞争者。罗尔斯·罗伊斯公司的发动机也是一种具有大核心机的著名发动机……我们在德比(Derby)花费很长时间观察这种发动机。但是,我们非常了解普拉特·惠特尼公司的发动机,在我们的波音747系列和波音767系列客机上都使用它的核心机,我们所考虑的新发动机正是他们为该客机所考虑的发动机,是对该设计的一种延伸,对此我们感到很满意。但是,非常坦率地讲,所有这3种发动机我们都可以选用。

罗尔斯·罗伊斯公司实施了一项遄达发动机系列发展战略,以使他们能够应对航空公司和机体制造商的需求。遄达650用于麦道MD11,与遄达660相比,它的能力增长了4%,如果麦克唐纳·道格拉斯公司研发更重的客机,则它是具有竞争力的。

结果是罗尔斯·罗伊斯公司将精力集中到为麦克唐纳·道格拉斯公司的远程375座MD12客机提供发动机上面。原计划是将遄达680发动机用于1995年服役的空客A330,但现实却是将大推力发动机遄达720用于国泰航空公司和环球航空公司(Trans World Airlines,TWA)。遄达720能够满足空中客车公司计划将空客A330的重量从208吨提升到223吨的要求。遄达760能够满足波音公司计划的550000磅的波音767×的要求。然而,波音公司的计划是将波音767×最终研发成为最大重量达到600000磅的客机,这样一来,所需的起飞推力为85000~90000磅力。这表明罗尔斯·罗伊斯公司就要生产将风扇直径增加到120英寸[4]的发动机,而且核心机也要做进一步的改进,并研制新型发动机短舱。

考虑到竞争的原因,罗尔斯·罗伊斯公司做出了一系列决定。在推力方面,遄达发动机系列能够很好地参与竞争,并拥有充足的增长潜力。例如,它能够使MD11在“海拔高并且气候炎热”的机场提高其能力。普拉特·惠特尼公司提供了相似的推力能力,但通用电气公司的CF6-80C2的增长潜力有限,而且不能满足重量较大的空客A330和波音767×客机的推力要求。因此,通用电气公司考虑研发一种全新的大直径发动机。

在同等推力状态下,RB211的重量一直比竞争对手大,遄达发动机给罗尔斯·罗伊斯公司提供了根除这种劣势的机会。遄达发动机的重量与其竞争对手普拉特·惠特尼公司的发动机重量相似,虽然它比计划用于空客A330的通用电气公司的CF680E1发动机要重一些,但通用电气公司的发动机不能满足较重型空客A330所需的推力要求。

在燃油消耗方面,难分伯仲。麦克唐纳·道格拉斯公司说遄达发动机的耗油量比普拉特·惠特尼公司发动机的大约高1%,但却比通用电气公司的低1%。波音公司对将用于波音767×客机的遄达和普拉特·惠特尼公司发动机进行了审核,发现这两种发动机的耗油量相等。GE90是一种大涵道比的发动机,虽然很好,但却由于安装成本高且重量大而不占优势。空中客车公司认为遄达发动机比其竞争对手要差。1%的差距主要是因为遄达发动机的短舱长——一个在进行了风洞试验后,罗尔斯·罗伊斯公司希望解决的问题。罗尔斯·罗伊斯公司将其余的不足统统归于空中客车公司的保守或普拉特·惠特尼公司和通用电气公司的虚假投标价。因此,罗尔斯·罗伊斯公司与空中客车公司进行了商谈,从而确保遄达发动机的有竞争性的代表权。

在可靠性方面,罗尔斯·罗伊斯公司向航空公司和机体制造商说明,遄达发动机是RB211的第四代发动机,并给予了特别的关注来确保将早期RB211系列的服役经验贯彻到遄达发动机的设计中。罗尔斯·罗伊斯公司指出,由于采取了这样细致的关注,才能取得RB211-535的巨大成功。

遄达发动机系列的成功源于罗尔斯·罗伊斯公司研制出的宽弦风扇。为了认识到此项研发的重要性,我们需要了解航空燃气涡轮发动机工作的基本条件。

发动机吸入空气,并对其进行压缩,然后添加燃油并燃烧,将混合气体作为热气流喷出驱动涡轮,并使飞机向前运动。发动机前面的大风扇起到对所吸入的空气进行依次压缩的第一级压缩作用。风扇就像一个由许多叶片组成的推进器一样,在现代燃气涡轮发动机中其直径大多为8英尺[5]或更大一些,由发动机最后面的涡轮驱动。风扇每秒可吸入0.5吨以上的空气,被吸入的空气中有80%以上通过外涵道进入发动机,剩余的20%被充分地压缩后与雾化的燃油混合并燃烧,从而提供热的排气流。在发动机的后面,通过外涵道进入的空气与热的排气流混合,提供大量的向后力,从而向前推动飞机高速飞行。