文 |林时砚
编辑 | 林时砚
哈喽 ，大家好，小林哥这篇经济评论分析桨扇发动机：高油价与环保压力下的航空新希望 ，机场上空 ，一架外观独特的飞机正腾空而起，这就是搭载桨扇发动机的飞机，一种曾经被遗忘 ，如今又因环保和油价压力重获新生的航空技术 ，它到底有何与众不同？
技术原理：摘掉外壳的发动机
要理解桨扇发动机的革命性 ，我们首先需要知道传统涡扇发动机的工作原理，普通涡扇发动机前面有一个大风扇 ，外面包裹着圆筒状的外壳（短舱）。
这个设计会产生涵道比的概念 ，即外涵道与内涵道空气流量的比值，涵道比越高 ，通常发动机效率就越高 。
它与众不同之处在于发动机——没有传统圆筒状的外壳 ，叶片直接暴露在空气中，仿佛将现代喷气发动机与传统螺旋桨融合在一起 。
这就是搭载桨扇发动机的飞机 ，一种曾经被遗忘，如今又因环保和油价压力重获新生的航空技术。
桨扇发动机的创新在于直接“摘掉”了传统涡扇发动机的外涵道结构，让叶片直接暴露在空气中 。
这一设计不仅去除了笨重的短舱 ，还大幅提升了涵道比 ，从而有效降低燃油消耗 。
从外观上看 ，桨扇发动机常采用两排桨叶同轴对转的设计 ，每片桨叶宽而薄，前缘尖锐并带有大后掠角——这种设计借鉴了超声速战斗机后掠翼的空气动力学智慧。
后排桨叶能够将前排桨叶产生的旋流梳理成直流 ，回收原本会浪费在空气旋涡中的能量。
桨扇发动机的油耗表现令人印象深刻 ，与同时代的涡扇发动机相比，桨扇发动机的燃油消耗可降低30% 。
尤其是在巡航马赫数0.7以上的高速飞行状态下 ，其推进效率比大涵道比涡扇发动机高12%到15% 。
这种设计并非全新概念，早在20世纪70年代石油危机期间 ，面对油价飙升 ，美国国家航空航天局（NASA）就启动了相关研究。
然而，随着油价回落和噪声控制等技术难题，桨扇发动机的商业化尝试一度被搁置 。
如今 ，在环保压力和油价波动双重因素驱动下 ，这一“老技术 ”正以新面貌重返航空舞台 。
发展历程：四起三落的技术征程
桨扇发动机的发展历程可谓一波三折 ，与全球能源形势和环保需求紧密相连，回顾其发展轨迹 ，大致可分为四个阶段。
早期理论探索阶段 ，科研人员设想将螺旋桨发动机与涡喷发动机的优势结合，创造出一种新型动力装置 ，但由于当时技术条件限制 ，桨扇发动机未能进入实质性研发阶段 。
技术验证与试验阶段在20世纪70年代石油危机后真正开启，油价大幅上涨促使航空发动机制造商加速开发节能新技术 。
美国NASA启动了高能效飞行器计划（ACEE） ，详细列出了开式转子发动机的发展路线。
通用电气公司（GE）开发的GE36验证机进行了全面测试，结果显示桨扇发动机在中短航程上能够比传统涡扇发动机减少15%到20%的燃油消耗 。
同时期，前苏联的伊夫琴科进步机器制造设计局成功开发了D-27桨扇发动机 ，将其配装在安-70运输机上进行了飞行试验 ，这款发动机至今仍是全球唯一投入实际使用的桨扇发动机 。
改进提升与新探索阶段随着油价上涨和减排需求兴起 ，GE公司基于GE36发动机开展设计优化 ，进行气动 、声学 、噪声等相关测试研究。
欧洲在“清洁天空 ”计划下支持了多个开式转子相关项目，如罗罗公司的RB2011发动机和赛峰集团的CROR发动机 ，赛峰集团于2017年对SAGE 2样机进行了超过70小时的地面测试 。
测试结果表明 ，该验证机产生的燃油消耗较LEAP发动机减少约15%，且噪声控制在适航标准范围内 。
赛峰集团对此结果表示满意 ，称开式转子是“迄今已知的唯一一种既具备两位数的油耗降低潜力，又能满足日益严苛噪声适航标准的动力构型”。
当前 ，桨扇发动机发展已进入合作研发与商业化推进阶段 ，2021年，GE与赛峰联手推出的RISE计划，目标是开发“前转后静 ”的开式风扇架构。
该计划预计投资周期长达40年 ，计划在2025-2026年进行全尺寸样机的地面测试 ，并于2035年前后投入使用 。
挑战与前景：噪音、安全与天空的未来
尽管桨扇发动机具有显著优势 ，但其商业化道路仍面临三大核心挑战：噪声控制 、飞发集成和叶片包容性问题 。
噪声问题是桨扇发动机最棘手的挑战之一，由于去除了外涵道结构 ，发动机失去了对噪声的屏蔽和吸收作用。
早期设计的反向旋转桨叶会产生巨大噪声 ，令民航客户望而却步 。
RISE项目采取了多项创新措施解决噪声问题 ，包括放弃双转子方案而采用“单旋转级+可调静子叶片 ”结构 ，可降低叶片间气动干扰噪声6至8分贝 。
飞发集成是另一大挑战，桨扇发动机的巨型风扇对飞机气动布局提出了全新要求。
由于超大结构尺寸 ，它难以适用于传统商用飞机的翼下吊舱布局 ，可能需要寻求新的安装方式，如机翼上方安装或机身后部布置 。
空客公司已在风洞中测试不同安装构型 ，初步数据显示尾部安装可减少干扰 ，但增加了飞机操纵的复杂性 。
尽管面临挑战，桨扇发动机的前景依然光明 ，CFM国际公司预测 ，若全球现役窄体机队中70%的飞机换装开式转子发动机，年碳排放量可减少1.8亿吨 ，相当于2024年航空业总排放的15%。
主要飞机制造商对这项技术持不同态度 ，空客公司积极支持开式转子发动机技术发展，计划使用A380测试平台验证RISE发动机 ，目标是使下一代窄体机效率提升25% 。
而波音公司态度更为谨慎，承认开式转子发动机的效率优势 ，但强调“传统发动机技术风险更低” ，倾向先采用齿轮传动风扇（GTF）发动机升级现有机型 。
下一代单通道客机的动力竞争已经拉开帷幕，空客计划在2035年左右将桨扇发动机推向市场，波音则继续押注齿轮传动风扇技术。
这场竞争不仅关乎技术路线 ，更将重塑未来几十年的航空业格局 ，也许五年后，我们将会看到那些没有传统圆筒外壳的桨扇发动机成为常态 。
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希望本篇文章《中国发动机闷头追赶十几年，结果发现：全球最强技术原来是自己？》能对你有所帮助！
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