大家坐了這么多年的飛機(jī),，不知道有沒有注意過,，發(fā)動機(jī)長得都大同小異，這么多代商用航發(fā)走過來,，外形上沒有太大的變化,。而本文的主角外形非常異類，非常容易從傳統(tǒng)商用航發(fā)區(qū)別出來,。

題圖中的開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)了（Open Rotor）,，也叫槳扇發(fā)動機(jī)，題圖中是法國賽峰的,，但是不止賽峰一家在做這東西,，比如美國GE。其實(shí)巨頭們在開轉(zhuǎn)子這個方向上已經(jīng)走了幾十年了,，試飛了很久,。

開轉(zhuǎn)子的原理是把一個做功渦輪（不推核心氣流的壓氣機(jī)）的功率通過齒輪箱把軸功率分給兩個反向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，其中這個螺旋槳的外側(cè)如同超寬弦渦扇發(fā)動機(jī)的推力風(fēng)扇一樣也是工作在周向超音速條件下,。

當(dāng)然對于發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)來說,，也有雙軸的，兩軸壓氣,，低壓軸帶低壓壓氣機(jī)同時帶螺旋槳（圖二）,，也有三軸的，兩軸壓氣,，做功渦輪只帶螺旋槳,，也有兩軸的單軸壓氣,，低壓軸只帶螺旋槳，這里不再展開,。圖二是另外一臺羅羅公司的開轉(zhuǎn)子的半剖圖,。

因?yàn)樗臉~位于發(fā)動機(jī)尾部，這樣由于它吸入的是由發(fā)動機(jī)短艙外殼產(chǎn)生的附面層效應(yīng)相對飛行速度減速了的的氣流,，這降低了風(fēng)扇前速度,，根據(jù)物理原則：推力=質(zhì)量流X（風(fēng)扇后速度-風(fēng)扇前速度），推力提高了,，而在傳統(tǒng)構(gòu)型發(fā)動機(jī),，發(fā)動機(jī)短艙的附面層只能產(chǎn)生阻力。PS：NASA也在做尾置渦扇發(fā)動機(jī)的整個飛機(jī)機(jī)身的附面層吸入技術(shù)前期研究,，原理上是一樣的,，挑戰(zhàn)在于這種附面層吸入對于發(fā)動機(jī)來說并不是軸對稱的。意大利Piaggio的公務(wù)機(jī)P180尾置渦槳也是利用了這個原理,。

因?yàn)樗袃杉墝D(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，不需要定子導(dǎo)流就可以噴出無自旋的氣體,，這大幅提高了渦輪機(jī)效率,，因?yàn)閮杉壎伎梢詫諝庾龉Α４送怆m然有一個實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)的齒輪箱,，槳葉的轉(zhuǎn)速和低壓渦輪一樣,，做功能力大幅提高，而這么高的轉(zhuǎn)數(shù)也就造成了槳葉外側(cè)為周向超音速區(qū),，此區(qū)域的槳葉形狀被優(yōu)化為向后掠,。

它的兩級對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子都可以變槳距（pitch），來應(yīng)對不同的飛行速度和渦輪轉(zhuǎn)數(shù),，這又提高了效率,。

跟傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機(jī)相比它的外涵道沒有外殼，省了非常多的重量和阻力,，因?yàn)檫@么大的涵道比,，外殼尺寸也要被等比放大。

第五,，由于沒有外殼的限制,，涵道比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機(jī)，而大涵道比又提高了整體熱機(jī)效率,。

這些優(yōu)勢綜合起來,，使它巡航油耗相比上一代主流航發(fā)CFM56低了30%,！要知道新一代的中推航發(fā)也只比上一代油耗低了15%到20%,，而開轉(zhuǎn)子是好幾十年前就開始的技術(shù)了,。

圖五是在9千米高空巡航時，巡航馬赫數(shù)（橫軸）和針對低油耗的最優(yōu)涵道比（紅色虛線,，左側(cè)縱軸）的關(guān)系,。開轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的涵道比大約是30以上，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了在0.7馬赫巡航的最優(yōu)涵道比,，縱使它有其它無與倫比的優(yōu)勢,，航速還是要比傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動機(jī)要慢一些。

圖六為幾種航發(fā)構(gòu)型的巡航速度和油耗對比,，以上一代中推商用航發(fā)為參考,，PW1000G的齒輪減速渦扇發(fā)動機(jī)油耗降低20%，而飛行速度不變,。開轉(zhuǎn)子的油耗和渦槳發(fā)動機(jī)一樣,，遠(yuǎn)低于渦扇，但是航速又遠(yuǎn)快于渦槳發(fā)動機(jī),，介于渦槳渦扇之間,。

噪音,！噪音,！噪音！

除了巡航速度慢了一些以外,，還有一個問題就是它的噪音了,，這應(yīng)該就是殺死它的最終原因了,。它的噪音如此之大,，DLR（德國宇航局）試飛開轉(zhuǎn)子的試飛員表示自己飛的時候差點(diǎn)跳下去自殺,，實(shí)在太吵了,。

因?yàn)榭諝庠趦杉墝D(zhuǎn)槳葉之間被撕扯,，造成了巨大無比的噪音。同樣采用對轉(zhuǎn)風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的俄羅斯戰(zhàn)略轟炸機(jī)圖95在飛行時產(chǎn)生的噪音如此之大,，成為唯一可以被美國在北大西洋設(shè)置的反潛艇聲吶網(wǎng)捕捉到的飛行器,。

上圖為NASA用CFD對開轉(zhuǎn)子外涵道做的模擬。

蘇系暴力美學(xué)圖95

針對噪音,，工程師試了幾個方向,，首先如圖六所示，第一級槳葉比第二級的直徑更大了一點(diǎn),，這樣被第一級槳葉加速的氣流在最外面的一層不會被第二級槳葉撕扯,，這一層氣流包住了內(nèi)部被撕扯的氣流，起到隔音作用,，然而現(xiàn)實(shí)還是骨感啊,，效果非常不理想。

上圖發(fā)動機(jī)的方向,，工程師做一種全新的飛機(jī)氣動布局,，用主翼和尾翼把開轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)包起來降低噪音，這個方向還沒有試飛,，而且這種構(gòu)型造成的結(jié)構(gòu)重量太大,，反而又削弱了開轉(zhuǎn)子的低油耗優(yōu)勢，而且降噪效果應(yīng)該也不是十分的理想,。

綜上所述,，非常遺憾，這種發(fā)動機(jī)在未來投入商用的可能性非常非常非常低,。