如何评价 GE 新发布的专为民用飞机打造的超音速涡扇发动机 Affinity？ 第1页

前一段时间一直在忙，周末才有一点时间写知乎，各位久等了。

后协和/图144时代，超音速公务机/客机概念已经存在多年，不是什么新想法。干线客机，不管是宽体还是窄体，因为尺寸，设计制造面临的技术风险过于巨大，就我所知还没有哪家公司想要再次挑战超音速干线客机。但是有很强支付能力的VIP们愿意为缩短旅行时间，和面子买单。

（我在这个回答：卢西：空客 A380 算是一个失败的机型吗？里面写过一点波音2707的故事）

我在这个回答里介绍过一些正在进行的超音速公务机/客机项目，关于本题的GE发动机Affinity就是和其中之一，Aerion AS2（洛克希德马丁）超音速公务机配套的。

超音速飞行和亚音速飞行是完全两个世界，对于发动机来说尤其是，原因在下面这个回答具体写过。

用针对亚音速飞行极致优化的大涵道比/超大涵道比涡扇显然是无法超音速飞行的。而这个世界上并不存在专为现代超音速民用飞机定义、设计、制造的航空发动机。军用发动机和民用发动机也是两个世界，工程上的挑战是完全不同的。尤其是在冷战之后，军机对民机的数量比例断崖式下跌后又持续下降。再加上油价上涨，军机对性能有着更高的追求，而民机追求低油耗高低维护保养成本，其对可靠性/安全性的要求更是极高而刚性。

超音速公务机先锋美国Boom表示过，坚决不把军机发动机装到自己的超音速公务机上。

Affinity

世界上这么多公司都在超音速公务机的路上走，假如真没有配套发动机，难道要超音速滑翔机吗？我就知道有人在家憋大招呢。

世界航发三巨头之一的GE在2018年10月16日发布了Affinity，终于补上了超音速公务机这缺失的一环，也可以说是最核心的一环。而这是从定义初始就和Aerion（洛克希德马丁）深度合作的。

工程学就是妥协的艺术，Affinity当然不是例外。我讲两个它进行的妥协：

超音速与亚音速的妥协

我在很多个回答里说过无数次，单纯追求超音速性能的涡轮发动机，一定是没有外涵道的涡喷，有或没有加力燃烧室。现代战斗机显然可以超音速，但是都用小涵道比涡扇配加力燃烧室，因为它们不是纯为超音速飞行定义的，具体原因看我其它关于航发的回答。比如：

波音2707的配套发动机GE4，单轴涡喷配加力燃烧室：

协和的发动机罗罗Olympus593，双轴涡喷配加力燃烧室：

摄于佐治亚理工ASDL，我在美国做访问学者的实验室

图144初期的配套发动机为NK-144，涡扇配加力燃烧室，而后期改了涡喷配加力燃烧室的RD-36-51：

也就是说，在Tu144身上，是拿涡喷换下了涡扇发动机。可见涡喷相比涡扇，更适合干长时间超音速巡航的活儿。

而针对亚音速飞行极致优化的涡扇，都是涵道比很大的，比如工程杰作GE9X：

Affinity定义为在60,000尺（约1万8千米，亚音速喷气客机的巡航高度为1万米左右）巡航。在海上超音速，而在陆上亚音速。所以啊，这个东西并不是单纯为超音速定义的。协和/Tu144定义的时候，人们没意识到超音速的噪音，后来被禁止于陆地上超音速飞行。长了这个教训，Aerion设计的飞机本来定义在陆地上就是亚音速的。其配套的发动机当然也不能只追求超音速性能。

所以它有了在超音速发动机中最大的涵道比，兼顾了超音速飞行和亚音速飞行，找到了一个妥协的平衡点。

两级超音速整体叶轮的低压压气（风扇），我目测外涵道总压比2.8-3.0，远远高于亚音速喷气发动机。

低压轴支架放在了一级转子（风扇）之前，中规中矩，下图F414（F-18E/F超级大黄蜂的动力）也是这样，很常见，不胜枚举。

欧洲台风战斗机的动力EJ200是个例外，把第一级风扇放在了最前面，低压轴支架在低压压气（风扇）和高压压气之间。

效率与噪音的妥协

Affinity的内外涵道喷口用不同的形状来增加喷嘴周长，让高速与低速气体融合更温柔。这降低了流体剪力，也就降低了噪音。但是提高了流阻，从而降低了效率。因为小涵道比涡扇的喷气速度远高于大涵道比涡扇，只有更激进的降噪手段才能符合越来越严苛的噪音标准。

对比一下亚音速客机的涡扇锯齿喷嘴，波音787搭载的GEnX：

Affinity的新技术

虽然是GE在现代超音速公务机这一块处女地的试探，但依旧，这是一台GE的机子。

从上图看出GE在亚音速大涵道比涡扇的技术路线。作为GE9X之后的项目，Affinity自然是应用了大量新材料，比如最新的涡轮热障涂层（这是啥东西：卢西：航空发动机高压涡轮转子叶片是如何制造的？）、碳纤维的机壳等等。

最新的涡轮机设计技术：

还有一个非常重要的就是它的加工成型技术，大面积采用3D打印，而这些技术不光来自涡扇领域。在GE9X之后，GE还发了一台ATP涡轴发动机，给涡桨飞机提供动力：

（至于为啥这台涡桨发动机的排气在前，进气在后，发动机内的流体是逆着飞行方向的，欢迎提问哦）

3D打印技术不光是为设计提供了更高自由度，还极大地降低了制造成本。

说到最后，Affinity是一台相对中规中矩，把GE民发（亚音速）细节技术集中体现在了一台另类涡扇上。

Aerion宣传将于2023年首飞AS2，Boom也即将对发动机选型。眼看着这个还并没实际存在的新兴市场马上就要活跃起来了，还真是期待呢！

贴上一个GE的宣传视频：

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