最近，由國內63名院士和專家組成的評審委員會一致同意通過國產(chǎn)大型客機C919首飛技術評審，這標志著C919向著首飛目標又邁出了堅實的一步。而為國產(chǎn)大飛機C919提供動力的就是CFM公司LEAP系列中的LEAP-1C發(fā)動機，該系列另外兩個型號分別是LEAP-1A和LEAP-1B。
CFM公司的發(fā)展啟示
CFM國際，即CFM International，是世界上主要的飛機發(fā)動機供應商之一，該公司是由美國航空發(fā)動機制造商通用電氣航空（GE Aviation）和其法國合作伙伴斯奈克瑪（Snecma）為了研發(fā)和制造CFM56系列噴氣發(fā)動機而各自出資50%組建的合資公司。公司在美國注冊商標為“CFMI Inc”，由通用電氣公司負責管理；在法國的為“CFMIS.A.”由斯奈克瑪公司負責管理。
CFM公司名稱與該公司的主要產(chǎn)品CFM56系列噴氣發(fā)動機，就得名于兩家母公司的民航客機用發(fā)動機。GE公司所開發(fā)的用于軍用的發(fā)動機，序列為“Fxxx”，民用發(fā)動機則為“CFxx”；斯奈克瑪公司的發(fā)動機項目序號為“Mxx”，與通用公司合作的項目為M56。將兩者合在一起，即為CFM56。CFM56系列噴氣發(fā)動機被廣泛應用于波音737和空客A320等區(qū)域航線飛機，在民用發(fā)動機領域占有巨大的市場份額。GE公司負責系統(tǒng)一體化和核心機（高壓壓氣機、燃燒室和高壓渦輪）的研制，斯奈克瑪公司負責低壓部分（包括風扇、低壓壓氣機和低壓渦輪）和附件機匣的開發(fā)設計。
LEAP系列發(fā)動機是CFM公司在新世紀提出的發(fā)展方向，CFM公司已經(jīng)在巨量的測試和使用中積累了大量經(jīng)驗，其改進可謂水到渠成——LEAP發(fā)動機整合了由CFM公司在2005年啟動的CFM56項目中研發(fā)的新發(fā)動機技術，并于2008年7月13日，在第46屆范堡羅航展開幕前一天，宣布啟動新一代動力裝置LEAP-X發(fā)動機，作為波音737和A320系列飛機的配置。2008年11月4日，LEAP-X發(fā)動機在第7屆中國國際航空航天博覽會上首次公開亮相。CFM希望此新型發(fā)動機將能成功取代CFM56-5B與CFM56-7B之地位。2013年9月，CFM國際公司開始了首臺全尺寸LEAP發(fā)動機的測試，啟動了一項范圍廣泛的地面和飛行測試認證項目，包括在未來3年中對60臺發(fā)動機進行測試。該項目于2015年結束并進行認證，2016年在空客A320neo飛機上投入商業(yè)運營，neo意為“new engine option（新發(fā)動機選項），意味著A320neo客機發(fā)動機的改進將十分巨大。
LEAP-X發(fā)動機的創(chuàng)新性技術
LEAP-X發(fā)動機采用了許多行業(yè)內領先的創(chuàng)新性技術，包括超高壓比核心機、采用三維編織樹脂模傳遞成型技術制造的復合材料風扇葉片、獨特的雜物剔除系統(tǒng)、復合材料風扇機匣、第三代三維氣動設計壓氣機和渦輪葉片設計技術；使用3D打印燃料噴嘴的第二代雙環(huán)預混旋流器（TAPSⅡ）燃燒室技術、使用陶瓷基復合材料的高壓渦輪復合機匣、可變面積外涵噴管、使用輕重量鋁化鈦葉片的低壓渦輪和其他先進材料等。發(fā)動機和短艙作為一體化推進系統(tǒng)來設計，擁有先進的進氣道、聲學處理和電動反推力裝置，可以充分發(fā)揮其氣動性能、重量和聲學優(yōu)勢。
LEAP-X發(fā)動機的風扇為先進碳纖維復合材料風扇葉片，可以有效降低噪聲并提高推進效率。LEAP-X的風扇葉片數(shù)量為18片，直徑為1.8米，總重為76千克。LEAP-1A和1C發(fā)動機的風扇尺寸為78英寸，涵道比為11（一般來說涵道比越大效率越高），LEAP-1B發(fā)動機的風扇尺寸為69.5英寸，涵道比為9。三者都是采用復合材料風扇葉片。LEAP-X發(fā)動機的推力級別為89~134kN；LEAP-X核心機擁有8級壓氣機、單級高壓渦輪和先進的第二代雙環(huán)預混旋流器燃燒室。它的結構更簡單緊湊，重量更輕，壓氣機和渦輪承載能力更強、效率更高，發(fā)動機的調節(jié)和控制系統(tǒng)更先進。為了大幅度減重，LEAP-X發(fā)動機的風扇葉片邊緣采用鈦合金，葉片本身為采用三維編織樹脂模傳遞成型技術制造的復合材料風扇葉片。這項采用碳纖維及特殊的制造工藝的革新型技術制造出了免維護、耐久性極高的風扇葉片。試驗結果表明，應用該技術制作的葉片不僅重量輕，而且結構牢固，抗大體積鳥撞擊能力強，制造成本卻相對較低。
LEAP-1C發(fā)動機采用法國斯奈克瑪公司研制的碳纖維復合材料風扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復合材料渦輪部件。LEAP-1C發(fā)動機擁有18片風扇葉片，其數(shù)量比CFM56-5C減少一半，是CFM56-7B的四分之三。中國商飛為C919選擇了由GE和法國賽峰提供的整套的一體化推進系統(tǒng)（IPS）。其中，CFM將提供LEAP-1C發(fā)動機，奈賽公司（Nexcelle）將提供發(fā)動機短艙和反推力裝置（奈賽公司是GE下屬的MRAS公司和法國賽峰集團Aircelle公司建立的一家平股合資公司）。
LEAP己被三種未來最主要的干線客機選中：2009年12月，中國商飛選中LEAP作為C919的動力，這是LEAP的第一個用戶。CFM將用于C919的發(fā)動機命名為LEAP-1C，推力為124.5～133.5kN。2010年12月空中客車公司選中LEAP為其A320neo的一種候選發(fā)動機，另一候選發(fā)動機為PW1000G。CFM將用于A320neo的發(fā)動機命名為LEAP-1A，推力為109～146.3kN。2011年8月，波音公司選中LEAP作為其新一代客機737MAX的動力。CFM公司將用于737MAX的發(fā)動機命名為LEAP-1B，推力為89～124.5kN。
LEAP名稱中，1表示是LEAP的第一個系列發(fā)動機，A、B、C則分別表示發(fā)動機用于何家飛機，即A用于空客飛機，B用于波音飛機，C用于中國商飛的飛機。與CFM56-7B相比，LEAP的燃油效率提高16%，氮氧化合物排放量低60%，噪聲水平低10～15dB，而可靠性至少維持CFM56的水平。
發(fā)動機的綠色之路
普惠公司創(chuàng)建于1925年，是美國目前最大的兩家航空發(fā)動機制造公司之一，也是世界燃氣渦輪“三駕馬車”之一。從活塞式航空發(fā)動機起家，與美國航空工業(yè)一起成長，軍用領域一直保持強大競爭力，提供了目前美國隱身戰(zhàn)斗機的全部動力，而民用領域雖然一度衰落，但由于先進的齒輪傳動技術的提出，市場份額和野心也在不斷擴張，近年來對CFM公司形成不小的沖擊，比如空客公司的A320neo有普惠公司生產(chǎn)的“靜潔動力”PW1100G齒輪傳動發(fā)動機（GTF）和CFM國際公司生產(chǎn)的LEAP-X發(fā)動機兩款發(fā)動機供客戶選擇。截至2016年10月31日，在空客交付客戶的32架A320neo中，共有21架選擇了普惠PW1100G齒輪傳動發(fā)動機（GTF），另外其他飛機制造商新生產(chǎn)的飛機，如日本MRJ支線客機、巴航E2、伊爾庫特MS-21、龐巴迪CS300等也都選擇了普惠GTF發(fā)動機。主要原因是GTF發(fā)動機油耗比同級別發(fā)動機低約15%，并且更加安靜。由于有著GTF發(fā)動機的沖擊，CFM公司推出技術相對保守的LEAP系列，也有捍衛(wèi)自己民用航發(fā)絕對霸主地位的意圖。無論這場“發(fā)動機大戰(zhàn)”的結果如何，都會對美國發(fā)動機產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生極大的促進。
進入新世紀后，綠色理念深入人心，隨著航空業(yè)的推廣，航空公司也越來越注重客機的經(jīng)濟性和乘坐體驗。高性能、低風險和先進經(jīng)驗技術的應用，更好地滿足了客戶的經(jīng)濟需求和環(huán)保要求。而中國商飛在可預見的未來使用成熟卻不失先進的LEAP系列發(fā)動機，也是較為穩(wěn)妥的選擇。