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现代民航客机的动力普遍为大推力（大于70千牛）涡轮风扇发动机，与涡喷发动机相比，其具有推力大、油耗低、噪音小等特点，此类发动机的主要动力来源由低压涡轮直接驱动的风扇提供。低压涡轮不仅驱动风扇，还驱动同在一根轴上的低压压气机转子。这种设计虽然已经被广泛应用，但是却具有一个先天性问题——风扇与低压压气机无法分别在它们的最佳转速区间工作。

造成这个问题的原因得从喷气发动机的工作原理说起。早期的涡轮喷气发动机没有风扇结构，主要推力来自从涡轮后喷出的高温高速射流，但由于涡喷发动机直径较小，导致空气流量小，推力级别无法有较大提升。同时，由涡轮直接喷射出的气流温度超过800摄氏度，这些热量没有转化为动能，而是直接排放，造成能量浪费。因此涡轮风扇发动机应运而生。

与涡喷相比，涡扇发动机在低压压气机前增加了一级直径较大的风扇转子，这样，发动机的主要动力来源不再是涡轮后的射流，而是靠风扇“吹”出的冷空气。动量守恒定律告诉我们，单位时间内流经风扇涵道的冷空气越多（质量越大），速度越快，推力就越大，因此理论上只要增大风扇直径和转速，就可获得更多推力。

但是，决定推力大小的风扇直径与转速不能无限放大，主要受限条件为噪音、叶片效率以及叶片榫根和风扇轮盘的强度。为满足这些限制，风扇叶尖切线速度一般都不会超过400～450米/秒，因此如果增加风扇直径（保证空气流量），必须降低转速。但是，与风扇共轴的低压压气机却需要较高的转速（大于7 000转/分钟）保证增压效率。两者相互制约，均无法以最佳转速区间工作。

为缓解两者的转速问题，三转子发动机应运而生。与双转子相比，三转子明显的优点是：相同增压比下级数少，可调静子叶片和放气活门少，转子短，转子刚性好以及启动加速性能优秀。但是，三转子发动机的缺点也十分突出——结构异常复杂，支承、传力、润滑十分困难，低压涡轮级数多，维护性差。因此目前世界上只有英国罗罗公司的RB211，遄达系列，英、意、德三国合作生产的RB199以及前苏联的D18T、D36等少数发动机采用三转子设计。

为了使风扇和低压压气机达到它们的最佳工作转速，人们想到了在两者之间增加减速器。在此情况下，带齿轮减速器的涡扇发动机应运而生，而由普惠公司生产的静洁动力®其PW1100G-JM型发动机齿轮传动式涡扇TM发动机（GTF）历经数年研发试验，已于2016年1月20日为交付德国汉莎航空的首架A320neo提供动力。

这台装机的PW1100G-JM为惠普静洁动力PW1000G发动机系列中的一员，根据普惠发动机命名规则，第一位数字“1”或“1000”代表“代级”，第二位数字为飞机制造商（1为空客），最后两位为发动机标准推力，字母“G”则是该系列发动机的精髓——齿轮（gear）减速器。

PW1000G发动机在风扇转子与低压压气机之间安装了一台齿轮减速器，因风扇转速降低，提供动力的涡轮轴扭矩减小，其总级数较没有安装减速器的同级别发动机有了巨大改变，它比传统发动机在叶片轮盘结构上少了至少6个级数，单是低压涡轮级一项，就比其他同类发动机减少了约2 000片叶片，极大降低了各项成本。

齿轮减速器的应用使风扇转速下降，最直接的好处体现在噪音降低，根据普惠官方数据，静洁动力系列发动机可将飞机噪音减少75%。风扇转速的下释放了低压压气机的转速空间，提高了增压效率，使压缩空气可以更充分的和燃油在燃烧室中混合燃烧，普惠官方给出的指标为“燃油消耗率降低15%”，而运营方汉莎航空在2月12日表示，“降低15%的油耗不仅已经实现，还有所超越。”要知道，一款全新的发动机要达到设计油耗指标，往往需要一定的磨合时间，而PW1100GJM在初装之际就超越标准，无不体现其优秀的性能。

当然，齿轮传动式涡扇发动机并非普惠一家，阿斯泰方、ALF502、TFE731以及LF500系列发动机均采用了齿轮减速器，由于当时的技术限制，这些早期的、在涡轴发动机基础上改型而成的小型齿轮传动涡扇发动机，减速器不仅体积与质量大，结构复杂，在高转速、高负荷的情况下，齿轮、支承齿轮的轴承运转环境会变得异常恶劣，极易发生故障，这些大大限制了该结构在涡扇发动机中的应用。小型涡扇都是如此，更不要提在推力更大的大型涡扇发动机中应用齿轮减速器。因为这需要减速器在极高的输入转速（约10 000转/分钟）和极高的传动功率（大于30 000千瓦）下安全、可靠地工作。这在20世纪90年代的技术条件下无法做到。

时至1998年，普惠公司公布了一项新型发动机的发展计划——齿轮传动风扇的大涵道比涡扇发动机PW8000，这是大推力发动机中第一种采用齿轮传动的大涵道比发动机，由单级风扇，3级低压、5级高压压气机，1级高压和3级低压涡轮组成。该减速器传动功率为23 860千瓦，减速比约为3:1（输入转速9 160转/分钟，输出转速3 250转/分钟），具有体积小（外径0.457米）、质量轻（640千克，每100马力质量仅0.98千克）、可靠性高和传动效率高（99.5%）等特点。因传动效率高，不仅功率损失小，而且用于冷却、润滑齿轮传动装置的滑油升温仅27摄氏度，大大减小了散热器的体积。然而，由于当时并没有飞机选用该发动机，这台涵道比高达11、推力为116～162千牛的PW8000研发工作宣布终止。PW8000项目虽然终止，但齿轮系统的概念却在PW308核心机上得到了发展。2005年，在“绿色航空”形势的驱使下，普惠重启了具有齿轮传动风扇的大涵道比发涡扇发动机研发工作，并于2008年将此发动机命名为“静洁动力”PW1000G。

目前，除已装机汉莎航空A320neo的PW1100G-JM发动机外，其他推力级别，或适用其他机型的GTF发动机也在稳步向前，2015年11月11日，普惠PW1200G发动机就为日本支线客机MRJ的首飞提供了动力。日后将为巴航E190提供动力的PW1900G也已开始了空中测试试验。中国方面，四川航空选择了24架以PW1100G-JM发动机为动力的A320neo，成为首家直接订购静洁动力发动机的中国航空公司。这批飞机预计于2017年开始交付。

责任编辑：陈肖