CFM-56 一代引擎的传奇

一年前的今天,发生了一件特殊的事情,使得我在一段时间内开始使用CFM-56的涡扇照片作头像。虽然现在头像已经变成了一些不知何物的东西,但到了这个日子还是应该纪念一下的。本来想写点别的,但想来还是写写这些不相干的更好一些。

CFM-56,熟悉大飞机的估计多少都会听过这个名字,在这个世界上,平均每2.5秒钟,就有一架搭载CFM-56系列发动机的飞机起飞。时至今日,产量已经超过两万台,配备的飞机接近一万架,CFM-56系列已经成为世界上最常见的一款高涵道比喷气式涡扇发动机。在中短途民航中服役的主要飞行器就是波音的737系列以及空客的A320家族,而这两个系列,基本上都是采用了CFM-56系列发动机,随着737和A320两个系列的广泛流行,CFM-56也就成就了一代辉煌,成为一款传奇的发动机。

传奇的开端

CFM-56是由法国SNECMA 和美国GE航空合作,共同建立了CFM-International,协同开发的一款发动机。时间回到1971年,那时候,高涵道比的发动机才刚刚开始兴起,很多公司都开始考虑设计新款,低噪音,大功率的高涵道比涡扇发动机。在CFM计划之初,法国当然也急切的希望能够制造一款10吨级推力的大型发动机(在当时,也算得上是大型了)。其实早在当年,喷气发动机的市场就已经构成了GE,普惠(PW),罗尔斯罗伊斯(RR)三家独大的局面。在当时,靠着JT-3D占据民用航空垄断地位,事业蒸蒸日上的的PW当然是法国的至上之选,然而PW当然有自己的算盘,依靠自己的地位,独立推出新一代的JT8D,当然要比和法国做一笔50对50的合作投资划得来。否则,新产品就很可能直接对自己现在的JT8D计划构成竞争威胁。而同时,可怜的RR由于喜大好功的去搞了功率更大的发动机RB211(最大到20吨的推力),最后给自己弄得一个濒临破产的境地,自然不会着法国人待介。最后,适合的结姻对象就成了拥有一定的核心技术,同时又急切的需要开发一款10吨级大推力引擎的GE公司了。

当时,GE手中的王牌是应用在美国空军B-1式轰炸机上的F-101引擎核心技术,包括高压压气机、高压涡轮以及燃烧室组成的引擎核心。然而,成也萧何败也萧何,正是由于F-101引擎被应用在美国空军引以为傲的B-1轰炸机上,将这一技术出口到外国就引起了政府高层的争论。在往复之中,法国总理蓬皮杜与美国总统尼克松进行了多次的交流会晤,最终,由时任美国安全顾问的亨利基辛格签署了一份文件,敲定了美法在航空领域合作的相互的一些让步的细节,并最终使得这一艰难的计划得以见到曙光。1973年五月,尼克松在赶往与蓬皮杜会谈的途中,在巡航于三万英尺上的美国空军一号内,签署了有关B-1轰炸机发动机核心技术授权的文件,CFM-56计划正式得以批准。

基辛格签署的CFM-56相关安全备忘录

艰难的开局

经历了最初的设计阶段后,CFMI决定分别在法国SNECMA和美国GE的工厂分别由两条生产线来组装CFM-56发动机。由于F-101引擎核心依然是美国的最高机密,因此最早的几台试验型的发动机核心都是以机密的状态运送到SNECMA的工厂,并在一个特殊的封闭车间内进行组装,这个封闭的车间只能够由GE方的工程人员进入,即使是CFMI的法方主席也无权进入。只有核心安装完毕,并将法国制造的包覆核心的舱壳安装好后,才能将核心送出这个封闭车间,完成最后的组装工序。然而,在这样艰难的条件下,CMF-56计划还是顺利的完成了第一次试车。1974年6月,计划正式获批仅一年多,GE工厂便实现了CFM-56第一台试验机型的试车,同年12月,第二台完成的引擎(同样是在GE完成装配)并运送至法国进行了在法国的首次运转。1977年2月,首台CFM-56引擎代替掉麦道YC-15的一枚引擎,进行了成功的试飞。

然而,虽然CFM-56的初期设计制造算得上顺利,然而,其销售计划却显得有些力不从心,甚至是偏离了其基本的计划。原本计划取代Boeing 707上的PW JT3D系列引擎,并与波音公司达成了707引擎更新计划,波音随即推出了配备CFM-56的707-320型号,然而,各大航空公司却并不买账,因此随着707-320整个计划的搁置,CFM-56的第一批潜在订单也就鸡飞蛋打了。

尼克松与蓬皮杜的高峰会谈,孕育了美法合作CFM的计划

四引擎市场展露头角

虽然707-320的计划最终搁浅,CFM-56的初期潜在目标还有一个,就是DC-8的引擎更换计划。与707一样,四引擎的DC-8一样面临着由于JT3D带来的高噪音问题,为了应对美国空管对于噪音的规定,部分航空公司开始考虑将自己的DC-8飞机上的PW JT3D发动机更换为CFM-56的发动机。DC-8为CFM赢得了真正意义上的第一笔订单。然而,更大的成功还在等待着CFM-56,虽然707引擎更换计划的流产给CFM带来不少的打击,但与波音的这一次亲密接触使得CFM在下一次合作中占据了有力的位置。1980年初,美国空军提出了对空中加油机KC-135进行引擎换代的计划,参与投标的有PW TF33以及老冤家 PW JT8D,最终,在这架波音公司生产的KC-135R上,CFM-56替换掉了老对头PW J57,使得CFM-56成为在美国空军广泛配备的一款引擎。

配备CFM-56的KC-135R加油机队列

称霸双引擎单通道市场

设计10吨级别大推力引擎的初衷,其实并非是仅仅替代传统应用于四发的飞机引擎。这个规模的引擎,将足以通过双引擎就推动相对中小型的单通道飞机。在四发飞机的市场,CFM-56最多也只能算是展露头角,毕竟等待她的,是一片更加广阔的双引擎客机的市场。同样在1980年,波音开始考虑为自己的737客机进行一次全新的升级,换装大推力的高涵道比涡扇引擎。最初波音的对象是罗罗(RR)与日本合作设计的F29引擎,这款引擎尺寸合理,推力又足够。为了能够得到波音的订单,CFM必须对CFM-56进行改进。然而,有些具有讽刺意味的是,虽然这是CFM-56第一次进军双引擎市场,她遇到的问题并不是自己的力量不够,而是自己的身材问题。由于737的传统设计只适用于中低涵道比的引擎(往往比较瘦长,直径较小),其机翼距离地面较低,因此737幼小的翼展之下容不下CFM-56-2雍容的身姿。因此,CFM做出了一个极具风险的决定——为CFM-56减肥。一方面,减小了涡扇的尺寸,同时将引擎的附件、机械舱从引擎的正下方移动到引擎两侧,并最终形成了经典的非圆形引擎外壳设计。瘦身后的CFM-56-3系列最终得到了波音的亲睐,并成为波音737-300的唯一选择。这一姻缘持续了整个737经典款(737-300,400,500)以及新一代737(737-600,700,800)。其非圆形外观的设计,随着737系列的流行,也成为了737的一个明显特点和可爱之处,给人们留下了深刻的印象。

737经典款之后,CFM这一次迎来了她的欧洲朋友。空中客车公司很早就梦想着能够制造一架由法国设计,制造,并配备法国发动机的大型客机,CFM-56在737系列上的成功让空中客车看到了希望。而CFM-56的欧洲贵族血统,也第一次真正发挥了大作用。空中客车与CFM进行了紧密合作,设计了经典的空中客车A320款单通道客机。与波音737一样,A320一样有个庞大的家庭。而CFM-56所支持的737与A320这两大家族,基本完全占据了单通道中短途民用航空的市场。CFM-56的计划,在A320之后,算是实现了巨大的成功。

Boeing 737-400上的非圆形发动机设计

再次踏上四发的征程

与空客在A320上的成功合作,使得CFM和空客建立了密切的关系。当空中客车准备设计一款新型的四发大型长程客机时,CFM-56自然也是他的首选。CFM为A340设计了CFM-56-5型引擎,而空中客车也完全按照CFM-56的引擎设计配置自己的四引擎飞机。最终,在A340上,CFM再一次将四发大型客机送上云端。

A340之后,CFM锐意革新,配合波音公司对737进行了再次地引擎更新,设计了新款的CFM-56-7系列引擎,装配新一代的737客机。同样保有可爱的非圆形外观,同样提供了令波音满意的功率。

基于737-800的BBJ2

新的跨越 CFM-Leap

时间转眼到了2011年,民用航空业又一次走到了革新点。波音即将推出自己下一代的737计划,Boeing 737-MAX,同时,空中客车也当仁不让地对A320系列进行改进,推出了A320新引擎选项——A320-NEO。为了应对这一变革,CFM拿出了自己全新的方案,CFM-Leap 将成为CFM-56系列的换代产品,并成为一个全新的系列。CFM-Leap-X已经成为A320-NEO的一个选项,而波音也会倾向于瘦身版本的CFM-Leap-1B,同时,CFM-Leap也将成为传说中的国产大飞机,中国商飞C919的推动引擎。让我们期待藉着CFM-Leap系列,CFM将跨出她的又一次飞跃,给我们带来另一段传奇。

CFM LEAP X 是否意味着我应该换个头像呢