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日前，羅羅下一代發動機UltraFan在德國進行了動力齒輪箱測試。羅羅已經進行了五臺動力齒輪箱測試，這些測試為工程師瞭解和研究齒輪箱的運行積累了豐富的數據。
今年，我們還會將複合風扇與複合機匣整合到一起，這將是UltraFan項目取得的又一關鍵進展。
UltraFan是羅羅研發的全新民航發動機架構，將於2025年面市，其燃油效率比第一代遄達發動機提高25%。
UltraFan發動機特點
☑ 全新核心機構架——最大程度地提高燃油效率，降低排放；
☑ CTi風扇系統——碳/鈦複合風扇葉片和複合材料機匣，減輕重量;
☑ 先進的陶瓷基複合材料——所需冷卻空氣更少、運行效率更高的耐熱組件;
☑ 齒輪設計——為未來的高推力、高涵道比發動機提供有效動力。
2017年9月，UltraFan®動力齒輪箱動力齒輪箱在德國達勒維茨專用設施上測試時成功達到了7萬馬力功率，創下全球航空領域最大功率新紀錄。而其設計運行功率最終將達到10萬馬力，未來的驗證齒輪箱有望達到這一水平。當在最大功率下運行時，齒輪箱每對齒輪傳送的動力將大於F1賽道起跑線上所有賽車的功率總和。
今年4月，羅羅與空客簽署UltraFan®驗證機飛行測試集成合作協議。通過採用創新架構和相關技術，集成解決方案將為UltraFan®等高涵道比發動機提升總體燃油效率發揮重要作用。
未來幾年，羅羅會將齒輪箱、渦輪、燃燒室、複合風扇等技術整合到UltraFan驗證機中，並進行相關測試和發動機試車。
超扇（UltraFan）發動機從某種意義上講已經成為羅羅公司未來民用航空發動機的標誌性技術，並得到了業界的廣泛關注。
超扇的概念與優勢
羅羅公司遄達系列商用航空發動機的銷售額佔據公司銷售額的半壁江山，且在近期保持強勢上漲。為了促進公司業務的可持續發展，羅羅公司按照創新引領發展的思路，於2014年推出兩款新型航空發動機Advance和Ultrafan，以鞏固其在大型飛機發動機市場的領先地位。
CTi複合材料風扇葉片。
基於三轉子渦扇發動機研製經驗、先進核心機和齒輪系統等技術預研成果，羅羅公司制訂出分兩個階段進行的未來10年航空發動機技術和產品發展道路：第一階段的目標是以遄達XWB發動機為起點，開發和驗證Advance核心機與發動機；第二階段的目標是以Advance核心機為基礎開發和驗證具有顛覆性技術特徵的UltraFan發動機。Advance 發動機涵道比將超過11，總增壓比將超過60，耗油率和二氧化碳排放將比目前的遄達700發動機降低至少20%，計劃於2020年左右投入使用。UltraFan發動機於2012年在美國航空航天局（NASA）與洛克希德·馬丁公司聯合實施的環保航空計劃中首次提出，涵道比將達到15，總增壓比將達到70，燃油消耗和排放將比目前的遄達700發動機降低25%，計劃於2025 年投入使用。
從某種意義上講，羅羅公司的UltraFan發動機既像是帶短艙的開式轉子發動機，又像是齒輪驅動的渦扇發動機。超扇發動機的架構包括齒輪系統驅動的可變槳距風扇，帶出口導向葉片和懸臂的短艙。UltraFan發動機採用大直徑的風扇並帶短艙，既可以像渦扇發動機那樣獲得較高跨聲速飛行速度，又能以較大涵道比獲得較高的推進效率。
採用齒輪系統驅動的可變槳距風扇具有以下優勢：取消低壓渦輪，這意味著羅羅公司渦扇發動機的結構發生重大變化，由傳統的3轉子變成2.5轉子；增大涵道比，將使飛機的航程延長50％，或者燃油消耗率降低30％；實現傳統渦扇發動機的反推力功能，取消反推力裝置，大幅度減輕短艙重量；可控制非設計轉速失速和顫振。研究表明，可變槳距風扇和可變噴口都是控制非設計轉速風扇失速和顫振的方法，但是後者只適用於涵道比在12～15之間的發動機，如果涵道比再大，如增大到25，可變噴口的面積變化幅值將達到30％，這會大幅度增加發動機重量。
關鍵技術
UltraFan發動機與Advance發動機幾乎同時啟動，但是借鑑了後者的的技術成果，通過增加齒輪系統形成新型發動機。Advance和UltraFan發動機計劃的研究經費每年近10億英鎊,其關鍵技術包括：可變槳距風扇、驅動風扇的齒輪系統、先進短艙和新型發動機核心機。
可變槳距風扇系統
超扇發動機的可變槳距風扇包括22片三維氣動設計的可變槳距葉片、球型的葉尖設計和主動間隙控制，是體積更大、涵道比更大的新一代風扇。它採用與Advance發動機相同的碳纖維增強鈦基複合材料葉片，與複合材料機匣一起使用可將每架飛機的重量減輕680kg，相當於在不增加成本的前提下多搭載7位乘客。風扇葉尖處安裝有光纖傳感器，以監控風扇健康狀態。由於風扇增壓比很低，採用變槳距控制以使其在非設計轉速不發生失速和顫振。採用傾斜和掠形出口導向葉片並進行吸聲處理，能夠有效降低噪聲。
Advance和UltraFan發動機計劃採用複合材料風扇葉片。這是羅羅公司首次放棄遄達系列發動機的空心葉片的設計路線，這將使發動機重量大幅度減輕。葉片系統是在先進低壓系統（ALPS）研究計劃下進行開發和驗證的。該風扇於2014年在美國亞利桑那州圖森市的試驗基地，搭載在波音747-200飛行平臺的遄達1000發動機上完成了第一次飛行試驗。試驗表明，風扇性能表現良好，標誌著該項目達到了一個重要里程碑。
驅動風扇的齒輪系統
羅羅公司只是透露，超扇發動機的齒輪箱將是星形齒輪結構，但是沒有明確包括齒輪傳動比在內的技術細節。
安裝CTi複合材料風扇葉片的遄達1000發動機在波音747-200試飛平臺上試飛。
羅羅公司與利勃海爾宇航公司以50∶50的股份比例成立航空傳動技術（Aerospace Transmission Technologies）公司，共同開展齒輪箱的研製，羅羅公司將主導齒輪箱的設計和集成。為此，羅羅公司投入了6500萬英鎊在德國柏林南郊的達勒維茨小鎮建造了用於試驗齒輪傳動系統設計的試驗檯。羅羅公司在大功率齒輪箱的應用方面擁有較多經驗，目前有4類產品已使用這種齒輪箱（AE2100、T56、升力風扇、Model 250），有上千臺發動機正在服役。羅羅公司已經凍結了齒輪箱第1階段設計，在2015年年底加工出首臺變速箱試驗件，預計2016年年初對其進行試驗，最初試驗用的齒輪傳動比大約為4∶1。在飛行試驗前，羅羅公司打算製造3個型號的齒輪箱。
先進短艙和新型發動機核心機
超扇發動機短艙是一種帶出口導向葉片支撐的懸臂短艙。這種設計去掉了反推力裝置，大大減輕發動機重量，減小進排氣的損失，並能夠有效地降低噪聲水平。
超扇發動機概念的成功還依賴於核心機技術的發展，因為在可實現的風扇直徑下，超大涵道比還需要有小尺寸的核心機並達到較高的總增壓比。這些技術與所有先進發動機的技術一樣，包括壓氣機流動、間隙控制、冷卻燃油的空氣、脫氧燃油、貧油燃燒室和陶瓷基複合材料渦輪。
中壓壓氣機將從目前遄達XWB發動機的8級減少到4級，同時中壓渦輪將從2級減少到1級。高壓壓氣機與Advance發動機相同，與遄達系列發動機相比增壓比更高，級數將達到10級（遄達XWB發動機的高壓壓氣機只有6級），採用2級高壓渦輪驅動，而不是現在的1級。先進的貧油燃燒低排放燃燒系統（Alecsys）已於2015年下半年在遄達1000全尺寸發動機上進行了地面試驗，於2015年上半年在波音747-200飛行試驗檯上開始飛行試驗。多級中壓渦輪葉片與之前的渦輪葉片相比長度增加。為了減輕重量，轉子將採用鈦鋁合金，而靜子與導向器採用陶瓷基複合材料。羅羅公司與ITP公司合作投入430萬英鎊，由IPT負責研製和製造UltraFan發動機的中壓渦輪並開展相關試驗研究。
羅羅公司還啟動了一個名為高溫渦輪技術驗證機的新計劃，為Advance和UltraFan提供先進渦輪技術。該項目是遄達1000的環境友好發動機（EFE）驗證計劃的後續研究，將在一臺遄達XWB-97發動機基礎上重點開展陶瓷基複合材料和其他先進高溫材料的研發。
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