航空发动机行业自豪普拉特惠特尼专题研究：欲戴王冠，必承其重(11)

在公司双转子结构发动机取得商业及军事广泛认可后，公司 1988 年开始研究基 于双转子结构的改型创新性齿轮传动涡扇发动机（GTF）技术。齿轮传动涡扇发 动机（GTF）是在风扇和低压压气机中间引入减速齿轮箱，使风扇在较低的转速 下工作的同时，可以提高低压压气机和低压涡轮转速，风扇和涡轮机能够以最佳 速度旋转，在降低噪声和负荷的同时减少了级数和叶片数量，提高涵道比。
早在 1970 年，霍尼韦尔公司就已将 GTF 的结构应用于 TFE731 发动机上。1992 年普惠公司首次将齿轮箱装到引擎上进行测试，2001 年公司在加拿大进行全尺 寸测试。2008 年范堡罗航展期间公司正式将 GTF 发动机命名为—洁静动力 PW1000G 型（PurePower PW1000G）发动机，并分别在波音 747 和空客 A380 上 进行测试。PW1100G-JM 在公司与 MTU 和 JAEC 的合作下生产，在 2016 年 1 月 正式服役，为空客 A320neo 提供服务。2021 年，A320neo 系列搭载 GTF Advantage 发动机成功进行首飞，进一步扩大了现有 GTF 发动机的行业影响力。
齿轮传动风扇发动机在设计的先进性以及实际性能方面更具优势。 1）高涵道比，低油耗：GTF 发动机的涵道比达到 10~12，为空客 A320 和波音 737 飞机所使用的 CFM56 和 V2500 发动机的 2 倍左右，涵道比的增大使得 GTF 发动机的油耗相较其他涡扇发动机下降 12%。2）低噪声：GTF 发动机风扇由减速器驱动，从而使得风扇和低压涡轮及低压压 气机均可在适合的转速下工作，发动机的风扇采用了更低的叶尖切线速度以降低 噪声，对比 PW4084 发动机 413.3m/s、遄达 800 发动机 478.4m/s、GE90 发动机 376.3m/s，公司 GTF 发动机叶尖切线速度仅为 324m/s。 3）质量轻、气动性强：标准型非齿轮传动发动机有 22~24 片风扇叶片，而 GTF 发动机仅有 18 片后掠式风扇叶片，GTF 具有更轻的风扇系统；
标准型发动机具 有 3500 片低压压气机和低压涡轮叶片，而 GTF 发动机仅有约 2000 片，与增加的 减速器质量相互抵消，GTF 发动机风扇叶片的双弧形、无中间凸肩且空心的结构 使得其质量更轻、气动性能更强。 4）经济性：与 V2500 等前代发动机相比，GTF 发动机燃油消耗率降低高达 17%， 同时在高海拔地区及低温环境下具备更大的推力；与非齿轮传动发动机相比， GTF 发动机的维护成本预计可节省 40%。 5）可持续性：理论上，GTF发动机每飞行 1 小时能够节省 100 加仑燃油，减少 1 吨二氧化碳排放。