2016年1月，引擎制造商普惠最引以為傲的革命性產品 - PW1000G齒輪傳動渦扇引擎（Geared Turbofan，GTF）隨著首架A320neo交付給漢莎航空開始投入運營。

那年11月，我們在珠海航展上有幸與負責引領普惠技術發展發向的時任普惠技術與環境副總裁、美國工程院院士Dr. Alan H. Epstein進行了一小時的對話。作為一個技術控，Epstein博士詳細介紹了GTF引擎的創新性，并且也直面當時GTF引擎在成長期出現的一些問題，對我們提出的問題做了解答（可以戳回顧當時的推送）。

時隔5年，裝備普惠GTF引擎的飛機已經遍布全球，涵蓋空客A220、A320neo家族和巴航工業E190-E2系列，飛行小時數也超過了1000萬小時。由于疫情的關系，我們無法在今年的珠海航展上再次與Epstein博士面對面交流，問問他在度過成長期后的GTF引擎表現如何。

不過，普惠也在航展前舉辦了一場線上采訪，負責普惠和國際航空引擎公司IAE全球銷售、營銷及市場工作的普惠公司首席商務官瑞克·德尤魯及普惠中國總裁范佑勛一同接受了中國媒體的采訪。

以5年為期，再度回顧一下這個普惠攜手NASA投入20年時間、耗資超過100億美元研發的劃時代產品在實際運營中的情況，也會是有個相當有意思的話題。

先來看看我們在航展現場的專訪

什么是GTF引擎

簡單來說，GTF引擎解決了渦扇引擎中處在同一傳動軸上的風扇和壓氣機與渦輪所需轉速高低不同的矛盾，大幅提升引擎的燃油效率，從而大幅降低油耗和噪音。

那么，GTF是如何解決這個矛盾的呢？

我們首先簡單復習一下渦扇引擎的工作原理：通過將空氣引入壓氣機逐級增壓，然后在燃燒室與燃料混合后點燃，燃燒膨脹的空氣向后排出并驅動渦輪，進而帶動傳動軸最前方的風扇旋轉產生動力，也繼續為核心機輸送空氣。既然是在同一根傳動軸上，也就意味著各轉子和組件將保持相同的轉速。

傳統渦扇引擎示意圖

但是風扇、壓氣機和渦輪保持同一轉速并不能帶來最優性能。簡單的說，壓氣機需要保持一個更高的轉速以提高壓縮空氣的效率，這樣才能縮小尺寸、簡化結構，從而降低引擎自重；但是風扇卻是做的更大、轉的更慢效率才高、噪音才小，然而大尺寸的風扇必然無法承受過高的轉速，因為直徑大了，力臂也長，離心力輕松就能將葉片撕碎。這之間的矛盾，使得引擎涵道比難以提升。

引擎制造商們也曾經想過其他的辦法，比如說三轉子技術。但是要進一步提升涵道比以及燃油效率，除了把葉片做大，也要把核心機做得更小、更短、更輕才行。自然而然的，工程師們想到了減速齒輪。

普惠從1988年開始研究齒輪傳動架構引擎，耗時20余年。與傳統渦扇引擎最大的不同是在風扇與低壓壓氣機間安裝一套行星齒輪組，通過它的減速，風扇和壓氣機都可以保持在最優轉速。因為壓氣機的工作效率提升，壓氣機的級數大幅減少。同時，無需依賴同心軸「套娃」的核心機尺寸也大大縮小，再加上風扇轉速更低，尺寸自然可以做大。外涵道變大，內涵道變小，引擎的涵道比自然大幅度提升。因此，GTF引擎的最大涵道比可達12.5:1，是目前涵道比最高的渦扇引擎。

GTF引擎剖視圖，可見核心機結構更加簡單、小巧

相比此前的型號，GTF引擎的風扇轉速下降約40%，直徑可達81英寸（2.05米），可以增加吸入空氣量，降低引擎內的空氣流動速度，進而減少油耗、降低噪音。同時，壓氣機轉速提高，增壓比提升60%，能夠減少多達2級壓氣機和多達4級渦輪，引擎結構大大簡化。還能減少多達50%氮氧化物排放。

小巧卻極為強悍的齒輪組

而實現這一切的，是一個直徑不過50厘米、重量不超100公斤，卻能傳遞25兆瓦馬力的齒輪組。這個輕便、小巧的齒輪組可謂將冶金、材料、工藝等諸多領域大成集于一身，才能承受如此負荷，壽命還要長達20年。

PW1000G GTF引擎結構示意，壓氣機和渦輪級數大大減少

更節能、更安靜

節能減排：

德尤魯介紹說，通過使用GTF引擎，一架飛機在一年能節省3600噸二氧化碳排放量，這相當于90萬棵樹在一年中吸收的二氧化碳總量。每一次按照標準航線的飛行能節省100加侖（379升）燃油，也就是1噸二氧化碳的排放量。

在過去的五年中，普惠GTF引擎在全球為250萬次航班提供動力，為運營商節省了5億加侖（19億升）燃油，避免了500萬公噸的碳排放。在中國，GTF引擎為11家航司共200多架A320neo系列飛機提供動力，過去五年完成超過40萬個航班及173萬飛行小時數，共節省9500萬加侖（3.6億升）燃油，減少了91.7萬噸的碳排放。

降低噪音：

前邊提到，GTF引擎的風扇轉速大幅降低，意味著伴隨的噪音也大幅減少。這不僅僅讓機上乘客和地面居民都更加舒適，也能夠節省燃油。

以上海虹橋機場為例，使用GTF引擎的飛機噪音軌跡縮小將近73%，意味著航空公司能夠在滿足噪音限制的情況下使用更直接的航路，從而縮短留空時間，減少燃油消耗和碳排放。

使用GTF引擎后噪音軌跡范圍相比此前產品大幅縮小

實際運營

除了我們熟知的空客A320neo系列，普惠GTF引擎也是空客A220系列、巴航E2系列、伊爾庫特MC-21的唯一動力。截至目前，普惠已經收到超過1萬臺GTF引擎訂單，全球有55家航司、超過1000架飛機裝上了普惠PW1000G系列引擎，飛行小時數已達1000萬小時，安全運輸超過4億名乘客。

作為新一代單通道及支線客機上唯一一款革命性的引擎產品，GTF引擎在投運之初也因為新技術和新材料而遇到一些穩定性問題。普惠在過去的五年里一直努力解決這些問題，更是趁著過去18個月大量飛機停場的機會，快馬加鞭的改進引擎性能。在經歷了初期的低谷后，目前PW1100G的簽派可靠率已經達到99.97%。

GTF引擎放行可靠率在經歷了初期的反復后，如今已經穩定在99.97%

在中國，目前有超過200架裝有GTF引擎的A320neo飛機正在飛行。在過去5年里，這些飛機總共搭載了超過5700萬名乘客飛往全國各地。

GTF的未來

GTF引擎作為過去20年里唯一一款從零開始完全重新設計的引擎，確實極具革命性和突破性意義。從多家航空公司的反饋來看，這款引擎也確實做到了宣稱的節油能力。我們當然也非常關心這款引擎在未來的發展前景，特別是在寬體機上的應用。趁著采訪的機會，我們也專門向德尤魯先生提出了這個問題。

對此，德尤魯先生明確表示：寬體機用上GTF引擎「指日可待」。他表示，GTF的技術毫無疑問是可以被「放大」的。事實上，普惠在GTF研發過程中一直與飛機制造商們保持密切交流，在探討未來項目可能性的時候，就已經論證過GTF在寬體機上的應用。

那么GTF應用到寬體機時，前邊提到的節能減排等種種優勢是否會延續呢？德尤魯先生很有信心的表示，提升燃油效率、降低噪音和排放方面的優勢，也將在寬體機上市場延續下去。

此外，普惠也在不斷完善和改進GTF引擎。相比上一代引擎，GTF上的傳感器多出了40%，能在整個飛行過程中采集更多的數據點，使發動機能夠變得更加智慧和互聯，幫助工程和支援團隊主動監控、維護和管理發動機，不斷提升安全性和可靠性。

普惠認為，齒輪驅動風扇是未來渦扇引擎的架構。它的最大優勢是使所有模塊都能以最佳轉速運行，從而帶來方方面面的優化與提升。風扇驅動齒輪系統在耐用性和性能方面已經超出了所有人的預期。在降低運營成本和減排的需求的推動下，這個技術還可以達到更高的涵道比、更大的風扇直徑，并采用更先進的渦輪技術。GTF，未來可期。