Spirit對能夠承受更高溫度的復合材料吊艙零件特別感興趣。

吊艙原始設備制造商正將工程工作重點放在減輕重量和阻力上，同時提高耐用性和可持續性。事實上，發動機吊艙是高維護項目，特別是在涉及傳統發動機時。

Vallair航空結構和MRO服務銷售經理史蒂夫·派克（Steve Pike）表示：“我們看到（普惠）V2500、（CFM國際）CFM56、（勞斯萊斯）Trent 700和（普惠]）PW4000發動機的許多吊艙零件，包括風扇罩門、進氣罩、推力反向器、常見噴嘴組件及其零部件。”。“我們經常收到需要進行檢查的吊艙，其聲學襯里出現分層、腐蝕、密封件損壞或磨損、軸承和襯套磨損、致動器損壞、多層油漆剝落以及隔熱毯損壞或破裂。”

通常，發動機吊艙由四個基本部件組成：進氣口，這是一個空氣動力學和聲學關鍵部件；風扇罩；推力反向器；以及發動機排氣系統。漢莎技術公司吊艙產品工程師克里斯托夫·蘇拉（Christoph Sura）表示，復合材料在整個吊艙組件中的應用越來越多，特別是在進氣罩、風扇罩門和推力反向器中。

推力反向器越來越多地被設計為實現更輕的重量和更低的零件數量

他說：“復合材料是使吊艙零件在機翼上保持更長時間的主要材料趨勢，因為與金屬相比，它們更不容易腐蝕。”。“然而，鋁等金屬仍在使用，需要特別注意材料的組合方式。例如，鋁和碳纖維的解耦可以防止它們的電勢差引起的腐蝕。”

原始設備制造商將復合材料視為關鍵成分，熱塑性復合材料似乎是新興的首選材料。

柯林斯航空航天公司工程與技術副總裁史蒂芬里·迪恩（Stephane Dion）表示：“下一代熱塑性塑料是目前復合材料結構的重點。”。“使用熱塑性塑料，省去了熱壓罐，制造過程更清潔、自動化，材料可以回收利用。”

他強調了柯林斯對熱塑性塑料的承諾，并指出，2021年11月，原始設備制造商收購了荷蘭熱塑性組件公司，這是一家總部位于荷蘭的熱塑性復合材料專家，柯林斯正在將其與位于加利福尼亞州里弗賽德的合作與技術中心合并。

迪恩引用了風扇罩作為熱塑性塑料應用的一個例子。

中國商飛C919的Mid River吊艙包括一個定向流噴嘴除冰系統。（補充說明：C909-ARJ21的吊艙也是Mid River設計、制造的）

他說：“在那里，目標是通過使用更耐用的下一代熱塑性塑料，實現更輕的重量和更大的堅固性。”。“此外，熱塑性塑料能夠設計無縫、完全集成的結構，最大限度地減少緊固件和配件的數量，而無需多個螺栓。”迪恩指出，柯林斯為A320neo和灣流為其新型G400公務機提供的吊艙中都使用了熱塑性材料。

柯林斯還將推力反向器視為架構變革的候選者，因為它有許多運動部件和大型驅動系統。為了解決這個問題，迪恩表示，原始設備制造商正在轉向全電動驅動，而不是液壓驅動，以實現更輕的重量。他解釋說：“隨著當今高旁通比發動機產生更大的阻力，對反向器推力效率的需求減少，因此可以用更少的運動部件簡化設計。”。

迪恩指出，對于排氣系統，柯林斯正在研究陶瓷作為鈦的替代品，盡管這種材料的成本更高，但重量更輕。

Spirit吊艙設計和動力裝置集成高級技術研究員大衛·里奧丹（David Riordan）表示，減少零件數量和增加復合材料使用是令人感興趣的。他說：“對于所有吊艙零件，能夠承受更高溫度的復合材料尤其令人感興趣，因為隔熱毯和防火毯的厚度可以減小，或者在某些區域可能被消除。”。

里奧丹說，沿著這一思路，復合材料在傳統上由鈦制成的零件上的應用已被用于提供防火邊界和潛在的成本降低機會。

他指出：“耐腐蝕、表面高度拋光的先進鋁合金也是吊艙應用的新材料。”。

里奧丹說，復合材料的廣泛使用也緩解了腐蝕問題。盡管如此，他強調，金屬部件的保護涂層已經成熟到“在產品的整個生命周期內，腐蝕不應該是一個重大問題”.

傳統發動機發動吊艙比新技術、高度復合材料更需要維護

當被問及在發動機轉子發生故障時，吊艙的密封能力是否有任何進展時，里奧丹說，結構設計分析方法已經發展到可以在吊艙設計中考慮到不受控制的發動機轉子故障的動態影響的程度。他說：“此外，通過適當選擇材料，包括預制碳復合材料部件中的鋪層，可以將局部結構沖擊損傷水平降至最低。”。

里奧丹說，展望未來，隨著對超高旁通比（UHBR- ultra-high-bypass-ratio）發動機的關注度越來越高，將更加重視設計一種提供相稱性能的吊艙。

他解釋說：“UHBR發動機吊艙的物理尺寸也更加強調空氣動力學贅生物阻力。”。“因此，有助于消除和/或減少結構接口處的步驟和間隙的制造工藝技術引起了人們的關注。”

里奧丹指出，作用于主發動機和副發動機排氣流的推力反向器“在動力裝置的重量和成本中占很大比例”。“如果發動機（旁通比）進一步增加，可能需要變槳距風扇或變面積風扇噴嘴的技術。前者作為技術發展更具吸引力，但后者在技術準備方面可能更先進。”

吊艙制造也受益于即將到來的技術。例如，里奧丹指出了近凈形狀制造工藝，如增材層制造、熱等靜壓和熱淬火成型。他說：“所有這些都被視為減輕重量和降低成本的潛在候選者。”。

隨著對化石燃料替代品的研究不斷深入，里奧丹警告說，液氫動力（LH2）飛機的開發將給吊艙制造商帶來新的挑戰。他說：“設計要求，特別是與消防安全有關的要求，尚未被行業完全理解。”。“系統和結構的相互作用也將影響LH2的吊艙設計概念。Spirit正在積極投資這一技術開發領域。”

Mid River Aerostructure Systems（MRAS）工藝工程和復合材料運營總監特里·韋恩斯（Terry Vernes）表示，原始設備制造商已將先進的復合材料設計和分析應用于為通用電氣航空公司的GEnx-2B發動機提供的推力反向器，該發動機為波音747-8提供動力。他說：“當應用于精密、復雜的吊艙組件時，結果是一個高度可靠、重量輕、聲學高效的吊艙系統。”。

具體來說，推力反向器包括一個整體式、單固化、石墨環氧樹脂、內部固定結構，韋恩斯說，這是對上一代推力反向器設計中使用的三件式金屬和預固化雙馬來酰亞胺結構的改進。他說：“由此產生的概念大大減輕了重量和所需的連接硬件數量，并使現場維修更加容易，從而降低了總體擁有成本。”。

韋恩斯指出，減輕重量、減少阻力和降低噪音是優化吊艙設計的目標。作為一個例子，他引用了為CFM Leap 1C開發的吊艙MRAS，該吊艙為中國商飛C919客機提供動力，最近獲得了中國民用航空局的認證。

韋恩斯說：“吊艙有一個定向流噴嘴除冰系統，可以更有效地在進氣唇內旋轉發動機引氣。”。“這通過減少使用短笛管分配熱空氣的舊除冰系統的大量硬件來降低吊艙的重量。”他解釋說，與短笛管系統相比，定向流噴嘴除冰系統提高了效率，并由于其復雜性降低和需要維護的硬件數量減少而提高了可維護性。

韋恩斯表示，MRAS還在減阻方面做出了“重大努力”，特別是在其與賽峰短艙公司的Nexcelle合資企業框架內開發的吊艙，用于為龐巴迪的遠程Global 7500和Global 8000公務機提供動力的GE Aerospace Passport發動機。他指出，這是通過吊艙臺階和間隙的非常嚴格的公差實現的，包括主要面板和組件之間的定位和間距間隙。

他說：“通過盡量減少臺階和間隙，吊艙的空氣動力學得到了優化，從而減少了阻力。”。“此外，通過吊艙從氣流路徑中逸出的空氣損失減少，從而提高了運行效率。”

吊艙組件還廣泛使用了復合材料以減輕重量，包括便于檢查和維護發動機的大型兩件式風扇罩門，以及一個360英尺長的單件式延伸內筒，該內筒集成了先進的聲學保護，可降低發動機噪音。

Passport吊艙的其他MRAS提供的組件是其一體式鋁制入口唇，用于減少空氣動力學阻力，以及使用定向流噴嘴概念的創新防冰系統。

韋恩斯說，降噪是通過對復合材料表面進行聲學處理來實現的。這包括單自由度襯墊，它是一種夾芯板，面板粘合在蜂窩層上，由背板封閉。雙自由度襯墊由兩個芯層制成，由一個頂面板、兩個蜂窩層、一個多孔隔膜和一個背皮組成。韋恩斯強調：“吊艙內可以進行聲學處理的內表面越多，降噪效果就越好。”。

原文，《Nacelle Advancements Seek Greater Durability, Sustainability》 2022.11.3

感 言

渦扇發動機吊艙（nacelle）屬于動力裝置的一個組件。它不在機體結構件的范圍中。C929將要換裝國產發動機，勢必吊艙也得自己設計、制造。