罗罗“超扇”：距离上天，还要多久？
3月29日，罗罗发布声明，表示其首个超扇发动机（UltranFan）已经正式进入组装阶段：英国德比市（Derby）的DemoWorks工厂已经开始正式组装首个超扇发动机验证机（UF001），预计将于今年内完工。
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根据罗罗公布的参数，超扇发动机的工程设计关键包括：
风扇直径达140英寸（约3.556米），而同时，碳/钛合金风扇叶片和复合材料机匣可让每架飞机的重量降低最多1500磅（约680千克）；
其齿轮设计能够为未来的高推力和高涵道比发动机提供高效动力，这使得超扇与第一代遄达发动机（Trent）相比，燃油效率能提升25%；
超扇发动机的首次试车将采用100%可持续航空燃料，能够提高机队向更可持续燃料过渡的经济效益。
从2014年启动超扇发动机研制计划到2020年初，罗罗已经在超扇发动机的研发工作上投入了约5亿英镑。按照此前的规划，罗罗本计划在2025年前交付首架超扇发动机，但是由于研发艰辛，叠加疫情的影响，罗罗目前已经将首架超扇发动机的交付节点推迟到了2030年左右。
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显然，这款发动机是罗罗公司在未来双发大型干线客机产品线上与对手展开竞争的核心产品，无论是设计规格还是技术应用上都下足了血本……那么，超扇发动机到底具有什么样的优点？作为其代价的困难又是什么？
一：理想前景：大、轻、静
1：巨大风扇，突破传统涵道比
对于亚声速飞行的运输类飞机，省油的最大秘诀就是烧着尽可能少的燃油，但却能喷射出尽可能多的气流、从而产生尽可能大的推力。
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大涵道比涡扇发动机原理：吸入中间的内涵道的空气与燃油混合燃烧后喷出，吸入外围的外涵道空气不参与燃烧
在涡轮喷气式发动机这个大类中，涡扇发动机之所以能迅速取代涡喷发动机成为主流设计，其核心优势就在于，涡扇发动机在以涡喷作为核心的基础结构上加装了一个更大直径的风扇——风扇只消耗涡喷的一部分功率，却能通过外涵道，产生流量数倍于涡喷核心结构（内涵道）的发动机喷流。
在涵道比越大，发动机越能降低油耗、提高推力这一原理下，从上世纪50年代至今，全球主流运输类飞机的发动机正变得越来越“粗短”——长径比变小，风扇直径越来越大。
而根据超扇发动机的设计指标，其最大风扇直径超过3米，涵道比高达15:1，推力最高可达49.9吨……相较于传统大涵道比涡扇，罗罗宣称这样的设计能减少25%的油耗、90%的氮氧化物排放以及65%的噪声。
2：齿轮传动优化，更轻巧安静
而发动机风扇叶片的直径越大，在同样的转速下，叶片边缘的速度就越高，一旦叶片边缘逼近或者超过声速，就会由于形成激波等多种原因，导致叶片的气动效率急剧下降、噪声急剧升高、并需要更高的结构强度和刚性……
因此，决定超扇发动机成败的设计关键之一，就在于一边保证发动机的极高效率，另一边还能让风扇的转速大幅度降低下来。
而在主流的涡扇发动机设计中，这两点往往是相互矛盾的：
通常来说，发动机风扇通常直接连接在低压转子上，低压涡轮/压气机叶片旋转一圈，风扇也跟着转一圈；低压涡轮/压气机叶片需要足够高的转速，才能保证较高的工作效率。
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减速齿轮传动涡扇（上）与传统直驱风扇（下）的涡扇发动机结构原理对比
超扇发动机对这一传统思路的突破，是在低压转子和风扇之间加装一个减速齿轮箱：低压转子旋转几圈，才能带动风扇旋转一圈。这样两者都能以最适合自己的转速进行运转，从而实现风扇、低压涡轮、低压压气机同时高效工作的目的。
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超扇发动机的减速齿轮箱，设计功率为10万马力，而压气机和涡轮的效率提升，又促进了超扇发动机的另一个关键性能：由于发动机所需的叶片级数也大幅度降低，发动机全长可以显著减少，大大减轻了重量，并显著改善了压气机和涡轮的可靠性和维护性。
二：对齿轮传动的“爱”与“恨”
1：齿轮传动设计早已有之
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