羅·羅公司已開始對經過改進的“遄達1000”航空發動機進行地面測試，其中風扇葉片和機匣均采用復合材料制成。這意味著羅·羅公司下一代齒輪傳動“超扇（Ultran）”發動機系列已經發展到了關鍵一步。

上述部件完全集成后完成測試，標志著先進低壓系統（ALPS）技術驗證項目接近尾聲。該項目迄今為止已經單獨驗證了碳/鈦（CTi）風扇葉片和復合材料風扇機匣等部件。采用更加輕質的復合材料，對于尺寸更大的“超扇”發動機系列改型來說勢在必行，這些改型產品在相同的相對推力情況下，具有比目前發動機更大直徑的風扇葉片尺寸，以及高達15：1或更高的涵道比。

一、先進低壓系統（ALPS）使用了先進復合材料和數字孿生技術

先進低壓系統（ALPS）項目屬于潔凈天空聯合技術倡議的一部分，該項目由羅·羅公司與創新英國公司（英國斯文頓），英國商業、能源和工業戰略部（英國倫敦）、英國航空航天技術研究所（克蘭菲爾德，英國）、ITP航宇公司（薩穆迪奧，西班牙）和GKN航宇公司（雷迪奇，英國）共同合作完成的。

2019年2月，羅·羅公司工程師已經成功測試了超扇（UltraFan）發動機的關鍵部件。先進低壓系統（ALPS）中所需要的全部復合材料零部件——包括風扇葉片、葉片機匣和環形填充塊——首次在供體發動機上進行了測試（供體發動機是指一種在機加工車間定制設計制造的發動機，通常不包含橡膠散熱器軟管、鋼制燃油管、起動電機、散熱器風扇、離合器盤和壓力板等零部件以及其他可成品購買的零部件，一般僅作測試用）。

發動機的零部件由羅·羅公司復合材料技術工廠制造。該工廠是一座具有卓越技術實力的復合材料中心。每片風扇葉片使用了約500層碳纖維復合材料，且全部由機器人完成制造。葉片在完全制造完成前，還需經過熱量和壓力的處理，并在葉片的前緣邊緣部位使用鈦合金進行保護。

先進低壓系統的出現印證了羅·羅公司“智能發動機”的發展愿景。發動機的每片葉片都擁有數字孿生模型——即與葉片實體完全一致的虛擬數據副本。在測試期間，產生的相關實驗數據將會被集中收集，并傳送到數字孿生模型中，這使得工程師可實時預測和監控每片葉片在發動機工作時發揮的性能水平。

二、復合材料風扇葉片和機匣將降低“超扇”發動機更大尺寸版本的重量

“超扇”發動機演示驗證機將于2021年進行地面試車，最終的裝機測試可能在2023年進行。不過，羅·羅公司于2月28日決定放棄競爭波音公司“新中型飛機項目（NMA）”（NMA有可能是“超扇”發動機首個潛在的應用型號）。

演示驗證機的風扇型號為RB3069，其直徑可達140英寸（3.556米）。相比之下，通用電氣公司的GE9X發動機作為目前是世界上尺寸最大的發動機，風扇直徑尺寸僅為134英寸（3.4米）。作為一款如此龐大、為雙發飛機設計的發動機，羅·羅公司預計使用先進低壓系統（ALPS）技術將使單個發動機的重量降低超過1500磅（680千克）。

先進低壓系統（ALPS）的測試結果將為復合材料風扇和全尺寸超扇發動機演示驗證機的機匣設計提供反饋和支持。

羅·羅未來民用航空項目的首席工程師菲爾·庫爾諾克表示：“我們所做的就是將復合材料風扇和機匣整合在一起作為一個系統。此前我們一直在測試風扇系統，但現在我們想看看它與復合材料機匣作為整個系統如何一起工作，包括其工作運轉情況和磨合情況等。”

“我們還進一步觀察諸如發動機顫震和振動狀況等復雜因素，因為使用復合材料后，葉片和機匣之間的相互作用可能會有所不同。此外，我們還將重點關注發動機葉片葉尖間隙以及其隨溫度和速度改變而產生的變化。”庫爾諾克說。使用碳/鈦（CTi）材料制成的風扇是目前復合材料風扇的基準型，其性能于2014年在羅·羅公司位于亞利桑那州圖森市的飛行試驗平臺上進行了評估，使用的是供體發動機正是配有傳統鈦合金風扇機匣的“遄達1000”。

此次風扇葉片和機匣的集成驗證測試預計需要大約一個月的時間，在所有的測試內容中，還將包括測試已經受到模擬鳥撞影響而受損的單個葉片的運行情況。“我們不會進行全面的鳥撞試驗，而是采取將部分受損的葉片插入并運轉發動機，查看它們在風扇組中的性能情況。”庫爾諾克表示。“鳥撞葉片帶來的最困難的事情之一就是它只造成了一部分葉片的損壞，其余的葉片并未受到影響。這帶來的后果就是，進入發動機的進氣流量不統一，產生嚴重的失衡。所以我們需要深入了解系統的工作原理。通常情況下，鳥撞帶來的最具挑戰性的方面并不是撞擊本身帶來的影響，而是撞擊將風扇葉片的角度改變導致后續發動機運轉出現問題。”他補充道。

利用攝影測量技術，包括跟蹤復合材料-鈦合金葉片上的標記點，可以測量得到風扇葉片形變情況。

三、采用先進低壓系統（ALPS）與低速風扇試驗相結合的方法輔助超扇發動機驗證機的設計

先進低壓系統（ALPS）收集到的數據結果，將直接反饋到超扇發動機的演示驗證風扇設計中，設計過程中將使用在德國維爾道的Anecom飛機試驗工廠進行的一系列小尺寸轉子低速運轉測試中收集到空氣動力學數據進行輔助。

“我們希望能夠保證風扇葉片葉尖速度相同，這意味著發動機裝機后仍能保證音速/跨音速的飛行。因此，如果增加風扇的直徑卻又需要相同的葉尖速度，則風扇的轉速就會下降。”庫爾諾克表示。“較慢的風扇轉速意味著在空氣動力學上會產生不同。因此，我們正在做的一件事就是低速風扇測試，我們近期完成了對小尺寸轉子第五代風扇設計的評估。評估結果與我們的預期相同，這個結果正是我們想要的，因為我們需要利用它進行各種調試。”庫爾諾克表示。

低速風扇試驗以35英寸直徑（0.889米）的金屬風扇作為實驗平臺，葉片形狀與復合材料風扇設計類似，測試的內容包括評估各種風扇配置的顫震情況、空氣動力學性能和不同風扇結構帶來的可操作性余度。