LEAP-X1C发动机
LEAP发动机是由CFM国际公司研制的大型喷气客机发动机，用于装配中短程飞机。该型发动机共有LEAP-1A/-1B/-1C三个系列多种型号，分别配装空客A320neo、波音737MAX、C919客机。
2005年6月，CFM国际公司宣布启动LEAP56计划，为研制LEAP-X发动机开发和验证相关技术。2008年7月，CFM国际公司正式启动LEAP-X发动机项目。2009~2012年，完成了部件试验和核心机实验。2013年完成设计定型。2015年完成整机试验。2017年完成了首飞和取证。LEAP-1A/1B/1C发动机分别装配在空客A320neo飞机、空客B737MAX9飞机和C919飞机。飞机分别于2015年5月、2017年4月和5月进行了首飞。2019年4月，CFM国际公司对LEAP-1A发动机和Leap-1B发动机实施监控，发现约有1%的发动机存在问题（均为LEAP-1B发动机）。
该发动机采用了一个独特的全集成推进系统（IPS），其中包括发动机、短舱和反推装置。LEAP发动机采用了18片赛峰集团公司研制的碳纤维复合材料风扇叶片以及通用电气研制的陶瓷基复合材料涡轮部件。LEAP-1A、LEAP-1B和LEAP-1C的最大起飞推力分别为35000 磅力、28000 磅力和31000 磅力，风扇直径分别为78英寸、69英寸和77英寸。LEAP发动机燃油消耗可减少16%，二氧化碳排放量可减少16%，氮氧化物排放量可减少至不足60%，且更为安静。相比于其他发动机，LEAP-X运营成本可以比其他发动机降低15%。
发展历程
研发背景
TECH56计划
1998~2003年，CFM国际公司实施了TECH56计划，其目标是：与1999年水平的CFM56发动机相比，拥有成本降低15%～25%，燃油消耗率降低4%～7%，维护成本降低15%～20%，氮氧化物（NOx）排放降低到低于国际民航组织规定水平的50%，噪声相对于FAR36第3阶段的水平降低20dB。通过该计划，CFM国际公司开发和验证了金属材料空心弯掠风扇叶片、新的高载荷高压压气机、低排放的双环腔贫油预混燃烧室、高载荷高压涡轮、对转低压涡轮和对转差动轴承、锯齿形喷管、全功能数字式发动机控制器、低噪声喷气技术和风扇隔离器技术等。这些技术满足甚至超过了TECH56计划的预期目标。
LEAP56计划
在TECH56计划之后，CFM国际公司确定了CFM56发动机的未来发展方向，即总运行成本逐步降低、结构设计更加牢固、噪声明显降低、排放大大降低、循环参数实现最优、控制更加高效。系统集成性明显改善等。为此，CFM国际公司启动了LEAP计划，为未来30年或更远的发动机开发和验证更先进的技术。该项目开发和验证的技术包括：铝、钛和复合材料风扇机匣等轻质结构，先进的复合材料风扇叶片，高效率且低油耗的高压压气机，双环预混旋流器低排放燃烧室，三维气动设计的涡轮，革新的发电装置设计等发动机基本设计技术，低使用成本的外部硬件，先进轻质齿轮箱，下一代控制装置等发动机系统部件设计技术。基本技术的部件验证试验于2007年开始，2~3年后进行了系统验证试验。这些技术将于2013年前在CFM56发动机上投入使用。
研发历程
2005年6月，CFM国际公司宣布启动LEAP56计划，为研制LEAPX发动机开发和验证相关技术。2008年7月，CFM国际公司正式启动LEAP-X发动机项目。
2009~2012年，完成了部件试验和核心机实验。2009年1月，对复合材料的风扇叶片进行了基本气动力学性能试验；同年6月，对LEAP-X发动机的风扇和压气机进行了试验并开始全尺寸工程核心机eCore1试验，同年11月完成试验。2010年12月，完成LEAP-X发动机风扇叶片飞出包容性试验。2011年5月，完成了全尺寸风扇叶片的飞出试验及大部分的全尺寸部件试验；同年6月，开始eCore2核心机的试验。同年8月，完成了先进3D编织树脂传递成型风扇以及复合材料机匣的耐久性试验。2012年，开始核心机eCore3的试验。
2012~2013年，完成了设计定型。2012年6月，LEAP-1A/1C发动机设计定型；2013年5月，LEAP-1B发动机设计定型。
2013~2015年，完成了整机试验。2013年9月，第1台全尺寸LEAP-1A/1C发动机开始地面试验。2014年6月，第1台LEAP-1B发动机开始地面试验。2014年10月，LEAP-1A/1C发动机进行了飞行试验。2015年1月和4月，LEAP-1A和LEAP-1B发动机分别进行了飞行试验。
2015~2017年，完成了首飞和取证。LEAP-1A/1B/1C发动机分别装配在空客A320neo飞机、空客B737MAX9飞机和C919飞机于2015年5月、2017年4月和5月进行了首飞。LEAP-1A/1B发动机分别于2016年和2017年投入运营，LEAP-1C发动机于2023年5月28日投入运营。LEAP1A/1B/1C发动机分别于2015年11月、2016年5月和2016年12月取得美国联邦航空局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA）的联合认证。2019年4月，CFM国际公司对LEAP-1A发动机和Leap-1B发动机实施监控，发现约有1%的发动机存在问题（均为LEAP-1B发动机）。同年6月，LEAP-1B发动机在启动机油滤器旁路灯亮后停车。在发生了5起发动机在飞行中停车的事故后，CFM国际公司表示将重新设计LEAP-1B发动机的径向传动轴的轴承。
技术特点
RTM风扇
RTM风扇由于大涵道比涡扇发动机风扇直径和重量较大，LEAPX发动机风扇叶片和机匣均采用了斯奈克玛公司经过15年研究独创的三维编织树脂传递成形(RTM)技术。这是该项技术在业内的首次使用。
LEAP-X发动机的RTM风扇叶片是三维碳纤维编织物，碳纤维并不是简单层叠在一起，而是采用三维技术编织形成网状结构，使其更加坚固，随后注入树脂并在高压容器内固化，使风扇在提高抗外物打伤能力的同时重量大大减轻。与CFM56-7B发动机24片风扇叶片、150千克的重量相比，LEAPX发动机风扇叶片的数量减为18片，重量只有76千克。风扇叶片和机匣采用RTM复合材料后，每架飞机可减重约460千克。
LEAP-X发动机的风扇构型选用了宽弦弯掠式结构，这也是经过斯奈克玛公司采用最新的三维气动设计方法得出的优化结果。越靠近叶尖部分，叶片的弯掠程度越大，大大降低了风扇叶片的流动损失，同时叶片间距减少了25%。从气动性能上看，宽弦叶片可以增大风扇稠度，降低叶片的负荷从而使工作切线速度得以降低，也就降低了风扇进口相对马赫;宽弦叶片的流通能力强，风扇流量也会增大。从结构强度上看，宽弦叶片具有增加发动机压气机喘振裕度、抗外物损伤能力，提高发动机推力，减少叶片数和减轻重量等优点。所有这些优点都为发动机推力的提高以及耗油率的降低提供了保证。
核心机
LEAP-X是eCore核心机在新型发动机上的首次运用，首台进行试验的核心机被命名为“eCore1”，eCore1拥有压比为16的8级高压压气机，第二代双环腔预混旋流(TAPS)燃烧室和单级高效的高压涡轮。CFM国际公司改进的eCore2核心机验证机拥有压比为22的10级高压压气机、第二代TAPS燃烧室和双级高效的高压涡轮。该验证机代表了C919将使用的LEAP-X1C发动机核心机的构型。CFM国际公司eCore3核心机验证机的测试结果超出预期，验证了CFM做出的使发动机燃油效率高于最好的CFM56发动机15%的承诺。eCore1、eCore2和eCore3的测试时间分别是2009年11月、2011年6月和2013年。
高压压气机
LEAP-X发动机的高压压气机充分借鉴了GE公司在TECH56计划中获得的研究成果。相比CFM56发动机，LEAP-X发动机的高压压气机长度没有增加，但压比却大大提高。CFM56发动机压气机压比为11，LEAP-X首台核心机则采用单级高压涡轮，8级高压压气机设计压比16；第二台核心机计划采用双级高压涡轮，10级高压压气机压比将达到22。同时，由于采用第三代三维气动设计技术，发动机的喘振裕度提高15%，压气机叶片数量减少10%。此外，高压压气机1~4级采用整体叶盘设计，采用GE公司研究近20年的轻型钛铝合金材料，核心机的重量将大大减轻。
燃烧室
CFM国际公司对TAPS燃烧室的燃油喷嘴做了少许改进，形成了LEAPX发动机上的第二代TAPS燃烧室。内部旋流器产生“气旋”引导火焰低速平稳的燃烧，外部主旋流器通过调节喷油量实现输出功率的变化。燃油和空气在进入旋流器燃烧前预混，并实现分级燃烧。在不同的运行条件下，TAPS都会产生均匀的出口温度分布，有效减小了高压涡轮的热应力。这一技术将传统CFM56发动机时代的富油燃烧变为贫油燃烧。TAPS能够使单位质量的燃料消耗更多的空气，燃油和空气在燃烧室内停留时间降至最低，获得更高的燃烧效率和更均匀的出口温度分布，有效减少过热区，大大降低NOx及碳氢化合物的排放。
高压涡轮
LEAPX发动机的高压涡轮采用了低刚性高载荷设计，LEAP-X核心机单级高压涡轮的设计压比是16。涡轮叶片材料为先进的涡轮叶型材料（ATAMS）。还应用了经过验证的涡轮导向器新结构，新的气动设计技术和减震叶片，使得LEAP-X发动机的高压涡轮的效率和耐久性大幅提高，而重量明显降低。
低压涡轮
LEAP-X发动机的低压涡轮采用了新一代三维气动设计。低压涡轮转子叶片使用了先进的耐高温、重量轻的钛铝金属间化合物材料。低压涡轮导向器叶片的材料为陶瓷基复合材料（CMC），其质量仅为传统材料的1/2甚至更轻，但可以耐1200℃以上的高温，且无需冷却，易于加工。
可变面积外涵排气喷管
为了应对国际社会日益苛刻的安静和环保要求并提升发动机效率，许多政府机构和工业界不断探索能够满足这些要求的新技术，可变面积外涵排气喷管(VAFN)就是其中之一。VAFN是通过改变喷管的出口面积来控制出口气流的排气速度，使发动机在不同功率状态、风速和大气环境下始终处于最优工作状态，同时有效降低噪声。美国航空航天局在极高效发动机技术计划(UEET)下，联合几家公司共同研制了由形状记忆合金(SMA)材料制成的VAFN。VAFN在起飞和进场时可以有效降低气流的出口速度并减小噪声，在巡航状态下(不同马赫、高度等)可以优化风扇载荷并减少燃油消耗及排放。
控制系统
LEAP系列发动机采用FADEC跨国公司设计和生产的第4代全权限数字发动机控制系统(FANDEC)，控制发动机燃油流量、可变几何形状，与发动机推力反向器接口，并执行先进的功能，如电子发动机超速保护，在整个飞行包线内能使发动机变几何达到最佳化。在冷却控制方面，FANDEC控制从发动机高压压气机(HPC)到高压涡轮转子叶片和静子叶片冷却回路的气流，根据不同飞行阶段为高压涡轮叶型表面准确提供尽可能多的冷却空气；在大推力、高工作温度状态，采用FANDEC控制调节高压压气机能够将更多的冷却空气引入到高压涡轮叶型。采用2个独立的冗余电子通道，提高了系统工作的可靠性，每个通道能完全控制整个动力装置，并且能够进行自检和故障隔离。
性能指标
LEAPX发动机继承了CFM56发动机的成熟技术，采用了LEAP56计划验证的先进技术和GE公司的核心机技术及先进材料。与CFM56相比，其耗油率降低约16%（其中7%通过优化涵道比实现，7%通过革新压气机、燃烧室及CFD（计算流体力学）等核心技术实现，2%通过改进发动机系统实现），发动机的巡航耗油率为0.54~0.57kg/(daN·h)。CO2排放减少16%，NOx排放量减少40%（比CAEP/6的标准低50%)，噪声相对于FAR36部第3阶段的水平降低20dB。LEAPX发动机的推力为17984~31203lbf（约80~138.8kN)，涵道比为11(LEAP-1B发动机为9），总增压比为40。风扇采用3D气动设计、RTM工艺编织的复合材料风扇叶片和机匣叶片的数量由24片减为18片直径由1.5ｍ增大到1.8ｍ质量由118kg减为76kg并且强度更高。核心机由＂eCore1＂研究计划中的发展而来高压压气机由9级减少为8级增压比由11增大到16。低压涡轮采用了钛铝叶片。
参考来源：
市场概况
LEAP-X发动机现已发展了LEAP-1A、LEAP-1B和LEAP-1C3个型号，并于2016年8月投入运营。截至2021年5月，LEAP-X发动机的储备订单量已经达到了15473台，其中，LEAP-1A发动机订单总数为5013台，LEAP-1B发动机订单总数为9408台，LEAP-1C发动机预计订单总数为1034台。截至2020年3月，LEAP-1A发动机的单台售价为1200万美元。LEAP-1B发动机的单台售价为1270万美元。
参考资料
C919大飞机首飞在即，为何发动机用国外的还说是国产大飞机?.观察者.2024-05-12
LEAP-X1C发动机将成我C919唯一启动动力装置.环球网.2024-06-12
赛峰集团助力中国航空事业蓬勃发展.赛峰集团.2024-06-12
以CFM LEAP-1C为动力的中国商飞C919飞机成功完成首飞.赛峰官网.2024-06-12
LEAP发动机参数.CFM.2024-07-12
LEAP-1C, a new-generation engine for the C919.赛峰官网.2024-06-12
新华全媒+丨挥毫天际展新篇——写在国产大飞机C919投入商业运营之际.新华网.2024-07-12
LEAP参数.MTU.2024-07-12
CFM.PDF.2024-07-12
TYPE-CERTIFICATE DATA SHEET .EASA.2024-07-16
以CFM LEAP-1C为动力的C919飞机成功完成首飞.中国民用航空网.2024-06-12