nasa/mit聯合團隊的d8飛機設計將發動機併排安裝在機體尾部上方，這給適航取證和結構布局帶來了挑戰。
普惠公司創新性的將核心機反向呈一定角度分開安裝的方案使得毗鄰發動機組也能夠滿足適航要求。(圖中英文自上而下分別為：風扇、動力渦輪、燃氣發生器)
在未來客機設計者正日益將眼光超越傳統的筒狀機身+機翼構型之外以滿足2023年及以後的高效率目標時，美國的工程師在飛機/發動機一體化設計的關鍵領域也開拓出了新的方向。近日，普惠公司公布了一種創新的飛機/發動機一體化設計方案。該公司提出了一種所謂的「反向傾斜安裝齒輪傳動渦扇發動機」概念，解決了由美國國家航空航天局(nasa)和麻省理工學院(mit)正在研究的d8雙氣泡飛機所帶來的安裝問題。
這種反向傾斜安裝齒輪傳動渦扇發動機從結構上將推進器(風扇部分)與燃氣發生器(即核心機)分離，而且將核心機反向並呈一定角度安裝。這種創新的解決方案提高了發動機推進效率、降低了失效風險，同時還降低了發動機重量。
d8雙氣泡飛機是以2023年左右投入使用的nasa n+3代飛機為目標，設計比當前的窄體客機至少降低60%的燃油消耗。這一效能飛躍背後的秘密是將發動機併排布置在扁平化機體寬大尾部的上方，除了能提供乙個乾淨的高展弦比機翼降低阻力外，還能使發動機利用流過機體表面的低速附麵層提高推進效率。
不過這一構型也帶來了嚴重的問題。發動機與機體上表面距離過近，使得風扇必須在吸入附麵層時對流動畸變有足夠的容忍裕度。同時預想用於d8的發動機涵道比至少要達到20，風扇的尺寸將會很大，還要達到比目前第4階段雜訊限制低52 epndb(可感雜訊分貝)的極低雜訊目標。
在nasa進行的縮比試驗已經顯示，由聯合技術研究中心發展的抗畸變風扇能夠應對附麵層挑戰，但其他關鍵問題仍然存在。
隨著發動機核心機的效率和工作壓比越來越高，其尺寸也越來越小，與隨涵道比增加而變的巨大的推進器相比已經很不成比例。高壓壓氣機出口工作葉片的高度甚至不到12.7公釐，在這麼小的尺度上，不僅使得葉尖間隙難於維持，而且核心機內也很難有足夠的空間安裝連線風扇和低壓渦輪的驅動軸。
此外，由於核心機的長徑比越來越大，設計者面臨主體結構撓曲的問題，而這對間隙控制會產生很大影響。
由此普惠公司產生了將核心機反向安裝的突破性想法。空氣仍然通過風扇進入發動機，但與之前直接進入壓氣機不同，空氣通過外側通道到達核心機的後面，再從相反方向進入。這種布局與普惠加拿大公司的pt6發動機類似，空氣從後向前流經發動機，燃氣通過動力(低壓)渦輪後向前排出，渦輪再通過一套齒輪系統連線到風扇。
渦輪、齒輪箱和風扇的連線將通過乙個相當短的軸，而且由於核心機並不與動力部分相連，可以很方便的將核心機卸下進行維修。
這一方案也解決了另乙個問題。這種巢狀式安裝的發動機不再適用於faa目前適航標準中的「1/20」準則，這一準則規定發動機在發生非包容失效時碎片只能有1/20的概率穿出從而影響另一台發動機。而在這一方案中由於核心機和推進器不再有機械連線，設計者想出可以讓核心機彼此之間呈一定角度安裝的絕妙方式，其安裝角可以達到50度，核心機的出口也通過乙個偏轉50度的管道再進入動力渦輪。
這樣兩個核心機之間的角度就超過了90度，這在幾何結構上很容易實現。這也使得能夠採用更大的涵道比，如果只是偏轉核心機氣流的話其流量也不會太大，壓力損失也可以降低。
普惠公司希望可以為這一概念的未來研究提出乙個路線圖，可能與nasa一起進一步確定結構形式，評估更短的進氣道等相關因素，這也有助於研發下一代齒輪傳動渦扇發動機。其他關注領域還包括研究空氣管道，評估其重量和溫度要求，以及是否能應用陶瓷基複合材料等新材料。接下來的問題就是如何讓faa相信這種發動機能夠滿足適航要求。
對於mit領導的團隊來說，普惠的創新發動機設計是d8方案的關鍵推動力。另乙個關鍵因素是通過nasa的大尺寸風洞試驗確認後置的發動機組在附麵層吸入(bli)時的效率收益。據d8研究負責人介紹，在實際構型下動力節省可以達到8%左右，這也是附麵層吸入概念在民用運輸方面能夠應用的證據。
在常規的飛機設計中，有很大一部分動能隨著機身尾部的低速尾跡和發動機的高速排氣損失掉了，這也增加了對動力的需求。通過附麵層吸入和重新利用，能夠減少尾跡和排氣的動能浪費。d8的發動機安裝在後機身上部，會吸入40%的低動能氣體。
通過對採用了附麵層吸入和常規支架安裝「非附麵層吸入」形式的d8模型成對進行風洞測試，mit團隊通過測量推進器維持相同狀態時向氣流輸出的機械功，對附麵層吸入的收益進行定量研究。結果顯示在推進器出口面積不變時採用附麵層吸入可以使所需功率降低8.4%，當流量相同時這一數值提高到了10.
4%，具有非常明顯的收益。
mit的技術負責人對此解釋說，其顯性效應是通過降低排氣速度提高了推進效率，原因是進入推進器的氣流速度更低了。d8的發動機與當代發動機如cfm56-7相比，單位推力相當但推進效率更高，這也是研究結論同樣能在全尺寸上發動機適用的原因。d8模型的測試範圍覆蓋8度迎角和15度側滑角，流動狀態正常。
對發動機的測試也並未顯示出對執行有不利影響，而吸入發生畸變的附麵層氣流導致風扇效率的損失與採用附麵層吸入所帶來的收益根本就不在乙個數量級上，因此，mit團隊認為d8構型的未來已經不可阻擋。
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