CFM56航空发动机，一种由CFM国际制造的高涵道比涡轮风扇发动机，是一种飞机发动机。
20世纪60年代，西方国家航空发动机领域由美国普拉特·惠特尼公司，通用电气和英国罗尔斯·罗伊斯公司主导，后来法国的斯奈克玛公司与通用电气公司合作成立CFM国际公司开发新型发动机。1974年6月，两台CFM56-2发动机分别在通用电气和斯奈克玛公司开始进行地面试车台考核实验，这是CFM56家族系列中的初始型号。1979年7月，CFM国际公司和普惠公司同时开始研制新的发动机：1981年3月推出CFM56-3发动机、CFM56-5A于1987年8月取得适航证、CFM56-7于1996年10月取得适航证。
CFM56发动机由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷尾管、反推装置等部件构成，其家族成员的推力介于18,000至34,000磅之间。使用于波音737、空中客车A320、空中客车A340200/300、KC-135空中加油机等飞机上，是世界上使用最为普遍的涡轮风扇发动机之一。
发展历程
研发背景
20世纪60年代，西方国家的航空公司所采用的商用发动机基本由英国、美国供应，其中美国占有绝对优势，当时西方航空发动机领域的三大巨头，即美国普拉特·惠特尼公司，通用电气和英国罗尔斯·罗伊斯公司，联手分割并霸占了商用发动机领域，形成了三足鼎立的格局，他们在互相竞争的同时又彼此结成同盟，联合制定商用航空发动机制造行业法规，层层设置障碍，将其他潜在竞争对手拒之门外。西欧各国看到世界空运的繁荣前景，认为70%应该属于中短程航线，他们有意与美国争夺这个范围的民航飞机市场，法国斯奈克玛公司经过形势分析和研判之后，毅然决定进军民用发动机领域，而这一政策在当时得到了法国政府的大力支持。
虽然斯奈克玛公司在军用发动机领域已经有了一定的基础，但在商用发动机方面还是毫无经验，由于发动机研制需要极大的资金投入，一旦项目失败就可能血本无归，所以在普惠公司、罗·罗和通用三大巨头之间，斯奈克玛公司决定选择通用公司（GE）进行合作。CFM56发动机是围绕GE公司的F101军用发动机的核心机来设计的。核心机是喷气发动机的“心脏”，是发动机设计中最困难的部件。CFM56发动机采用已有设计可以大大节省研制费用。
为了启动项目，GE要将F101运到巴黎附近的斯奈克玛公司的工厂，从两家公司来的工程师们将在那里装配和试验第一台全尺寸CFM56发动机。F101是当时美国最先进的发动机，又是军用发动机，出口需要得到美国政府的批准，而美国国防部因为担心技术外泄，在1972年初拒绝批准该项申请。在申请被拒绝后，GE并没有马上撤销该项目，而是通过尼克松的科学顾问E．戴维要求政府重新审查。为此，美国政府成立了由G．韦思(美国国际经济政策委员会成员)和 B．威廉·安德斯(阿波罗8号航天员，美国国家航天委员会成员)等人组成的“GE— SNECMA工作组”来研究这个问题。 工作组首先听取了GE负责飞机发动机项目的副总裁吉哈德·纽曼的汇报。 吉哈德纽曼认为，CFM56会创造巨大的出口机会和上千个工作岗位，并且风险可控。在项目的全过程中，斯奈克玛 公司会将核心机作为‘‘黑匣子”来处理， 它在物理上是密封的。 但美国国防部坚决不同意，认为这个项目肯定有风险。美国国防部认为， CFM56成功后会损害美国国家安全，因为这样做会从整体上损害美国军用喷气发动机的工业基础，也就是把普惠公司置于危险的境地。
1972年7月，申请遭到拒绝。一个月后，韦思去巴黎参加一个与航空无关的经济研讨会。在此期间，他突然灵机一动，也许一个简单的改变就可以解决这个难题，只要将发动机一体化和首次试验从巴黎移到美国俄亥俄州的GE工厂， 在那里进行技术交换，风险就消除了。韦思认为，在地理位置上作出调整，CFM56项目就能够进行下去。 经过协商，几周后GE提交了一份新的申请。在这份新的申请中，通用电气建议合作可以安排成让斯奈克玛公司把密封的核心机作为“黑匣子”来处理，由GE公司供给完整的核心机，按照需要了解的基础交换资料。此外，改由GE公司负责系统一体化实施，并且民用F101的核心机设计参数将降低到不超过CF6的水平。然后，GE进一步建议美国国务院和商务部监督资料交换，以保证符合美国政策。
在这份新的申请中，还增加了两个细节：一个是GE为F101发动机向政府支付8000万美元的特许税；另一个是法国承诺，不谋求对美国卖给欧盟的航空航天产品征收进口税。 美国政府部门关于这项新计划的辩论将这件事拖延到了1973年。过了一段时间，韦思在白宫西楼偶然遇到时任财政部长霍华德·舒尔茨，并向他简要说明了新途径，舒尔茨表示可以接受并会支持。1973年5月18日，工作组向时任国务卿基辛 格和财政部长奥拉夫·朔尔茨汇报，建议批准该项目，并进一步向时 任美国总统尼克松作了汇报。1973年5月30日，尼克松和时任法国总统蓬皮杜要举行双边峰会，CFM56项目列在日程表上。在进行会议准备的过程中，尼克松说，他期待的是政治讨论，但是他被“某种 喷气发动机”的事打了岔。尼克松驳回了所有反对意见，按照工作组的建议批准了该项目。当日，尼克松与蓬皮杜联合宣布了此决定。1973年6月4日，亨利·基辛格代表尼克松发布了220号国家安全决策备 忘录，正式批准该合作项目。 于是，GE和斯奈克玛公司于1973年9月恢复了合作，1974年9月28日正式成立了CFM国际公司。
项目历程
CFM56-2
1974年6月，两台CFM56-2发动机分别在通用电气和斯奈克玛公司开始进行地面试车台考核实验；1974年9月，斯奈克玛和通用公司通过CF6-50发动机和F101发动机两个项目的成功合作后建立了对彼此的信任，经过时任法国总统蓬皮杜和时任美国总统尼克松以及美国国防部的协商，通用电气与斯奈克玛公司正式成立了双方各承担50%的责任、义务和风险，并且分享50%利益的合资企业——CFM国际公司，并以国防部的F101发动机的核心机为基础，共同开发一种能够满足八十年代飞机要求的高效率、低油耗、低噪音、低污染、85~155千牛推量级、大涵道比的涡轮风扇发动机，但是由通用电气完全负责F101发动机的核心机部分；1979年11月，CFM56-2发动机获得美国FAA和法国民航管理局DGAC的适航证，它是CFM56家族系列中的初始型号。
此时，通用电气公司虽然在TF39基础上发展了CF6-6和CF6-50 两款产品，在宽体客机市场获得了可观的市场份额，但单通道飞机发动机市场几乎被普惠所垄断，当时的波音707和道格拉斯DC-8装配的都是JT3D发动机。尽管两家发动机制造商都已经意识到，高涵道比涡轮风扇发动机未来市场潜力巨大，但研制高涵道比涡扇发动机难度大，技术风险高。此外，当时研制一款推力在100千牛的发动机研制经费高达10亿～15亿美元，单独一家公司很难承受如此巨额的研制成本。 经过艰苦的谈判后，1974年通用电气与斯奈克玛公司签订协议，双方成立平股合资公司CFM国际公司，共同研制新一 代航空发动机。在母公司的支持下，CFM很快研发出中等推力、高涵道比的CFM56涡扇系列发动机。
1977年，美国空军对KC-135空中加油机的发动机替换方案公开招标。这一合同涉及超过600架飞机的发动机替换，对CFM56计划有极重大的意义。在民用领域，1982年4月24日，美国达美航空以第一架使用CFM56-2发动机为动力的麦道DC-8-71飞机开启了历史性的商业运营，航线从亚特兰大到佐治亚州的萨瓦那。
当CFM56-2发动机问世之后，给飞机制造商、东航浙江公司及部队用户提供了一个择优选择的机会。由于CFM56-2发动机采用了先进的单元体设计和视情维护理念，耗油率、污染排放物和噪声都大为降低，发动机整体性能和可靠性得到了大幅度提高，西方各大航空公司和部队用户对CFM56-2发动机的整体性能非常满意，根据两种发动机的对比结果，他们纷纷选择了CFM56-2发动机，要求将其所拥有飞机的发动机换成CFM56-2发动机。
CFM56-3
1964年，波音公司为了满足市场100座级中短程飞机的迫切需要，开始了波音737系列飞机的研制，该型号飞机初始型号737-100/200都是选装普惠公司的JT8D发动机。当CFM56-2发动机击败JT3D之后，通用电气和斯奈克玛公司决定下一步跟普·惠公司争夺737飞机发动机的订单；1981年3月，CFM国际公司与波音公司签署了发动机专项应用研究开发合同，共同推出一款专门以CFM56-3发动机为动力的飞机，即737-300。由于传统设计的737只能装配低涵道比发动机，它的两翼距地面较低，因此，737的翼展下不能完全容纳CFM56-3整个发动机。为了赢得订单，CFM国际公司做出了一个冒险的决定，一方面，减少涡轮风扇发动机的大小。附件机匣、附件、机械舱从正下方移到发动机两侧，最终形成了经典的非圆形式，即经典的非圆外壳设计。
CFM56-5
1979年7月，空中客车公司宣布了150座级双发单通道中短程客机空中客车A320的设计方案，为了抢夺A320的市场，CFM国际公司和普惠公司同时开始研制新的发动机；1983年9月，普·惠和罗·罗公司、日本航空航空发动机公司、德国摩天宇和意大利菲飞特公司联合成立了国际航空发动机公司IAE，共同研制生产V2500发动机90。CFM国际公司则于1984年9月开始研制一款新型发动机，即CFM56-5A；1987年8月，CFM56-5A取得适航证，而V2500在1988年才取得FAA颁发的型号适航证，此时CFM56-5A已经提前了V2500一年的时间在空中客车A320飞机上投入使用，CFM国际公司也已经与空中客车公司签订了第二款CFM56-5B发动机的合作协议，并在后续的空中客车A321和A320上投入使用。
CFM56-7
波音公司的737系列飞机曾经备受用户青睐，但在20世纪80年代出现了走下坡路的趋势。波音公司经过一番研究后得出结论：空客的A320系列飞机之所以能够攻占原来属于波音737飞机的市场，其中一个关键原因就是A320飞机上使用了许多先进技术，而这些先进技术领域里，发动机的技术突破则是重中之重，所以他们认为新一代的737飞机需要与CFM国际公司合作。
1993年，新一代波音737系列飞机和CFM国际公司新型发动机CFM56-7的研制工作同时开始，1996年10月新型号发动机CFM56-7取得美国联邦航空局和法国民用航空管理局颁发的适航证。CFM56-7B发动机推力范围为87~121千牛，增加涡轮进口温度裕度以提高发动机在翼服役寿命，应用先进的热力学循环原理以降低燃油消耗，使用了全新的钛合金的直径为1550毫米的宽弦风扇叶片，高压涡轮叶片使用的是高温高强度的N5单晶合金，以及由通用电气不断改进和研发的高压核心机技术，这些新科技的实施都得益于应用了当时最先进的三维空气动力学设计技术。为了满足环保要求，CFM-7B发动机还提供了让控制污染排放性能更佳的双喷头燃烧室。1997年2月，波音737-700/ CFM56-7首飞。其后，波音737-800和波音737-900相继选装CFM56-7B型发动机，CFM56-7发动机是波音公司指定为新一代波音737飞机的唯一动力，此举也进一步巩固了CFM国际公司在航空发动机领域的领先地位。
持续发展
Tech56和技术插件
1998年，CFM国际为了适应波音和空中客车公司对新一代单通道飞机发动机的需求，启动了“Tech56”计划。这一计划包括了大量新技术，并且可用于现有发动机。然而，波音和空中客车并没有开发全新的飞机以取代737和空中客车A320的意愿，因此CFM国际决定将这一计划中的部分技术以“技术插件”的形式配置于CFM56，从而改进燃油效率、维护成本和排放标准。技术插件计划始于2004年，其配置包括重新设计的高压压气机叶片、改进的燃烧室和涡轮部件。赛峰集团（CFM国际母公司）声称技术插件计划能够提供更高的燃油效率和更低的氮氧化物排放，同时减轻发动机磨损，进而降低5%左右的维护成本。配置了技术插件计划的发动机（包括所有CFM56-5B和-7B发动机）于2007年投入使用，同时也可作为现有发动机的可选升级组件。
CFM56-7B“Evolution”
2009年，CFM国际宣布了对CFM56发动机的最新升级CFM56-7B“Evolution”，也作CFM56-7BE。这一升级和波音737的最新型号同时宣布，进一步改进了涡轮的空气动力学特性和发动机的冷却性能，并减少了零件总数。CFM国际预期这一升级能减少4%维护成本和1%油耗，而2010年5月完成的地面和飞行测试显示油耗减少了1.6%。经过450小时的测试，CFM56-7BE在2010年7月30日取得了美国联邦航空局和欧洲航空安全局的适航认证。
组成结构
风扇和低压压气机
CFM56系列使用单级风扇，大多数衍生型号使用三级低压压气机，CFM-5B和-5C系列使用四级低压压气机。低压压气机通过低压轴由低压涡轮驱动，负责在气流到达高压压气机之前的初步压缩。
CFM56首先使用了在不拆卸发动机的条件下可更换的风扇叶片，这一特性对鸟击等只需要更换数个叶片的情况特别有用；CFM56的风扇直径随型号不同而改变，并直接影响发动机表现。例如，CFM56-2和CFM56-3低压轴的转速相同，而CFM56-3系列风扇直径更小，叶梢速度更慢，使得风扇叶片工作效率更高，最终减少了约3%的单位推力燃油消耗。
风扇
CFM56-3的风扇由38片Ti/TA6V钛合金做的实心、带中间凸肩的风扇叶片，取代了CFM56-2型中的46片带冠叶片，叶身高为368mm，根部为燕尾形榫头，其安装方式同于CFM56-2型，虽然叶身上带有减振的中间凸肩，但在使用中叶片中振动应力仍大。因此，1989年12月起在根部加装减振块，利用减振块与叶片中间根间的相互干摩擦减振，将振动应力减低。据俄罗斯的研究表明,采用干摩擦的减振块后,能将叶片的振动应力降低60%左右,减振效果甚佳。罗·罗公司的RB211-535E4、TRENT等发动机等的高压涡轮叶片(带冠)中,也装有类似结构的减振块。在CFM56-5型上，沿用了CFM5-3型的这种减振块。
CFM5-3型的风扇轮盘做了较大的改动，与轮盘做成一体小轴，在2型中是由盘前缘向前伸的。因此，风扇轴是穿过盘孔与小轴相连接的；小轴是由轮盘后缘向后伸出的，因此风扇轴是在轮盘后端与小轴相连接，不需穿过盘心，这样盘心的孔径可以小些，相应地轮盘厚度可以薄些。固定在轮盘前缘的进气锥做成两段，后段用 RR58/AU2GN铝合金做成，用后安装边与轮盘相连，并作为风扇叶片的前挡环，防止叶片由前端逸出。前锥是用KINEL5504复合材料做成的锥形薄壳件，它与后段用过盈配合并用螺钉连接。
全锥形进气锥具有较好的防冰能力，但是砂石、雨水和碎冰等外物易于进入核心部分，在CFM563出现几次飞机遇到大雨造成空中停车事件后，除了采取其他措施外，对前锥的形状进行了试验研究，结果发现如果前锥做成椭圆形，有利于将外物甩向外涵道，因此1991年2月将前锥改成椭圆形。这两种形式的前锥同时在使用中的发动机存在，新生产的发动机则按椭圆形前锥生产。GE90采用了类似的前椭后锥的结构。为了使人们容易发现发动机是否在工作，于1984年5月起，在进气锥上加涂一白色螺线形条带。
高压压气机
CFM56的所有型号均使用了九级高压压气机。其较为紧凑的设计成功控制了发动机的重量和轴承、油路系统的复杂度。在CFM56系列发展中，尽管Tech56计划中的六级设计并没有得到应用，其2007年技术插件计划对高压压气机叶片的空气动力学特性进行了改进，并应于其产品之上。
燃烧室
CFM56的大多数早期型号均使用单环形燃烧室。在燃烧室中，燃料被持续混合进气流之中并被点燃，使得气流的压力和温度升高，产生推力。也有型号使用管形燃烧室或环管形燃烧室。1989年，CFM国际开始引入双环形燃烧室，这一设计包含一个在高推力时使用的新的燃烧区域，降低了氮氧化物和二氧化碳的排放。这一设计在1995年投入使用，首先应用于技术插件计划改进的CFM56-5B和-7B系列。
通用电气在Tech56计划中还开发了一种名为双环腔预混涡流器（TAPS）燃烧室的新技术。这一设计保持了双环形燃烧室分区燃烧的优点，同时通过预混流使空气和燃料达到理想的混合比，从而进一步减少氮氧化物的排放。应用了这一技术的CFM56-7B发动机比使用单环形燃烧室和双环形燃烧室的发动机效率分别提高了46%和22%。TAPS的分析工具也被用于改进部分-5B和-7B系列发动机上的单环形燃烧室。
涡轮
CFM56的所有型号均使用单级高压涡轮，并由高压压气机流出的空气冷却。在部分型号中，高压涡轮叶片是从高温合金单晶材料生产出来的，具有高强度和蠕变抗性。CFM56的大多数型号使用四级低压涡轮，-5C系列使用五级低压涡轮。这一变化是为了驱动-5C系列更大的风扇。Tech56计划也对涡轮进行了改进，包括叶片的空气动力学特性优化，使所需的叶片数减少20%，从而减轻了发动机自重。部分Tech56计划中对涡轮的改进被加入技术插件计划，其后又在CFM56-7BE计划中得到升级。
尾喷管
CFM国际在最初设计时即测试了混合式和分离式尾喷管，大部分型号的CFM56发动机使用了分离式尾喷管，而只有为A340设计的高推力型CFM56-5C使用了混合式尾喷管。通用电气和斯奈克玛公司还测试了雪佛龙股份有限公司型尾喷管减小噪音的效果。风洞试验和飞行试验发现这一设计能在起飞阶段减小1.3分贝的噪音，因此作为可选组件安装于提供给空中客车A321的发动机。
反推装置
CFM56支持数种反推装置。用于空中客车公司型号的CFM56-5系列发动机使用花瓣型反推装置，当反推装置启动时，导流叶片张开，将通过涵道的空气转向外部，并产生反推力。
技术参数
CFM56-2系列
CFM56-2系列是CFM56的原始型号。CFM56-2由一台44个叶片的单级风扇、由四级低压涡轮驱动的三级低压压气机、由单级高压涡轮驱动的九级高压压气机和环状燃烧室组成。
CFM56-3系列
CFM56-3系列是CFM56的第一种衍生型号，专门为第二代波音737设计，静态推力介于18,500至23,500磅之间。CFM56-3系列的风扇直径比-2系列减小至60英寸，但是保留了原始发动机布局。新的风扇主要衍生自通用电气CF6-80发动机而不是CFM56-2。同时，CFM56-3的助推器被重新设计以适应新的风扇。
CFM56-4系列
作为CFM56-2系列的改进型，CFM56-4系列最初计划是作为A320家族设计的发动机，可以产生25,000磅的推力。CFM56-4系列设计上的更新包括直径68英寸的风扇，新的低压压气机和全权数字发动机控制装置。
CFM56-5系列
CFM56-5系列是专门为空中客车公司飞机设计的发动机，其推力介于22,000至34,000磅之间。这一系列主要包括三种截然不同的子型号CFM56-5A/B/C。这一系列引入了全权数字发动机控制装置和新的空气动力学改进，可用以区别于波音飞机使用的姊妹型号。
CFM56-5A系列
CFM56-5A系列是CFM56-5系列的最初版本，为短程至中程的空中客车A320家族设计，衍生自CFM56-2和CFM56-3系列，推力介于22,000至26,500磅之间。得益于在空气动力学上的改进，例如新的风扇、压气机和燃烧室，这一系列发动机相对之前型号能够减少10-11%的油耗。
CFM56-5B系列
为了适应空中客车A321的需求，CFM56-5B系列在-5A系列上进行了改进，推力能够达到22,000至33,000磅之间。这一型号同时也能使用于其他A320家族成员（空中客车A318/空中客车A319/A320）并能取代CFM56-5A。其最显著的改进是一个能减少氮氧化物等污染物排放的双环形燃烧室，新的风扇，更长的风扇外壳和新增的第四级低压压气机。CFM56-5B系列是在空中客车上使用最广泛的CFM56发动机。
CFM56-5C系列
CFM56-5C系列是CFM56家族中推力最大的型号，推力可达31,200至34,000磅。这一系列用于空中客车A340的早期型号A340-200和A340-300上，于1993年投入服务。主要的变化是更大的风扇，第五级低压涡轮和CFM56-5B型号中的四级低压压气机。CFM56-5C系列不同于所有其他型号的CFM56，使用了混合式尾喷管，工作效率略有提高。
CFM56-7系列
CFM56-7系列是用于波音737NG（737-600/700/800/900）和波音公司公务机（BBJ）的型号，起飞推力介于19,500至27,300磅之间。相比其前驱型号CFM56-3系列，-7系列有更高的推力范围，较高效率和较低维护成本。这一系列引入的新特性包括全权数字发动机控制装置，双环形燃烧室（可选）和改进的内部设计。
服役状态
CFM56航空发动机多被应用到空客A318ceo（24,500 – 32,900 磅推力）、空客A319ceo（23,000 – 28,000 磅推力）、空中客车A320ceo（27,980 – 30,000 磅推力）、空中客车A321ceo（27,980 – 30,000 磅推力）、波音下一代 737（24,500 – 32,900 磅推力）、波音 AEW\u0026C（23,000 – 28,000 磅推力）、波音 P-8 海神（27,980 – 30,000 磅推力）等航空飞机上。
截至2017年11月，CFM国际公司的CFM56发动机机队的累计飞行循环已突破5亿个，自首架由该发动机提供动力的DC-8-71飞机于1982年4月投入商业运营以来，该发动机已累计完成了近9亿飞行小时。有超过24000台CFM56发动机由全球的560家民用和军用运营商运营；CFM已交付了31000多台发动机，CFM56-5B发动机的飞行循环已超过1亿个，自1996年为空中客车A320ceo飞机提供动力以来，已完成1.8亿飞行小时；自1998年以来，CFM56-7B发动机已累计完成了1.7亿循环及3亿多飞行小时。
相关事故
据不完全统计，2016年4月17日，西南航空1380次航班，在飞行途中左侧引擎突然爆炸，致一名乘客死亡，七人受伤。该飞机装有CFM56-7B发动机的波音737NG系列飞机是区内运输航空的主力机型之一。事件发生后，发动机制造厂家经技术调查认为：特定件号风扇叶片根部榫头区域存在低周疲劳裂纹可能是导致事件发生的主要原因。
2016年8月27日，西南航空公司一架波音737客机的一台CFM56发动机在飞行中发生一片桨叶脱落，击破左派、机身和尾翼，客机紧急降落在佛罗里达州彭萨科拉。
2018年4月17日，西南航空一架波音737-700型飞机一台发动机桨叶脱落，砸破舷窗，致使一名女乘客被吸出机舱外身亡。客机航班号为1380号，原定从纽约飞往达拉斯，后来在费城国际机场迫降。
参考资料
商用航空中最受欢迎的发动机——CFM56.澎湃新闻.2024-02-28
CFM56发动机完成5亿次飞行.看航空.2024-03-05
聊聊CFM56的前世今生!.搜狐网.2024-03-05
世界上最成功的航空发动机:CFM56-3的风扇系统|陈光谈航发115.搜狐网.2024-03-05
THE CFM56 ENGINE FAMILY.CFM International.2024-02-28
华北局密切监控CFM56-7B发动机风扇叶片问题.中国民用航空局.2024-03-02
金属疲劳或是美客机事故肇因，美欧紧急排查飞机发动机.澎湃新闻.2024-03-06