近日，据飞行国际（fightglobal）等网站报道，空客正在鼓励发动机制造商积极探索开式转子发动机概念，以与CFM国际公司的RISE项目竞争。
CFM公司RISE项目概念图。
RISE项目在2021年启动，投资计划周期长达40年。根据目前CFM公司的公开信息，该项目已经完成200多项测试，参与的技术人员数量超过1000人。CFM公司计划在2025至2026年进行RISE项目全尺寸样机的地面测试，在2035年投入使用，希望其燃烧效率相对于LEAP发动机能提升20%。
RISE项目以及空客公司的这一倡议，再度提起了这个值得探讨的问题：一度被打入冷宫的开式转子发动机路线，未来是否能够克服缺陷，并跻身航空运输产业主流动力构型？
20世纪80年代的GE36发动机
开式转子发动机曾被冠以“桨扇发动机”或“无涵道风扇发动机”的名称，其外露的桨扇通常采用多个宽弦、薄叶型的后掠桨叶，并采用前后双排反向对转设计。
它的原理结构介于传统涡扇发动机和涡桨发动机之间。近似的情况下，它既可以被视作是安装有先进高速螺旋桨的涡桨发动机，也可以被视作是风扇涵道比不断扩大直至完全去除外涵道的涡扇发动机。
加大涵道比，能够使发动机可以吸入更多不需参与燃烧、但又能产生推力的空气，是现代客货机发动机省油的最核心方法之一。现阶段的高性能大涵道比涡扇发动机，一般涵道比在8到10之间，一些最新的型号可以达到11左右。而桨扇发动机的实际涵道比，理论上可以达到25，甚至60。
因此，开式转子发动机的主要优势，是在亚声速飞机动力范围内，兼具涡扇与涡桨发动机的优势，令飞机既能实现高亚声速区域（马赫数0.8甚至更高）内的经济巡航，又能实现相比传统涡扇发动机更省油（节油20%~30%）的效果。
安-70（上图）项目之所以夭折，D-27开式转子发动机（下图）可靠性差是重要原因之一：在440架次试飞中，该发动机空中停车次数达52次。
催生开式转子发动机的历史原因，是20世纪70年代的石油危机。但随后该构型的研发工作长期处于低谷阶段，一方面原因是当时全球航空业界不具备相应的技术水平和时间来解决一系列固有技术难题，另一方面的原因，则是此次石油危机后，全球油价大幅度回落并长期保持在相对稳定的水平。
多方因素，导致开式转子发动机至今都没有真正投入实用。但近年来以及未来相当长的时间内，全球民航产业都面临着严苛的碳排放要求，各国对“绿色航空”的追求推动着航空科技工作者再次投入到对开式转子发动机的研究中。
目前，开式转子发动机走向实用化的阻碍主要有三个：
一：噪声问题
目前来看，既有构型的开式转子发动机没有涡扇发动机的外涵道和发动机短舱，桨扇形成的噪声得不到传播方向上的约束，也难以衰减或被吸收，因此其噪声会高于涡扇发动机。
同时，由于桨扇转速不仅远高于传统涡扇发动机，重量尺寸级别也大于小型通用航空器级别的发动机型号，通常必须使用前后两组叶片进行反向对转，以获得相对于单转设计推进效率提高6%~8%以上、油耗降低9%以上的性能收益。
而高转和反向对转设计结合的结果，就是开式转子发动机的噪声会非常猛烈，尤其是前排叶片的叶尖涡流/尾迹与后排叶片相互作用形成的噪声——而桨扇发动机中常见到的后排叶片的数量和尺寸都更小的设计，就是典型的降噪措施。
比亚乔180
噪声对于民用飞机来说是个相当严重的问题。第一个重要影响，是在噪声标准日渐严苛的适航体系之下难以取证。其次，合规但噪声偏高的飞机也会在运营过程中遭遇运营阻力，使得运营成本偏高。比如比亚乔公司的螺旋桨推进公务机，在中后期销量显著下降的原因之一，就是其长期以来，遭到了来自机场及周边区域的噪声投诉。
二：机体适配问题
桨扇发动机的涵道比优势，需要比涡扇发动机吊舱直径更大的扇叶直径尺寸来实现。
因此，对于大多数“下单翼+翼下吊舱”的现有运输类飞机，其机翼和起落架的极限尺寸很有可能无法容纳同等推力级别的开式转子发动机——哪怕都是涡扇发动机，波音737MAX系列飞机也存在翼下空间捉襟见肘的情况。
随之而来的另一个问题是，从检视、维护、修理和更换的角度来看，翼下吊舱确实是目前可达性和维修性最好的选择。如果选择其他的发动机安装布局，那么维修时间成本的增长将会是非常现实的问题。而更大直径的发动机吊舱，则会给这一布局提出不小的挑战。
三：叶片包容性问题
虽然不多见，但风扇叶片或螺旋桨叶脱落并击伤机身的事故依然时有发生，而且在现有技术框架下也做不到彻底杜绝其可能性。
桨扇发动机由于桨扇叶片外露，缺乏涡扇发动机的短舱包容设计，特性更接近于涡桨发动机。但由于转速更高、叶片更锐利，因此它通过叶片包容性的适航认证难度要明显高于传统的涡桨发动机。
CFM公司的RISE项目所面临的最大挑战同样来源于此。在现有的公开资料中，没有关于RISE项目包容性的更多信息。其解决之道，有赖于各种新型材料特性、断裂力学理论和实际数据积累、探伤检测技术等基础科学研发领域的突破和进展。
不过，相对而言，在噪声和机体适配上，RISE的思路和发展轨迹更明晰一些。从核心设计思路上看，相较于以往的“传统”开式转子发动机，RISE更接近于一种去除外涵道的“无边框涡扇”发动机。
RISE并非对转设计。
RISE发动机并没有为了追求极致的燃烧效率而采用对转设计，而是采用了性能增益较低的单转设计。虽然它的桨扇也有前后两排，但后排叶片仅能调节角度，并不能绕发动机轴旋转。这相当大地降低了发动机的噪声抑制难度，结合近年来流体力学等基础领域的能力突破，它具备了满足未来严苛噪声指标要求的可能性。
RISE能适应多种不同的安装布局。
同时，RISE发动机在设计时重点考虑了对传统单通道客机的安装兼容性，CFM公司表示其能适应多数单通道飞机，这意味着RISE发动机的桨扇直径增大幅度会受到显著的制约。
而为了达成这一目标，CFM公司正在研发体积和直径更小、燃烧效率更高的紧凑型核心机，从而在现有的尺寸制约下，获得更大的涵道比，同时保证推力不降低或更大。同时，根据CFM公司公开信息，RISE还将加入基于电机的混动系统，进一步对动力输出的特性进行优化调整并在配备储能电池的情况下实现能量回收。
综合来说，从已有的技术趋势看，RISE项目在基本设计路线上做出了更多的妥协和均衡处理，并对核心技术难点给出了富有针对性的措施。如果RISE项目在测试中能充分证明其设计的有效和成功，以CFM公司的影响力，开式转子发动机确实有可能跻身主流航空动力。从更开阔的角度来看，在市场的另一端，作为CFM竞争对手的普惠、罗罗，他们近年来“豪赌”的齿轮涡扇路线，同样也可以应用紧凑型核心机和混动等新技术进行强化。
最终双方的未来产品，谁能在综合性能优势和市场接受程度上占据优势，现在尚难以断言。
