近日，GE航空宣布GE9X發(fā)動機(jī)已經(jīng)獲得美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）的認(rèn)證。這是GE9X發(fā)動機(jī)為777X系列飛機(jī)提供動力的關(guān)鍵里程碑。GE9X是新型雙引擎波音777X的動力引擎，是世界最大商用航空發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)可以提供約100,000磅推力。正如GE 在GE9X官方宣傳大片中所提到的“strengthened by additive manufacturing”，增材制造-3D打印技術(shù)在這一最大商用發(fā)動機(jī)的制造中發(fā)揮著重要作用。獲得FAA認(rèn)證不僅是GE9X發(fā)動機(jī)為777X系列飛機(jī)提供動力的關(guān)鍵里程碑，也是增材制造技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)制造應(yīng)用發(fā)展道路中的又一里程碑。

GE9X 宣傳大片。來源：GE

增材制造賦能下一代發(fā)動機(jī)

FAR（聯(lián)邦航空法規(guī)）第33部分認(rèn)證涉及8臺試驗(yàn)發(fā)動機(jī)。此項(xiàng)認(rèn)證的成功使GE 航空豐富了商用噴氣發(fā)動機(jī)產(chǎn)品組合，即包括用于波音787 Dreamliner的GEnx和CFM LEAP發(fā)動機(jī)，以及新通過認(rèn)證的GE9X。

根據(jù)GE，為了獲得認(rèn)證，GE9X測試發(fā)動機(jī)完成了將近5,000小時(shí)和8,000個(gè)發(fā)動機(jī)循環(huán)，發(fā)動機(jī)的性能已通過廣泛的地面和飛行測試得到驗(yàn)證。與GE90-115B相比，GE9X發(fā)動機(jī)的單位油耗（SFC）降低了10％，比同類產(chǎn)品中的其他發(fā)動機(jī)降低了5％。相比其他同類發(fā)動機(jī)，GE9X 的煙霧排放將更少。

GE9X 發(fā)動機(jī)。來源：GE

GE的重點(diǎn)仍然是與波音公司合作，完成777X飛行測試計(jì)劃并投入使用。根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，GE 目前已經(jīng)生產(chǎn)了八架GE9X測試發(fā)動機(jī)和兩架測試備件，并已交付給波音用于四架777X測試飛機(jī)中。GE 已組裝了幾臺GE9X生產(chǎn)發(fā)動機(jī)，GE航空正在完成工廠驗(yàn)收測試。

GE航空集團(tuán)目前正在對GE9X發(fā)動機(jī)進(jìn)行3,000次額外的地面測試，以支持?jǐn)U展運(yùn)營（ETOPS）批準(zhǔn)。GE9X團(tuán)隊(duì)還正在進(jìn)行成熟度測試，從而幫助GE工程師做好準(zhǔn)備，支持正在使用的發(fā)動機(jī)。GE目前已收到600多個(gè)GE9X發(fā)動機(jī)的訂單和意向。

 關(guān)鍵制造技術(shù)

雖然GE9X還未正式投入商用，但已獲得了諸多肯定。GE9X在去年獲得了世界上推力最大發(fā)動機(jī)的吉尼斯世界紀(jì)錄，它是GE航空史上燃油效率最高的噴氣發(fā)動機(jī)，燃油消耗低于競品10%；擁有直徑134英寸的最大尺寸前風(fēng)扇、復(fù)合材料風(fēng)扇機(jī)匣和16片第四代碳纖維復(fù)合材‘’料風(fēng)扇葉片……除了這些硬核優(yōu)勢，還有一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是增材制造。GE 航空將增材制造列入了 “GE9X 發(fā)動機(jī)的9個(gè)事實(shí)“中。

GE9X 發(fā)動機(jī)的9個(gè)事實(shí)

1.在134英寸的復(fù)合材料風(fēng)扇外殼在任何商業(yè)飛機(jī)發(fā)動機(jī)中都是最大的。

2.GE9X具有300多個(gè)增材制造零件。除GE9X發(fā)動機(jī)中的增材制造零件之外，GE 航空與其合資公司目前還擁有另外四個(gè)通過了FAA認(rèn)證的3D打印零件：用于GE90-94B的T25傳感器，CFM LEAP燃油噴嘴頭，GEnx-2B電動門開啟系統(tǒng)（PDOS）支架和GE Passport空氣油分離器。

3.盡管尺寸很大，但按每分貝推力磅數(shù)計(jì)算，GE9X有望成為有史以來最安靜的GE發(fā)動機(jī)。

4.GE9X引擎安裝了第四代復(fù)合風(fēng)扇葉片。GE的首個(gè)復(fù)合風(fēng)扇葉片于1995年開始在GE90-94B發(fā)動機(jī)上投入使用。GE及其合資企業(yè)CFM在過去25年中使用復(fù)合葉片累計(jì)飛行時(shí)間超過1.38億小時(shí)。

5.GE9X發(fā)動機(jī)中的16個(gè)復(fù)合風(fēng)扇葉片是GE為商用噴氣發(fā)動機(jī)生產(chǎn)的最低數(shù)量。GE90發(fā)動機(jī)有22個(gè)風(fēng)扇葉片，GEnx有18個(gè)風(fēng)扇葉片，較小的CFM LEAP發(fā)動機(jī)有18個(gè)復(fù)合風(fēng)扇葉片。

6.GE9X創(chuàng)造了世界紀(jì)錄，在2017年11月10日的GE戶外測試工廠進(jìn)行的工程測試中，產(chǎn)生了134,300磅的推力。GE90-115B在2002年創(chuàng)下了127,900磅的推力紀(jì)錄。

7.GE航空在其波音747飛行測試床上進(jìn)行了72次GE9X測試飛行，總計(jì)超過400小時(shí)。首次試飛日期為2018年3月8日。

8.GE9X發(fā)動機(jī)中有五個(gè)陶瓷基復(fù)合材料（CMC）組件，包括第一級高壓渦輪（HPT）護(hù)罩，第一級和第二級HPT噴嘴以及燃燒室的內(nèi)襯和外襯。GE航空在商用發(fā)動機(jī)中運(yùn)行CMC零件方面擁有超過800萬小時(shí)的經(jīng)驗(yàn)。GE于1986年獲得了有關(guān)CMC材料的第一項(xiàng)專利，并一直在繼續(xù)開發(fā)這種材料。GE已在該技術(shù)上投資超過15億美元，并在美國建立了第一條垂直整合的CMC供應(yīng)鏈。

9.GE9X發(fā)動機(jī)的總壓力比為60：1，是所有使用中的發(fā)動機(jī)中最高的壓力比,這意味著發(fā)動機(jī)可以最有效地利用進(jìn)氣，從而提高燃油效率。

GE9X擁有的304個(gè)增材制造-3D打印零件涵蓋了七大類型。

適用于增材制造的GE9X引擎上的組件制造與認(rèn)證過程是復(fù)雜的。不過GE能夠利用早期成功的基礎(chǔ)，這些組件具有復(fù)雜的幾何形狀，早期成功的案例使得GE能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)驗(yàn)“復(fù)制”與傳承的一大核心。GE9X的燃油噴嘴與LEAP發(fā)動機(jī)的燃油噴嘴基本相同，LEAP發(fā)動機(jī)通的燃油噴嘴常被認(rèn)為是GE航空公司通過增材制造生產(chǎn)的第一個(gè)3D打印零部件。

然而，GE在3D打印其首批LEAP燃油噴嘴之前，首先為超過400臺GE90發(fā)動機(jī)3D打印了T25傳感器外殼。當(dāng)2015年第一個(gè)傳感器出現(xiàn)在GE90-94B噴氣發(fā)動機(jī)上時(shí)，它成為首個(gè)獲得FAA認(rèn)證的增材制造的飛機(jī)發(fā)動機(jī)部件。

基于這些成功經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)GE9X的初期工作于2013年左右開始時(shí)，GE決定繼續(xù)3D打印燃油噴嘴和傳感器外殼就不足為奇了。GE9X熱交換器和誘導(dǎo)器是一個(gè)不同的故事。GE航空集團(tuán)的換熱器傳統(tǒng)上由數(shù)十根細(xì)金屬管組成。用于GE9X的3D打印熱交換器具有完全不同的外形，其中包括優(yōu)化的通道和復(fù)雜的內(nèi)部幾何形狀，可充分利用增材制造可以實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)自由度。

誘導(dǎo)器旨在提高發(fā)動機(jī)的耐用性，結(jié)合增材制造帶來的設(shè)計(jì)自由度，以滿足客戶需求的挑戰(zhàn)性技術(shù)要求。3D打印誘導(dǎo)器代表了GE在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，GE9X誘導(dǎo)器是設(shè)計(jì)工程師通過增材制造將多個(gè)零部件特征結(jié)合到一個(gè)部件的另一個(gè)例子。

熱交換器和導(dǎo)流器展示了GE航空公司制造轉(zhuǎn)型的重大努力，而GE9X所使用的3D打印低壓渦輪葉片是GE自2013年以來一直在準(zhǔn)備的一次飛躍，這些葉片由GE在意大利所收購的一家前供應(yīng)商制造的，使用了GE 收購的Arcam 粉末床電子束熔融增材制造技術(shù)。

數(shù)字化、新材料、3D打印正在推動航空發(fā)動機(jī)創(chuàng)新，GE已經(jīng)發(fā)起對下一代航空發(fā)動機(jī)技術(shù)制高點(diǎn)的布局，并隨著GE9X 發(fā)動機(jī)獲得FAA認(rèn)證與投入使用而將增材制造技術(shù)的應(yīng)用推向新高點(diǎn)。

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