GE公司完成超音速發(fā)動機初步設(shè)計，看3D打印技術(shù)如何推動新型發(fā)動機制造

根據(jù)中國航空新聞網(wǎng)，當(dāng)?shù)貢r間10月15日，GE公司與Aerion公司舉行的新聞發(fā)布會上，GE公司宣布，該公司已經(jīng)完成了半個世紀(jì)以來首個商用噴氣式飛機專用超音速發(fā)動機和首個民用超音速發(fā)動機的初步設(shè)計。據(jù)介紹，該公司將旗下Affinity渦扇發(fā)動機經(jīng)行特殊改裝優(yōu)化，采用了經(jīng)過驗證的超音速飛行技術(shù)，能夠滿足Aerion AS2的超音速飛行要求。AS2客機可搭乘12名旅客，計劃2023年首飛，2025年交付運行。

圖片：GE Affinity發(fā)動機

滿足更長的航程需要
而Affinity是一種新型的中等旁通比雙軸雙風(fēng)扇渦扇發(fā)動機，設(shè)計用于在水上進(jìn)行高效超音速飛行和在陸地上進(jìn)行亞音速飛行，這款發(fā)動機被公認(rèn)為能夠在超音速和亞音速飛行中提供“卓越而平衡”的性能。這款備受矚目的發(fā)動機融合了通用電氣豐富的軍用超音速發(fā)動機性能經(jīng)驗，是目前世界上極具可靠性和先進(jìn)性的商用噴氣式發(fā)動機。

根據(jù)GE公司負(fù)責(zé)商務(wù)和通用航空及綜合服務(wù)的副總裁兼總經(jīng)理Brad Mottier，在過去的50年里，商用飛機的速度增長了不到10%，但是它的艙室卻變得更大、而且飛機的航程也需要越來越長。所以，隨著大型舒適的機艙、遠(yuǎn)程飛機的上市，下一步需要提升的是速度，而通過GE的Affinity這一目標(biāo)將要實現(xiàn)了。

經(jīng)過兩年的初步研究，GE公司和Aerion于2017年5月正式啟動了這項工程，以確定和評估AS2超音速公務(wù)機的最終發(fā)動機配置。GE公司的項目團(tuán)隊由專業(yè)的工程團(tuán)隊提供支持，繼續(xù)在Aerion與他們合作。而下一次設(shè)計審查將在2020年，這標(biāo)志著更加完善的設(shè)計和測試將要開始。而Aerion正在與GE、洛克希德·馬丁和霍尼韋爾合作開發(fā)AS2飛機。

Aerion公司聲稱掌握了超音速自然空氣層流關(guān)鍵技術(shù)。GE公司也在通過其在Affinity引擎上的開創(chuàng)性設(shè)計，正在使這個新的高效，可持續(xù)的超音速時代成為可能。

3D打印發(fā)力多款GE新型發(fā)動機
除了大名鼎鼎的噴油嘴和傳感器，GE在發(fā)動機零件制造方面大量的應(yīng)用了3D打印技術(shù)，根據(jù)市場觀察，正如3D打印在GE9X發(fā)動機引擎所發(fā)揮的重要作用，GE的Affinity也使用了大量的3D打印技術(shù)。

圖片：GE增材技術(shù)中心3D打印的零件

而縱觀GE在發(fā)動機領(lǐng)域的突破，2018年可以說是GE多款發(fā)動機在發(fā)展史上的里程碑之年。根據(jù)市場觀察，這一系列的突破包括Affinity渦扇發(fā)動機，T901單軸渦輪軸發(fā)動機T901, Catalyst渦輪螺旋槳發(fā)動機, GE9X渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。

GE的單軸渦輪軸發(fā)動機T901使用了大量的3D打印零件，GE利用生產(chǎn)先進(jìn)渦輪螺旋槳（ATP）等飛機發(fā)動機的工廠和增材設(shè)計方式去設(shè)計與制造這些3D打印零件。不僅如此，GE航空還在T901發(fā)動機中使用了在GE 成熟的噴氣式發(fā)動機中使用過的先進(jìn)制造技術(shù)和高溫材料，例如：在非常暢銷的LEAP 和GE 9X 發(fā)動機制造中所使用的增材制造/3D打印技術(shù)。2018年，GE成功通過了ITEP的PDR設(shè)計評審，由此，GE航空公司進(jìn)一步證明了在T901發(fā)動機中采用增材制造等先進(jìn)制造方法的優(yōu)勢。不僅如此，GE位于阿拉巴馬州奧本市的工廠正在擴大其增材制造生產(chǎn)能力。

根據(jù)GE，2018年另外一款令人矚目的新型發(fā)動機是 GE的ATP渦輪螺旋槳發(fā)動機GE Catalyst，全新渦輪螺旋槳發(fā)動機與同級別的發(fā)動機相比，燃油消耗降低20％，與同級別的發(fā)動機相比，功率提高10％。GE Catalyst將成為全世界第一款集成螺旋槳操作全權(quán)數(shù)字控制的渦槳發(fā)動機。該發(fā)動機超過三分之一的部件是通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)制造的。GE發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動機中有855個單獨的部件可以通過增材制造技術(shù)組合成12個部件，因此大幅提升了發(fā)動機研制速度，還幫助發(fā)動機成功“瘦身”100多磅。

GE9X是波音777X的動力引擎，是世界最大商用航空發(fā)動機，該發(fā)動機可以提供約100000磅推力。對于GE9X來說，3D打印不僅僅作為一種制造技術(shù)，更是創(chuàng)造了產(chǎn)品的附加值。除了應(yīng)用選擇性激光熔化工藝制造渦輪葉片，GE還采用電子束熔融（EBM）技術(shù)，最初GE引進(jìn)這項工藝是由2013年收購的意大利Avio航空公司與瑞典的Arcam開發(fā)的。即用電子束作為其能量源逐層融化金屬粉末。渦輪葉片使用先進(jìn)的航空航天材料鈦鋁（TiAl）制造。這種材料比常用于低壓渦輪葉片的鎳基合金輕50％左右。使用由鈦鋁材料制成的葉片，整個低壓渦輪機的重量可以減少20％，是葉片理想的材料。

來源：3D科學(xué)谷