GKN使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)勞斯萊斯發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)外殼

2021年5月12日，南極熊獲悉，航空航天部件供應(yīng)商GKN已成功為勞斯萊斯（Rolls-Royce）公司的OEM飛機(jī)發(fā)動機(jī)提供了內(nèi)部壓縮機(jī)殼——ICC，這個部件完全由3D打印制造而成。

ICC將被應(yīng)用到勞斯萊斯推出的Ultra Fan發(fā)動機(jī)的展出模型中，這一研究屬于歐洲最大的航空科研項(xiàng)目Clean Sky 2的一部分，致力于減少當(dāng)今飛機(jī)發(fā)動機(jī)的CO2排放量和噪音水平。Clean Sky 2項(xiàng)目依托于歐盟的Horizo 2020計劃和航空工業(yè)的資金投入，旨在加強(qiáng)該領(lǐng)域的合作關(guān)系，同時也促進(jìn)健康的競爭。

GKN航空航天公司瑞典技術(shù)中心副總裁Henrik Runnemalm說：“向Rolls-Royce交付UltraFan發(fā)動機(jī)的ICC是一個真正意義上的的里程碑。它代表了Clean Sky 2協(xié)作計劃的成功，我們很高興在ICC的開發(fā)中應(yīng)用了最新的可持續(xù)性技術(shù)。我們?yōu)槌蔀閯谒谷R斯團(tuán)隊的合作伙伴，以及為未來的這種節(jié)能型航空發(fā)動機(jī)做出貢獻(xiàn)而感到非常自豪�！�

△UltraFan引擎的ICC，圖片來自GKN

Ultra Fan引擎

勞斯萊斯發(fā)動機(jī)產(chǎn)品組合的最新成員是Ultra Fan型發(fā)動機(jī)。據(jù)報道，與第一代Trent發(fā)動機(jī)相比，Ultra Fan的燃油效率提高了25％，具有新的發(fā)動機(jī)核心架構(gòu)。該系統(tǒng)的扇葉直徑為140英寸，曾被描述為實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)航空旅行”的新途徑。

借助碳——鈦結(jié)構(gòu)的風(fēng)扇葉片和復(fù)合材料的外殼，這款新型發(fā)動機(jī)可將飛機(jī)的重量減輕多達(dá)680公斤。它還配備了全新的齒輪設(shè)計，可提供高效的動力，以實(shí)現(xiàn)高推力和高旁通率。Rolls-Royce公司計劃在2022年進(jìn)行一次完整的發(fā)動機(jī)地面測試，并將在不久后進(jìn)行飛行測試。

Rolls-Royce民航公司總裁Chris Cholerton說：“我們的第一臺發(fā)動機(jī)概念機(jī)——UF001現(xiàn)在已經(jīng)裝備齊全，我真的很期待看到它的后期生產(chǎn)并可以進(jìn)行測試。這是全世界都在尋求的一種更具可持續(xù)性的旅行方式，尤其是在COVID-19疫情之后。這也讓我和我們的團(tuán)隊感到非常自豪，因?yàn)槲覀兊墓ぷ饕彩菍儆诮鉀Q方案的一部分�！�

△即將推出的勞斯萊斯UltraFan引擎概念圖。圖片來自Rolls-Royce公司

制造UltraFan ICC

作為Clean Sky 2項(xiàng)目和制造展出模型的核心合作伙伴，GKN負(fù)責(zé)設(shè)計和制造ICC構(gòu)件。關(guān)鍵結(jié)構(gòu)被設(shè)計在壓縮機(jī)殼體之間的位置上，借此將渦流負(fù)載向下傳遞到發(fā)動機(jī)殼體和推力安裝座上。

盡管大多數(shù)ICC構(gòu)件是使用傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)制造的，但其中的一些附接零件卻是通過金屬3D打印制造的。生產(chǎn)過程還包括基于計算機(jī)模擬的新型焊接方法、基于空氣動力學(xué)優(yōu)化的通氣系統(tǒng)和聲學(xué)特性，以及更短的主風(fēng)道設(shè)計。 GKN航空航天公司ICC構(gòu)件的研發(fā)過程同時還得到了由Vinnova贊助的Ind Demo項(xiàng)目和瑞典的Västra Götaland地區(qū)的支持。

在諸如Ultra Fan發(fā)動機(jī)之類的研發(fā)項(xiàng)目中，將增材制造技術(shù)用于渦輪發(fā)動機(jī)部件的制備也逐漸受到人們的歡迎。今年早些時候，能源技術(shù)公司Siemens Energy開發(fā)了一種新型的數(shù)字維修鏈，專門服務(wù)于在傳統(tǒng)工藝制造燃?xì)廨啓C(jī)葉片上進(jìn)行3D打印的新功能。除了刀片MRO之外，該鏈還旨在提供改進(jìn)升級，特別是通過在刀片的尖端部位安裝復(fù)雜的冷卻通道，用以減小構(gòu)件出現(xiàn)裂紋和缺陷的風(fēng)險。

此外，GE Aviation和GE Additive兩個兄弟公司最近也首次推出了4款由3D打印制造的新型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)零件。事實(shí)上，GE公司已擁有一套用于制造引氣轉(zhuǎn)接蓋的鑄造模具，但若要成本和交貨時間等決定性因素考慮在內(nèi)的話，他就自然而然地將投資目光從鑄造轉(zhuǎn)向金屬增材制造了。