3D打印為GE新型發(fā)動(dòng)機(jī)的制造賦能

根據(jù)中國(guó)航空新聞網(wǎng)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月15日，GE公司與Aerion公司舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，GE公司宣布，該公司已經(jīng)完成了半個(gè)世紀(jì)以來(lái)首個(gè)商用噴氣式飛機(jī)專用超音速發(fā)動(dòng)機(jī)和首個(gè)民用超音速發(fā)動(dòng)機(jī)的初步設(shè)計(jì)。據(jù)介紹，該公司將旗下Affinity渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)行特殊改裝優(yōu)化，采用了經(jīng)過(guò)驗(yàn)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(jī)可搭乘12名旅客，計(jì)劃2023年首飛，2025年交付運(yùn)行。

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GE公司完成超音速發(fā)動(dòng)機(jī)初步設(shè)計(jì)，看3D打印如何推動(dòng)新型發(fā)動(dòng)機(jī)制造

滿足更長(zhǎng)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(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)融合了通用電氣豐富的軍用超音速發(fā)動(dòng)機(jī)性能經(jīng)驗(yàn)，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(dòng)機(jī)。

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(guò)去的50年里，商用飛機(jī)的速度增長(zhǎng)了不到10%，但是它的艙室卻變得更大、而且飛機(jī)的航程也需要越來(lái)越長(zhǎng)。所以，隨著大型舒適的機(jī)艙、遠(yuǎn)程飛機(jī)的上市，下一步需要提升的是速度，而通過(guò)GE的Affinity這一目標(biāo)將要實(shí)現(xiàn)了。

經(jīng)過(guò)兩年的初步研究，GE公司和Aerion于2017年5月正式啟動(dòng)了這項(xiàng)工程，以確定和評(píng)估AS2超音速公務(wù)機(jī)的最終發(fā)動(dòng)機(jī)配置。GE公司的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由專業(yè)的工程團(tuán)隊(duì)提供支持，繼續(xù)在Aerion與他們合作。而下一次設(shè)計(jì)審查將在2020年，這標(biāo)志著更加完善的設(shè)計(jì)和測(cè)試將要開(kāi)始。而Aerion正在與GE、洛克希德·馬丁和霍尼韋爾合作開(kāi)發(fā)AS2飛機(jī)。

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(guò)其在Affinity引擎上的開(kāi)創(chuàng)性設(shè)計(jì)，正在使這個(gè)新的高效，可持續(xù)的超音速時(shí)代成為可能。

3D打印發(fā)力多款GE新型發(fā)動(dòng)機(jī)

除了大名鼎鼎的噴油嘴和傳感器，GE在發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造方面大量的應(yīng)用了3D打印技術(shù)，根據(jù)市場(chǎng)觀察，正如3D打印在GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)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)。

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

GE的單軸渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的工廠和增材設(shè)計(jì)方式去設(shè)計(jì)與制造這些3D打印零件。不僅如此，GE航空還在T901發(fā)動(dòng)機(jī)中使用了在GE 成熟的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中使用過(guò)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(dòng)機(jī)制造中所使用的增材制造/3D打印技術(shù)。2018年，GE成功通過(guò)了ITEP的PDR設(shè)計(jì)評(píng)審，由此，GE航空公司進(jìn)一步證明了在T901發(fā)動(dòng)機(jī)中采用增材制造等先進(jìn)制造方法的優(yōu)勢(shì)。不僅如此，GE位于阿拉巴馬州奧本市的工廠正在擴(kuò)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(dòng)機(jī)是 GE的ATP渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)GE Catalyst，全新渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)與同級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃油消耗降低20%，與同級(jí)別的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)超過(guò)三分之一的部件是通過(guò)3D打印技術(shù)生產(chǎn)制造的。GE發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中有855個(gè)單獨(dú)的部件可以通過(guò)增材制造技術(shù)組合成12個(gè)部件，因此大幅提升了發(fā)動(dòng)機(jī)研制速度，還幫助發(fā)動(dòng)機(jī)成功“瘦身”100多磅。

??????? GE9X是波音777X的動(dòng)力引擎，是世界最大商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供約100000磅推力。對(duì)于GE9X來(lái)說(shuō)，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(xiàng)工藝是由2013年收購(gòu)的意大利Avio航空公司與瑞典的Arcam開(kāi)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(gè)低壓渦輪機(jī)的重量可以減少20%，是葉片理想的材料。