单轴涡轮轴发动机里程碑,GE航空公司完成美国陆军改进涡轮发动机计划ITEP提案

GE航空集团在2018年6月提交了改进涡轮发动机计划(ITEP)技术提案,这是其向美国陆军提出的工程和制造开发(EMD)提案的第二个也是最后一个阶段。 3D科学谷之前曾介绍过,GE正在为ITEP计划提供T901-GE-900发动机,美国陆军将这种新型发动机应用到波音AH-64阿帕奇和西科斯基UH-60黑鹰上。

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block 设计更简单

陆军和GE也成功完成了初步设计评审(PDR),批准了GE航空集团T901发动机的设计和配置。 PDR评审的完成是技术成熟和风险降低(TMRR)合同中的一个重要里程碑,该合同是陆军在2016年9月授予GE的一项价值1.02亿美元,为期24个月的合同。美国陆军承包司令部(ACC)(总部设在亨茨维尔的雷石东兵工厂)的阿拉巴马州计划在2018年底前确定一家发动机制造商作为EMD提案执行方。

GE已经在适用于T901的成熟技术上投入了超过90亿美元,并为开发和测试涡轮轴专用技术投入了超过3亿美元。 3D科学谷之前介绍过,GE航空于2017年10月初宣布成功完成了T901-GE-900 涡轮轴发动机原型的测试。这款发动机属于美国陆军改进型涡轮发动机项目(Improved Turbine Engine Program,ITEP)的一部分。测试结果表明,GE T901发动机的性能达到甚至超过ITEP 项目的要求,已为发动机的制造做好准备。ITEP 项目具体的目标是使发动机的动力提高50%,燃油效率提升25%,并能够降低生命周期成本。

根据T901执行董事Ron Hutter,使用GE业界领先的增材制造技术而非通过机械复杂性来满足ITEP要求,通过使用单轴设计,使T901发动机不那么复杂,成本更低,重量更轻,T901的单轴芯可实现完全模块化,部件更少,设计更简单, T901更可靠,更易于维护。完全模块化的设计还通过对发动机模块的逐步改进以较低的成本提供了卓越的增长改善潜力,这是在开发时满足FVL要求的显着优势。

根据3D科学谷的市场观察,单轴核心架构是T901发动机设计的关键,该设计实现了成本效益和战斗所需的灵活的模块化结构。单轴核心意味着压缩机和气体发生器中的所有旋转部件在一个轴上并以相同的速度旋转。相比之下,双轴芯结构是将压缩机分成两个独立的旋转转子,每个旋转转子由同心轴上单独的燃气涡轮机驱动。由于增加的阀芯需要额外的框架、附加轴和附加轴承,这些都增加了发动机的重量和复杂性。重量的增加会使直升机可用的有效载荷减少,同时将这种发动机整合到飞机中也会带来更大的挑战。双轴芯发动机的拆卸难度更大,维护成本更高。

GE的T901 发动机凭借卓越的压缩机技术满足了美国军队对于直升机动力性能和维修便捷性的需求,T901 发动机实现了更高的部件效率,改善了失速裕度,达到3,000轴马力。

block 制造技术更先

增材制造技术在T901发动机轻量化和性能提升方面起到了积极作用。T901 发动机使用了大量的3D打印零件,GE利用生产先进涡轮螺旋桨(ATP)等飞机发动机的工厂和增材设计方式去设计与制造这些3D打印零件。不仅如此,GE航空还在T901发动机中使用了在GE 成熟的喷气式发动机中使用过的先进制造技术和高温材料,例如:在非常畅销的LEAP 和GE 9X 发动机制造中所使用的增材制造/3D打印技术。

此外,T901采用了许多成熟的技术,将陆军航空兵推向垂直起落飞机领域前所未有的水平。例如,GE在T901中使用陶瓷基复合材料(CMC)组件,它比金属部件更轻,更耐用,可以承受更高的温度。 GE的技术堆栈还包括3D空气动力学设计,先进的冷却技术和耐砂技术。可以说T901集GE之前所花费的数十年时间在其商用和军用发动机业务中开发和成熟这些技术的大成。

在实践验证方面,GE航空和美国陆军在2017年12月成功地将一个全尺寸T901发动机样机安装到了阿帕奇和黑鹰中,证明了T901与两个机身无缝集成。过去四十年来,GE在使用T700发动机为这些飞机任务提供动力方面的经验为T901的发展提供了成功基础,实现了从T700到T901的平稳过渡。

通过成功完成ITEP的PDR设计评审,GE航空公司证明了在T901发动机中采用增材制造等先进制造方法的优势。不仅如此,GE正在其位于阿拉巴马州奥本市的工厂扩大其增材制造生产能力。 2014年,通用电气宣布在其现有的30万平方英尺的奥本工厂投资5000万美元,为额外的增材制造工作做准备。而GE自2011年以来在Auburn的投资总额超过1.25亿美元。

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