一文领略GE9X 发动机的核心技术与发展

以下文章来源于工业燃气轮机技术 ,作者燃机狂魔

根据GE航空,GE9X是世界上最大、最强大的商用飞机发动机,它融合了GE在过去十年中开发的最先进的技术,使其成为同类产品中最省油的发动机,同时还提强大的性能。GE9X是波音777X系列唯一配备的发动机。本期,3D科学谷就与谷友们共同领略这一“史上最强”商用飞机发动机的技术与发展。

Video Cover_GE9XGE9X 发动机©GE Aviation

六项核心新技术

block 设计参数

  • 布置形式: 双转子,1-3-11-2-6
  • 涵道比: 9.9:1
  • 总压比: 60
  • 推重比: 5.2
  • 风扇直径3.4m,与波音737的机身大致相同,16个风扇叶片全部采用第四代碳纤维复合材料。

ge9x-1©GE Aviation

2019年7月,吉尼斯世界纪录宣布GE航空的GE9X发动机为世界上推力最强大的喷气发动机,推力最大能达到60.8吨。

boeing_GE9Xblock GE9X 零部件制造商

  • 法国赛峰股份公司-风扇机匣,低压压气机
  • 日本IHI公司-低压涡轮和风扇轴
  • 德国MTU-涡轮中框架

GE9X_2来源:工业燃气轮机技术

block 采用了哪些新技术?

l 3D打印零部件

GE最早采用增材制造技术的零件是从GE90发动机开始,3D打印多年来一直在发动机的发展中发挥关键作用。3D打印使工程师能够制造具有传统制造方法无法实现的几何形状的零件。

Whitepaper_Aerospace Engine_323D打印与航空发动机白皮书2.0》© 3D科学谷

GE9X配备了304个3D打印零件,总共涵盖了七大类型,其中包括能精确地让燃料和空气的混合物进入燃烧室的燃油喷嘴、低压涡轮叶片和热交换器。另一个是导流器,它能让发动机排出吸入的灰尘、沙子和其他碎片,延长发动机的使用寿命。

l CMC陶瓷基复合材料

人类已经使用陶瓷生活了25,000年。我们一直在将它们用于杯子,烟斗,陶器和许多其他方便的日常用品。但是,众所周知陶瓷材料有一个致命的缺陷,所以陶瓷被限制在橱柜内。GE公司从1990年开始,探索将陶瓷和有韧性的金属结合在一起,也就是下边的CMC。

CMC由碳化硅陶瓷纤维和陶瓷树脂制成,通过高度复杂的工艺制造,并通过专有涂层进一步增强。CMC组件重量超轻,只有金属密度的三分之一,因此减轻了重量,提高了燃油效率。

下图是GE团队做的试验,用一个钢球以150m/h的速度撞击CMC板。

GE-TEST 来源:工业燃气轮机技术

一级高压涡轮罩环,一级和二级高压涡轮机喷嘴以及火焰筒内外衬层均由CMC制成,其工作温度比镍合金高500°F(260°C)