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GE宣称CMC部件试验在航空发动机上取得突破性成就
2015-09-16 14:18:36 作者:本网整理来源:

  近日,装有多个陶瓷基复合材料CMC部件的GEnx发动机验证机累计完成了2800个耐久性循环试验,GE宣称一系列测试表明,装有CMC部件的燃烧室和涡轮表现出了极高的耐久性,试验结果好于预期。
 

 

  GE航空集团将陶瓷基复合材料(CMC,ceramic matrix composite)用在GE9X发动机热端部件上,正不断获得业内的正面评价。根据发动机制造商报告,在GEnx发动机验证机上的一系列测试表明,装有与GE9X发动机相同CMC部件的燃烧室和涡轮在长期服务中表现出令人印象深刻的耐用性。

 

  GE9X发动机是GE90涡扇发动机的一个较小变体,但它却有着最大尺寸的风扇。根据GE航空代表透露:与GE90-115B推力相比,其处于中等水平,未来预计用在波音公司即将推出的777-8X和777-9X飞机上。GE9X发动机测试定于明年进行,并在2017年进行实际飞行测试,有望在2018年取得适航认证。目前GE9X发动机的订单已经将近700台。

 

  GE航空集团的GE90 / GE9X发动机项目总经理Bill Millhaem解释到:“GEnx发动机验证机分别在意大利那不勒斯AVIO发动机试车台和美俄亥俄州皮布尔斯GE试车台上累计运行超过2800个耐久性循环。测试中表明,当发动机报废时,CMC部件仍然处于完全正常的崭新状态,这也进一步证实了CMC技术的独特之处。”

 

  GE在2014年将投入3亿美元用于新的GE9X发动机技术成熟化测试。测试项目包括通用推进模拟器(UPS)风扇性能测试,以及GEnx发动机陶瓷基复合材料(CMC)部件测试。

 

  但值得注意的是,GE航空集团已经在航空发动机中使用了CMC零件。在CFM国际公司(GE合资公司)最新推出的LEAP发动机中就使用CMC材料作为高压涡轮罩壳。而GE9X则进一步会扩大了CMC使用范围到内外燃烧室衬套,高压涡轮1级和2级的喷嘴(静叶),以及1级导流罩。

 

  GE9X发动机的推力级别将达到10万磅。其主要特性包括:直径为133英寸的复合材料风扇机匣和16个复合材料风扇叶片;新一代压比达27:1的11级高压压气机;可提高效率并降低排放的第三代TAPS(双环预混旋)燃烧室;以及采用陶瓷基复合材料(CMC)的燃烧室和涡轮。

 

  Bill 表示:“自GE为GEnx发动机设计新型复合材料风扇叶片到现在已经有十年的时间,碳纤维复合材料在这十年中不断进步,这让GE的工程师能够设计出更薄的GE9X风扇叶片,其强度与我们目前使用的复合材料风扇叶片相当。更少、更薄的叶片将增强气流并使风扇更轻、更高效,有助于提升GE9X发动机的整体性能和燃油效率。”GE全球研究中心致力于研发可商业应用的CMC更是超过二十年。

 

  GE航空发动机制造业称陶瓷基复合材料是实现GE航空集团技术路线图的重要途径,主要是因为CMC的“超轻量级”和耐热潜能:它的重量只有同等体积金属合金的三分之一。重量的极大减少,将有利于增加飞机的燃料效率和耐热性,从而提高发动机的性能,耐用性和燃料经济性。

 

  一位研发人员解释道:“由于CMC比金属合金具有更好的耐热性,这将使得发动机热端部件只需要更少的冷却空气。这意味着发动机主流到中的空气流量将更大,从而提高了发动机的效率。”

 

  GE航空集团宣称CMC在热端部件的成功应用对航空发动机具有“突破性”的历史意义。

 

  此外,GEnx CMC验证发动机对GE9X的一些其它材料部件也进行了验证,包括3D铝化钛低压涡轮叶片和采用先进冷却回路的高压涡轮1级叶片。

 

  CMC部件的测试目前仍在进行中。GEnx发动机验证机将重新制造,并装有相同的燃烧器衬套、高压涡轮1级和2级喷嘴、低压涡轮铝化钛叶片和下一代高压涡轮1级叶片。而一个装有CMC部件的燃烧室和高压涡轮也将在今年10月份开始测试。

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