真正的航空发动机材料,敢于接受极端环境的检验
2017-02-06 11:16:25
作者:本网整理 来源:材料牛
美国通用电气公司(GE)成功完成GE9X发动机陶瓷基复合材料CMC(ceramic matrix composite)组件第二阶段的测试,此次测试是在灰尘、碎屑等极端环境中进行的。
GE9X陶瓷基复合材料(CMC)第二阶段测试在GEnx验证发动机上完成,该材料一如既往表现优异。在最新一轮测试中,验证发动机累积运行了1800个循环,包括暴露在碎屑和灰尘等极端环境中,碎片暴露水平相当于3000个起飞和着陆循环。GE9X发动机将为波音777X客机提供动力。
通用电气公司GE9X项目总经理Ted Ingling表示:“灰尘和碎屑会积聚在机翼表面,导致绝缘涂层退化。它们还会堆积在内部冷却回路的桨叶和喷嘴上,降低冷却效率。这两个因素都可能影响耐久性。这些演示测试能使我们更快地认知新设计、新材料在各种环境,尤其是高空碎片中的表现。”
对于第二轮测试,GEnx验证发动机使用和2015年9月第一轮测试相同的CMC燃烧器内衬,高压涡轮(HPT)1级护罩和HPT 2级喷嘴,并且新添加了HPT 1级CMC喷嘴。
Ingling表示,“在GEnx验证发动机的两轮测试中,大部分CMC组件经历了将近4600次循环。所有的CMC组件都表现极佳,并将继续证明它们的全部价值。”
在喷气发动机的发热段使用轻质耐热的CMC是航空工业的一个重大突破。CMC由碳化硅陶瓷纤维和陶瓷基质组成,并且用专用涂层进行强化。CMC的密度只有金属合金的三分之一,这些超轻型的CMC减轻了发动机的重量,从而提高了燃油效率和耐用性。CMC还比金属合金更耐热,从而允许将较少冷却空气转移到发动机的发热段。通过在发动机流动路径中使用冷却空气,发动机能在较高温度下更有效地运行。
GEnx CMC工程验证发动机还引入了非CMC GE9X零件,包括新型3D打印技术制造的轻质低压涡轮机钛铝桨叶(由Avio Aero生产)和具有先进冷却技术的新一代HPT 1级桨叶。新一代HPT桨叶使用NASA格伦研究中心研发的专有工艺,并且在通用电气公司的Cores & Castings工厂实现了工业化,该公司位于俄亥俄州的代顿。这种新方法采用了最有效的冷却回路,这意味着燃料效率再一次发生了显著改善。
GE9X计划的认证测试将于今年上半年开始,并在通用航空飞行测试平台上进行飞行测试,该发动机有望在2018年获得认证。
GE9X发动机可以提供100,000磅的推力,拥有直径为134英寸(约3.4米)的复合风扇机匣和16个第四代碳纤维复合风扇叶片。其他主要特性还包括:新一代压比为27:1的11级高压压气机;高效率和低排放的第三代TAPS III 燃烧室;以及采用了CMC材料的燃烧室和涡轮机中。
日本IHI公司、法国Safran飞机发动机公司、法国Safran航空助推器公司和德国MTU航空发动机公司均参与了GE9X发动机项目。
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