陶瓷基復(fù)合材料(CMC)在GE航空集團(tuán)的技術(shù)路線圖上是一條關(guān)鍵路徑。GE航空集團(tuán)近期在一臺(tái)燃燒室和渦輪內(nèi)采用了GE9X CMC部件的GEnx驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試,這種超輕耐熱材料的測(cè)試結(jié)果令人印象深刻。
在GE噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件上采用CMCs是一項(xiàng)噴氣推進(jìn)產(chǎn)業(yè)的重大突破。此次驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試是將為波音777X提供動(dòng)力的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟項(xiàng)目的一部分。GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒室和高壓渦輪(HPT)中采用了CMC部件。
“在美國(guó)俄亥俄州Peebles的GE試驗(yàn)臺(tái)和意大利那不勒斯的Avio Aero試車臺(tái)上,GEnx驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)共累計(jì)進(jìn)行了2800次循環(huán)耐久性試驗(yàn),”GE航空集團(tuán)GE90/GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目總經(jīng)理比爾.密爾漢姆(Bill Millhaem)介紹說(shuō)!爱(dāng)試驗(yàn)后把發(fā)動(dòng)機(jī)拆下時(shí),CMC部件幾乎和原來(lái)裝機(jī)時(shí)的狀態(tài)一樣,這進(jìn)一步肯定了CMCs的獨(dú)特特性!
CMC材料是在碳化硅基體上結(jié)合了碳化硅(SiC)陶瓷纖維,并通過(guò)專有涂層技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化。20多年來(lái),GE全球研發(fā)中心(GRC)和GE工業(yè)部門的科學(xué)家們一直致力于開(kāi)發(fā)CMCs的商業(yè)應(yīng)用。
這些超輕的CMC部件的密度只有金屬合金的三分之一,從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體重量,提高了燃油效率。CMC的耐高溫屬性大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、耐久性和燃油經(jīng)濟(jì)性。CMC材料比金屬合金更耐熱,因此發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件只需要更少的冷卻空氣。節(jié)省下來(lái)的這部分空氣可在發(fā)動(dòng)機(jī)氣路發(fā)揮作用,使其更高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。
GE正在將CMC材料應(yīng)用于商用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。CFM國(guó)際公司**暢銷的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)是業(yè)界*個(gè)在高壓渦輪部件上采用陶瓷基復(fù)合材料罩環(huán)的商用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)將把陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用擴(kuò)展到燃燒室內(nèi)外襯套、高壓渦輪一級(jí)和二級(jí)導(dǎo)向器以及一級(jí)罩環(huán)上。
GEnx CMC驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)還驗(yàn)證了GE9X的非陶瓷基復(fù)合材料部件,包括由Avio Aero生產(chǎn)、采用了3D增材制造方法制造的新型超輕低壓渦輪鈦鋁合金(TiAl)葉片,以及采用了先進(jìn)冷卻技術(shù)的新一代高壓渦輪一級(jí)葉片。新一代高壓渦輪葉片采用了GE研發(fā)中心發(fā)明的專有工藝,該工藝在GE航空集團(tuán)在俄亥俄州Dayton的核心機(jī)及鑄造工廠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。這項(xiàng)新穎的工藝采用了迄今為止*高效的冷卻循環(huán)系統(tǒng),與之前的設(shè)計(jì)相比大幅提高了燃油效率。
GE航空集團(tuán)將繼續(xù)對(duì)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行CMC相關(guān)測(cè)試,并重新制造GEnx驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī),并進(jìn)行相同的燃燒室襯套、高壓渦輪一級(jí)罩環(huán)和二級(jí)噴嘴、低壓渦輪鈦鋁合金葉片和新一代高壓渦輪葉片,并增加高壓渦輪一級(jí)噴嘴的試驗(yàn)。一臺(tái)在燃燒室和高壓渦輪采用了CMC部件的GE9X核心機(jī)將從下月開(kāi)始測(cè)試。