中國民用航空網(wǎng)訊:陶瓷基復(fù)合材料(CMC)在GE航空集團的技術(shù)路線圖上是一條關(guān)鍵路徑。GE航空集團近期在一臺燃燒室和渦輪內(nèi)采用了GE9X CMC部件的GEnx驗證發(fā)動機上進行了測試,這種超輕耐熱材料的測試結(jié)果令人印象深刻。
在GE噴氣發(fā)動機的熱端部件上采用CMCs是一項噴氣推進產(chǎn)業(yè)的重大突破。此次驗證發(fā)動機測試是將為波音777X提供動力的GE9X發(fā)動機技術(shù)成熟項目的一部分。GEnx發(fā)動機在燃燒室和高壓渦輪(HPT)中采用了CMC部件。
“在美國俄亥俄州Peebles的GE試驗臺和意大利那不勒斯的Avio Aero試車臺上,GEnx驗證發(fā)動機共累計進行了2800次循環(huán)耐久性試驗,”GE航空集團GE90/GE9X發(fā)動機項目總經(jīng)理比爾.密爾漢姆(Bill Millhaem)介紹說?!爱?dāng)試驗后把發(fā)動機拆下時,CMC部件幾乎和原來裝機時的狀態(tài)一樣,這進一步肯定了CMCs的獨特特性?!?
CMC材料是在碳化硅基體上結(jié)合了碳化硅(SiC)陶瓷纖維,并通過專有涂層技術(shù)進行強化。20多年來,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)動機的整體重量,提高了燃油效率。CMC的耐高溫屬性大大提高了發(fā)動機的性能、耐久性和燃油經(jīng)濟性。CMC材料比金屬合金更耐熱,因此發(fā)動機熱端部件只需要更少的冷卻空氣。節(jié)省下來的這部分空氣可在發(fā)動機氣路發(fā)揮作用,使其更高效地運轉(zhuǎn)。
GE正在將CMC材料應(yīng)用于商用噴氣發(fā)動機。CFM國際公司*最暢銷的LEAP發(fā)動機是業(yè)界第一個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)動機。GE9X發(fā)動機將把陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用擴展到燃燒室內(nèi)外襯套、高壓渦輪一級和二級導(dǎo)向器以及一級罩環(huán)上。
GEnx CMC驗證發(fā)動機還驗證了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,以及采用了先進冷卻技術(shù)的新一代高壓渦輪一級葉片。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航空集團在俄亥俄州Dayton的核心機及鑄造工廠實現(xiàn)了工業(yè)化。這項新穎的工藝采用了迄今為止最高效的冷卻循環(huán)系統(tǒng),與之前的設(shè)計相比大幅提高了燃油效率。
GE航空集團將繼續(xù)對GE9X發(fā)動機進行CMC相關(guān)測試,并重新制造GEnx驗證發(fā)動機,并進行相同的燃燒室襯套、高壓渦輪一級罩環(huán)和二級噴嘴、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噴嘴的試驗。一臺在燃燒室和高壓渦輪采用了CMC部件的GE9X核心機將從下月開始測試。