GE9X发动机已完成最后准备 只待波音777X首飞

2019-05-30 来源:两机动力控制 发布:高端88必发娱乐平台产业研究中心

  期待已久的GE9X发动机在经历了漫长甚至有时磕磕碰碰的研制周期后,已经安装到了波音777X客机上,这台全世界最大的商用航空发动机已经准备好进行最终的首飞了。

 

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  这台庞大的巨型机械设备是全世界最大的燃气涡轮发动机,推力高达105,000磅(约合47.7吨),它拥有16个复合风扇叶片,每个叶片直径超过11英尺(3.36米),安装在一个14.5英尺(4.42米)宽的短舱内,比波音737客机的机身还要略大一些。

 

  该发动机还配备了新一代增压比为27的高压压气机和低排放TAPS III燃烧室,燃烧室和涡轮均采用陶瓷基质复合材料制成,既耐用又重量轻。

 

  叶片和燃料喷嘴采用3D打印制造而成。这种金属3D打印制造方法可以实现传统加工技术难以或不可能制造的复杂几何形状的零件。在未来几年,通过3D打印制造的零部件还将通过单个部件替换组件来减少整个发动机的部件数量,这将有助于减少重量和材料成本,同时进一步提升发动机的燃烧效率。实际上,增材制造已经成为GE在下一代发动机制造技术上的不可或缺的一部分。

 

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  毫无疑问,GE9X发动机是一款尖端的机械设备,但具体到航空发动机上,这代表了GE在设计大型航空发动机方面的新突破。

 

  GE9X发动机的压气机增压比非常高,以至于现有的试验设备不足以支持进行测试。因此,GE公司需要在其位于俄亥俄州汶代尔的测试中心建立一个全新的测试设施。为此,GE公司投资1.2亿美元,以服务于新发动机的开发。其中,A20燃烧测试设施就可以提供高达68.9个标准大气压和超过800摄氏度的真实燃烧室入口条件,从而更加准确的反映燃烧室在发动机内部工作的情况。

 

  GE航空集团评估和测试工程经理Scott Herber表示:“燃烧室位于发动机的中心位置,因此在完全组装好的航空发动机中进行测量非常困难,对燃烧室进行不同工作条件下的性能和效率验证更是难上加难。”

 

  而A20测试设施使得工程师能够改变燃烧室的运行条件,观察燃烧室在不同进口条件(对应发动机不同工况)下的真实表现。该测试设施还支持对燃烧系统进行微调,以满足耐久性和排放要求。同时,该设施也能够收集在发动机整机测试中难以或不可能收集的数据。

 

  在A20测试设施旁边的是VESIL实验室,其全称为飞行器能源系统集成实验室,它允许工程师模拟和测试GE9X的各种热系统和能量传输机制,这使得他们能够在飞行试验之前确定系统的可靠性并提高热效率。

 

  不过,即使所有的新基础设施建成,发动机本身的研发仍是一个非常耗时的过程。比如GE9X发动机在研发中由于发现设计问题,飞行测试曾一度推迟,当时在对一台发动机进行满负荷(最大风扇、最大核心机转速和最大排气温度)地面试车时,发现可变静子叶片(VSV)的杠杆臂存在某型情况导致发动机负荷超载问题(注:VSV能够调节发动机进气流量)。

 

  幸运的是,由于VSV杠杆臂在压气机外部,因此GE能够通过机械固定来解决该缺陷。如果压气机本身存在缺陷,那则需要进行更加严格和复杂的重新设计,以改变发动机内的气流。

 

  耗时还表现在飞行测试阶段,由于GE9X发动机非常庞大,以至于波音必须专门定制设计一个大型吊架,将发动机连接到波音747飞行测试平台上,并在飞机下方留有足够的离地间隙。

 

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  此外,测试飞行平台的其它发动机还遭遇过问题。飞行测试过程中,发现波音747飞行测试平台的CF6发动机存在风扇机匣腐蚀和高压涡轮翼型的一些限制,导致飞行平台上的其它发动机必须每600小时进行一次检查。

 

  另外,GE9X发动机的装机对象——波音777X发动机是波音公司有史以来建造的最大型飞机,也是唯一一架足以满足GE9X发动机最大推力的飞机。然而,波音737客机的事故显然对这架大客机的推出也造成了很大的影响,一方面,飞机制造商仍然不得不解决其现有飞机的问题;另一方面,公众在现有环境下也很难对大型超级巨型飞机的引入心怀好感。

 

  不管怎样,最后,GE9X发动机已经完成了320小时的飞行测试,现在GE9X发动机已经安装在了波音777X客机上。波音公司预计在今年晚些时候开始首次飞行测试,并将在2020年中期开始交付阿联酋航空,开始商用服役。

 

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  GE9X发动机是航空业的新技术基准。它不仅是世界上最大的飞机发动机,也是最省油和最安静的,并且具有最低的氮氧化物排放量的喷气发动机。

 

  在2012年宣布型号研制之后,该发动机将在十年后进入商业用途。并且它有望大大推动我们所知道的飞机发动机运行极限。