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3D打印技术如何推动新型发动机制造《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:27:33 阅读: 来源:打包带厂家

2018-10-17 15:37:04来源:中国航空新闻网

根据中国航空新闻网,当地时间10月15日,GE公司与Aerion公司举行的新闻发布会上,GE公司宣布,该公司已经完成了半个世纪以来首个商用喷气式飞机专用超音速发动机和首个民用超音速发动机的初步设计。

据介绍,该公司将旗下Affinity涡扇发动机经行特殊改装优化,采用了经过验证的超音速飞行技术,能够满足Aerion AS2的超音速飞行要求。AS2客机可搭乘12名旅客,计划2023年首飞,2025年交付运行。

满足更长的航程需要

而Affinity是一种新型的中等旁通比双轴双风扇涡扇发动机,设计用于在水上进行高效超音速飞行和在陆地上进行亚音速飞行,这款发动机被公认为能够在超音速和亚音速飞行中提供“卓越而平衡”的性能。这款备受瞩目的发动机融合了通用电气丰富的军用超音速发动机性能经验,是目前世界上极具可靠性和先进性的商用喷气式发动机。

根据GE公司负责商务和通用航空及综合服务的副总裁兼总经理Brad Mottier,在过去的50年里,商用飞机的速度增长了不到10%,但是它的舱室却变得更大、而且飞机的航程也需要越来越长。所以,随着大型舒适的机舱、远程飞机的上市,下一步需要提升的是速度,而通过GE的Affinity这一目标将要实现了。

经过两年的初步研究,GE公司和Aerion于2017年5月正式启动了这项工程,以确定和评估AS2超音速公务机的最终发动机配置。GE公司的项目团队由专业的工程团队提供支持,继续在Aerion与他们合作。而下一次设计审查将在2020年,这标志着更加完善的设计和测试将要开始。而Aerion正在与GE、洛克希德·马丁和霍尼韦尔合作开发AS2飞机。

Aerion公司声称掌握了超音速自然空气层流关键技术。GE公司也在通过其在Affinity引擎上的开创性设计,正在使这个新的高效,可持续的超音速时代成为可能。

3D打印发力多款GE新型发动机

除了大名鼎鼎的喷油嘴和传感器,GE在发动机零件制造方面大量的应用了3D打印技术,根据3D科学谷的市场观察,正如3D打印在GE9X发动机引擎所发挥的重要作用,GE的Affinity也使用了大量的3D打印技术。

而纵观GE在发动机领域的突破,2018年可以说是GE多款发动机在发展史上的里程碑之年。根据3D科学谷的市场观察,这一系列的突破包括Affinity涡扇发动机,T901单轴涡轮轴发动机T901,Catalyst涡轮螺旋桨发动机,GE9X涡轮风扇发动机。

GE的单轴涡轮轴发动机T901使用了大量的3D打印零件,GE利用生产先进涡轮螺旋桨(ATP)等飞机发动机的工厂和增材设计方式去设计与制造这些3D打印零件。不仅如此,GE航空还在T901发动机中使用了在GE成熟的喷气式发动机中使用过的先进制造技术和高温材料,例如:在非常畅销的LEAP和GE 9X发动机制造中所使用的增材制造/3D打印技术。2018年,GE成功通过了ITEP的PDR设计评审,由此,GE航空公司进一步证明了在T901发动机中采用增材制造等先进制造方法的优势。不仅如此,GE位于阿拉巴马州奥本市的工厂正在扩大其增材制造生产能力。

根据GE,2018年另外一款令人瞩目的新型发动机是GE的ATP涡轮螺旋桨发动机GE Catalyst,全新涡轮螺旋桨发动机与同级别的发动机相比,燃油消耗降低20%,与同级别的发动机相比,功率提高10%。GE Catalyst将成为全世界第一款集成螺旋桨操作全权数字控制的涡桨发动机。该发动机超过三分之一的部件是通过3D打印技术生产制造的。GE发现,在发动机中有855个单独的部件可以通过增材制造技术组合成12个部件,因此大幅提升了发动机研制速度,还帮助发动机成功“瘦身”100多磅。

而就在不久前,3D科学谷还通过GE9X涡轮风扇发动机宣传大片进一步分析了3D打印在史上最大发动机所占据的重要性。GE9X是波音777X的动力引擎,是世界最大商用航空发动机,该发动机可以提供约100000磅推力。对于GE9X来说,3D打印不仅仅作为一种制造技术,更是创造了产品的附加值。除了应用选择性激光熔化工艺制造涡轮叶片,GE还采用电子束熔融(EBM)技术,最初GE引进这项工艺是由2013年收购的意大利Avio航空公司与瑞典的Arcam开发的。即用电子束作为其能量源逐层融化金属粉末。涡轮叶片使用先进的航空航天材料钛铝(TiAl)制造。这种材料比常用于低压涡轮叶片的镍基合金轻50%左右。使用由钛铝材料制成的叶片,整个低压涡轮机的重量可以减少20%,是叶片理想的材料。

所有的新型发动机所应用的3D打印技术背后,离不开来自美国辛辛那提GE增材技术中心(GE Additive Technology Center,ATC)的支持。根据3D科学谷的了解,GE增材技术中心拥有近90台3D打印机,包括世界上最大的金属3D打印设备。GE增材技术中心是一个设计车间,一个快速原型实验室。GE增材技术中心目前已确定了100多种可以通过3D打印技术制造的零件。在设计验证完成后,GE增材技术中心会将完善的生产流程“移植”到GE航空在意大利Cameri和阿拉巴马州Auburn的3D打印工厂中。

由此,我们可以看到,GE处在转型期(transmission),最重要的是(the real big bang)不是再生产和原来一样的零件,而是生产完全不一样的零件,不一样的形状,不一样的材料,不一样的性能......

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