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GE航空集团:“百年动力传奇”的创新密码
来源:中国民航网2019-05-15 15:47:00

 前不久,首架波音777X试飞飞机在美国西雅图正式亮相,其中一对硕大的发动机颇为引人注目,它就是GE航空集团专门为波音设计的GE9X发动机。作为目前航空史上尺寸最大的商用发动机,其推力达到了10万磅,同时这也是GE生产的最安静的发动机。

今年恰逢GE航空集团的百年华诞。长期以来,GE航空集团凭借创新的航空发动机技术及其表现出的优异性能和可靠性而广受赞誉。推力最大的GE90、现代高效宽体客机上采用的GEnx、传奇的CFM56发动机(GE合资企业产品)都浓缩了GE多年来的创新精神和技术积淀,正因如此,这家“百年老店”成为业界的标杆。

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GE全球副总裁兼GE航空集团大中华区总裁向伟明

在今年中国民航发展论坛即将举办之际,GE全球副总裁兼GE航空集团大中华区总裁向伟明结合“智慧民航——新一轮科技革命和产业变革进程中的民航高质量发展”的会议主题,就GE发动机的技术创新接受了《中国民航报》记者的采访。

为客户提供成熟可靠的新产品

根据计划,首架波音777X飞机将于今年首飞,并于2020年交付客户。向伟明透露,GE已向美国联邦航空管理局(FAA)递交了80%的发动机认证材料,并在空中试车台上完成了50多次飞行测试。GE9X拥有16片第四代碳纤维复合材料风扇叶片,以及直径为134英寸(约3.4米)的前风扇和复合材料风扇机匣。GE9X发动机目前已获得700多台订单,并预计在今年晚些时候取得FAA的认证。

在GE飞行试车台上的GE9X发动机

与此同时,为波音787和波音747-8飞机提供动力的GEnx发动机,自项目推出15年来已累计销售超过2500台,成为GE历史上销售速度最快的高推力发动机。如今,已有超过1700台GEnx发动机为波音787和波音747-8飞机的60家运营商服务,受到客户的广泛认可。

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GEnx发动机

“GEnx是一款非常成熟可靠的发动机”。向伟明表示,GEnx采用的先进技术和材料都是在GE90发动机运营大获成功的基础上开发和测试的,较上一代发动机的燃油效率提高了15%。而其卓越的性能主要是通过先进的高压压气机、贫油燃烧室和轻质耐用复合材料展现的。目前在中国运营波音787飞机的7家航空公司中,有6家都选用了GEnx发动机。GEnx发动机也正在参与中俄联合研制的宽体客机CR929的竞标。

领先的发动机核心技术

作为GE与赛峰飞机发动机公司的平股合资企业CFM国际的拳头产品,传奇的CFM56发动机已经完成了10亿小时飞行。而作为它的完美“继任者”,LEAP发动机已经开始为全球主力窄体客机提供动力。

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LEAP发动机

目前,LEAP发动机的全球确认订单已累计超过17000多台,与上一代CFM56发动机相比,它实现了燃油消耗降低15%并显著降低噪声和减少废气排放的目标,同时它还延续了CFM56发动机的高可靠性和高资产可用性。以LEAP-1A发动机为例,其可靠性指标已经接近业界标杆CFM56-5B,全球空停千时率为0.002,签派可靠性为99.86%。在中国,LEAP-1A发动机至今保持着零空停的纪录。

在向伟明看来,这都是GE在空气动力学、热动力学、新材料及工艺等核心技术领域长期不懈创新投入带来的回报。而LEAP发动机集中体现了这些创新技术。

第一,核心机是提升航空发动机效率的关键部件。LEAP发动机通过先进的三维空气动力学设计,使核心机的压比达到了22∶1,总压比达到了40∶1。“实际上,GE9X发动机的总压比已经达到了60∶1,核心机压比达到了27∶1,燃油效率较前一代发动机提升10%以上。”向伟明表示。

第二,经过30多年的积累,如今LEAP发动机采用的碳纤维复合材料技术已经由前几代的铺层成型发展为第四代的编织成型,重量更轻,强度更大。向伟明强调,GE目前是将这项技术投入商用飞机运营的唯一公司,在行业内领先了10年~20年。

第三,LEAP发动机也是首款采用陶瓷基复合材料(CMC)的商用发动机。CMC材料只有金属重量的1/3,强度却加大了2倍,抗高温性能提升了20%。这一技术从开始研发到投入使用历经30年。而GE9X发动机则拥有更多的CMC部件,包括首次用在对商用发动机工况要求极为严苛的高压涡轮叶片、燃烧室等部件上。为此,GE还在美国创建了一条从研发机构到原材料工厂,再到最终产品的CMC集成化供应链。

第四,GE还率先将3D打印技术全面投入到航空发动机核心部件的生产中。LEAP发动机的燃油喷嘴就是3D打印的。向伟明补充道,在全新研发的通航Catalyst涡桨发动机上,GE将原来855个部件换成了12个3D打印的部件,试制周期因此缩短了一半。截至去年,GE已经累计交付超过3万件3D打印的LEAP燃油喷嘴。

实现数字化创新

向伟明表示,GE还充分发挥在发动机领域的优势,致力于运用经验和技术来支持民航业的数字化发展,为客户提供端到端的数字化解决方案。

在去年的珠海航展上,厦门航空公司与GE正式签署基于航空大数据分析系统的飞行分析服务合作协议,进一步深化了双方在数字化领域的战略合作。目前,GE的数字化解决方案在我国已拥有东航、中国商飞、昂际航电、长龙航空、厦门航空5家客户。GE提供的基于航空大数据系统的飞行分析服务可以集成飞行数据、天气、导航、飞行计划等多种不同类型的数据源,凭借强大的分析能力,为客户提炼出有价值的见解,从而更好地为客户提供数据导向的分析和解决方案,优化机队运营。

此外,GE还与客户一起对海量的发动机运营连续数据(CEOD)进行分析,尽快解决产品在进入成熟期前的潜在问题,从而提高机队可靠性。

意在未来:GE航空集团多元化探索航空业前瞻技术

航空发动机的技术创新往往要经历很长时间的积累。以提高航空发动机涵道比、燃油效率为例,LEAP发动机的涵道比从CFM56时代的6提升到了11。但事实上,GE在上世纪70年代与NASA合作的探索项目上就已将发动机涵道比提升到了12。GE一直在积极探索下一代窄体客机发动机如何取得更高涵道比的突破。

展望未来,电动特别是混合动力装置也是GE密切关注的研究内容。GE目前从事研发的电源技术包括先进的碳化硅材料在效能方面的转换,这将为未来的电动及混动技术发展奠定基础。

商用超音速飞行的回归也是业内瞩目的未来趋势。去年,GE宣布已完成首个为超音速喷气式公务机研发的发动机的初始设计,并将其命名为Affinity。它是一款双轴两级风扇涡扇发动机,由下一代全权数字发动机(FADEC)控制,可提高签派可靠性和机载诊断能力。该发动机将满足第五阶段的亚音速噪声要求,排放量也低于现行标准。Affinity融合了久经考验的军用超音速体验、商用飞机的可靠性与最先进的喷气式公务机的发动机技术。

此外,GE还涉足无人机空中交通管理领域。今年4月底,GE旗下的AiRXOS参与了全球首例人体器官无人机运输,随后进行的器官移植手术成功拯救了美国马里兰州的一位肾功能衰竭患者。此次无人机飞行由AiRXOS的AirMobilityTM平台监控。该平台可以监测无人机的总量和密度,以及无人空中交通工具的种类数,并在安全且符合FAA标准的环境中集成这些数据,以保障无人机的安全运行。(《中国民航报》、中国民航网 记者程婕)

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责任编辑:lihaiyan 000
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