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GE航空集團:“百年動力傳奇”的創新密碼
來源:中國民航網2019-05-15 15:47:00

 前不久,首架波音777X試飛飛機在美國西雅圖正式亮相,其中一對碩大的發動機頗為引人注目,它就是GE航空集團專門為波音設計的GE9X發動機。作為目前航空史上尺寸最大的商用發動機,其推力達到了10萬磅,同時這也是GE生產的最安靜的發動機。

今年恰逢GE航空集團的百年華誕。長期以來,GE航空集團憑借創新的航空發動機技術及其表現出的優異性能和可靠性而廣受贊譽。推力最大的GE90、現代高效寬體客機上采用的GEnx、傳奇的CFM56發動機(GE合資企業產品)都濃縮了GE多年來的創新精神和技術積淀,正因如此,這家“百年老店”成為業界的標桿。

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GE全球副總裁兼GE航空集團大中華區總裁向偉明

在今年中國民航發展論壇即將舉辦之際,GE全球副總裁兼GE航空集團大中華區總裁向偉明結合“智慧民航——新一輪科技革命和產業變革進程中的民航高質量發展”的會議主題,就GE發動機的技術創新接受了《中國民航報》記者的采訪。

為客戶提供成熟可靠的新產品

根據計劃,首架波音777X飛機將于今年首飛,并于2020年交付客戶。向偉明透露,GE已向美國聯邦航空管理局(FAA)遞交了80%的發動機認證材料,并在空中試車臺上完成了50多次飛行測試。GE9X擁有16片第四代碳纖維復合材料風扇葉片,以及直徑為134英寸(約3.4米)的前風扇和復合材料風扇機匣。GE9X發動機目前已獲得700多臺訂單,并預計在今年晚些時候取得FAA的認證。

在GE飛行試車臺上的GE9X發動機

與此同時,為波音787和波音747-8飛機提供動力的GEnx發動機,自項目推出15年來已累計銷售超過2500臺,成為GE歷史上銷售速度最快的高推力發動機。如今,已有超過1700臺GEnx發動機為波音787和波音747-8飛機的60家運營商服務,受到客戶的廣泛認可。

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GEnx發動機

“GEnx是一款非常成熟可靠的發動機”。向偉明表示,GEnx采用的先進技術和材料都是在GE90發動機運營大獲成功的基礎上開發和測試的,較上一代發動機的燃油效率提高了15%。而其卓越的性能主要是通過先進的高壓壓氣機、貧油燃燒室和輕質耐用復合材料展現的。目前在中國運營波音787飛機的7家航空公司中,有6家都選用了GEnx發動機。GEnx發動機也正在參與中俄聯合研制的寬體客機CR929的競標。

領先的發動機核心技術

作為GE與賽峰飛機發動機公司的平股合資企業CFM國際的拳頭產品,傳奇的CFM56發動機已經完成了10億小時飛行。而作為它的完美“繼任者”,LEAP發動機已經開始為全球主力窄體客機提供動力。

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LEAP發動機

目前,LEAP發動機的全球確認訂單已累計超過17000多臺,與上一代CFM56發動機相比,它實現了燃油消耗降低15%并顯著降低噪聲和減少廢氣排放的目標,同時它還延續了CFM56發動機的高可靠性和高資產可用性。以LEAP-1A發動機為例,其可靠性指標已經接近業界標桿CFM56-5B,全球空停千時率為0.002,簽派可靠性為99.86%。在中國,LEAP-1A發動機至今保持著零空停的紀錄。

在向偉明看來,這都是GE在空氣動力學、熱動力學、新材料及工藝等核心技術領域長期不懈創新投入帶來的回報。而LEAP發動機集中體現了這些創新技術。

第一,核心機是提升航空發動機效率的關鍵部件。LEAP發動機通過先進的三維空氣動力學設計,使核心機的壓比達到了22∶1,總壓比達到了40∶1。“實際上,GE9X發動機的總壓比已經達到了60∶1,核心機壓比達到了27∶1,燃油效率較前一代發動機提升10%以上。”向偉明表示。

第二,經過30多年的積累,如今LEAP發動機采用的碳纖維復合材料技術已經由前幾代的鋪層成型發展為第四代的編織成型,重量更輕,強度更大。向偉明強調,GE目前是將這項技術投入商用飛機運營的唯一公司,在行業內領先了10年~20年。

第三,LEAP發動機也是首款采用陶瓷基復合材料(CMC)的商用發動機。CMC材料只有金屬重量的1/3,強度卻加大了2倍,抗高溫性能提升了20%。這一技術從開始研發到投入使用歷經30年。而GE9X發動機則擁有更多的CMC部件,包括首次用在對商用發動機工況要求極為嚴苛的高壓渦輪葉片、燃燒室等部件上。為此,GE還在美國創建了一條從研發機構到原材料工廠,再到最終產品的CMC集成化供應鏈。

第四,GE還率先將3D打印技術全面投入到航空發動機核心部件的生產中。LEAP發動機的燃油噴嘴就是3D打印的。向偉明補充道,在全新研發的通航Catalyst渦槳發動機上,GE將原來855個部件換成了12個3D打印的部件,試制周期因此縮短了一半。截至去年,GE已經累計交付超過3萬件3D打印的LEAP燃油噴嘴。

實現數字化創新

向偉明表示,GE還充分發揮在發動機領域的優勢,致力于運用經驗和技術來支持民航業的數字化發展,為客戶提供端到端的數字化解決方案。

在去年的珠海航展上,廈門航空公司與GE正式簽署基于航空大數據分析系統的飛行分析服務合作協議,進一步深化了雙方在數字化領域的戰略合作。目前,GE的數字化解決方案在我國已擁有東航、中國商飛、昂際航電、長龍航空、廈門航空5家客戶。GE提供的基于航空大數據系統的飛行分析服務可以集成飛行數據、天氣、導航、飛行計劃等多種不同類型的數據源,憑借強大的分析能力,為客戶提煉出有價值的見解,從而更好地為客戶提供數據導向的分析和解決方案,優化機隊運營。

此外,GE還與客戶一起對海量的發動機運營連續數據(CEOD)進行分析,盡快解決產品在進入成熟期前的潛在問題,從而提高機隊可靠性。

意在未來:GE航空集團多元化探索航空業前瞻技術

航空發動機的技術創新往往要經歷很長時間的積累。以提高航空發動機涵道比、燃油效率為例,LEAP發動機的涵道比從CFM56時代的6提升到了11。但事實上,GE在上世紀70年代與NASA合作的探索項目上就已將發動機涵道比提升到了12。GE一直在積極探索下一代窄體客機發動機如何取得更高涵道比的突破。

展望未來,電動特別是混合動力裝置也是GE密切關注的研究內容。GE目前從事研發的電源技術包括先進的碳化硅材料在效能方面的轉換,這將為未來的電動及混動技術發展奠定基礎。

商用超音速飛行的回歸也是業內矚目的未來趨勢。去年,GE宣布已完成首個為超音速噴氣式公務機研發的發動機的初始設計,并將其命名為Affinity。它是一款雙軸兩級風扇渦扇發動機,由下一代全權數字發動機(FADEC)控制,可提高簽派可靠性和機載診斷能力。該發動機將滿足第五階段的亞音速噪聲要求,排放量也低于現行標準。Affinity融合了久經考驗的軍用超音速體驗、商用飛機的可靠性與最先進的噴氣式公務機的發動機技術。

此外,GE還涉足無人機空中交通管理領域。今年4月底,GE旗下的AiRXOS參與了全球首例人體器官無人機運輸,隨后進行的器官移植手術成功拯救了美國馬里蘭州的一位腎功能衰竭患者。此次無人機飛行由AiRXOS的AirMobilityTM平臺監控。該平臺可以監測無人機的總量和密度,以及無人空中交通工具的種類數,并在安全且符合FAA標準的環境中集成這些數據,以保障無人機的安全運行。(《中國民航報》、中國民航網 記者程婕)

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責任編輯:lihaiyan 000
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