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導(dǎo)讀:期待已久的GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)甚至有時(shí)磕磕碰碰的研制周期后,已經(jīng)安裝到了波音777X客機(jī)上,這臺(tái)全世界最大的商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行最終的首飛了。 這臺(tái)龐大的巨型機(jī)械設(shè)備是全世界最大的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),推力高達(dá)105,000磅(約合47.7噸),它擁有16個(gè)復(fù)合風(fēng)扇葉片,每個(gè)葉片直徑超過(guò)11英尺(3.36米),安裝在一個(gè)14.5英尺(4.42米)寬的短艙內(nèi),比波音737客機(jī)的機(jī)身還要略大一些。 該發(fā)動(dòng)機(jī)還配備了新一代增壓比為27的高壓壓氣機(jī)和低排放TAPS III燃燒室,燃燒室和渦輪均采用陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料制成,既耐用又重量輕。 葉片和燃料噴嘴采用3D打印制造而成。這種金屬3D打印制造方法可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)加工技術(shù)難以或不可能制造的復(fù)雜幾何形狀的零件。在未來(lái)幾年,通過(guò)3D打印制造的零部件還將通過(guò)單個(gè)部件替換組件來(lái)減少整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的部件數(shù)量,這將有助于減少重量和材料成本,同時(shí)進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。實(shí)際上,增材制造已經(jīng)成為GE在下一代發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)上的不可或缺的一部分。 毫無(wú)疑問(wèn),GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)是一款尖端的機(jī)械設(shè)備,但具體到航空發(fā)動(dòng)機(jī)上,這代表了GE在設(shè)計(jì)大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面的新突破。 GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)增壓比非常高,以至于現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備不足以支持進(jìn)行測(cè)試。因此,GE公司需要在其位于俄亥俄州汶代爾的測(cè)試中心建立一個(gè)全新的測(cè)試設(shè)施。為此,GE公司投資1.2億美元,以服務(wù)于新發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)。其中,A20燃燒測(cè)試設(shè)施就可以提供高達(dá)68.9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和超過(guò)800攝氏度的真實(shí)燃燒室入口條件,從而更加準(zhǔn)確的反映燃燒室在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部工作的情況。 GE航空集團(tuán)評(píng)估和測(cè)試工程經(jīng)理ScottHerber表示:“燃燒室位于發(fā)動(dòng)機(jī)的中心位置,因此在完全組裝好的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行測(cè)量非常困難,對(duì)燃燒室進(jìn)行不同工作條件下的性能和效率驗(yàn)證更是難上加難?!?/p> 而A20測(cè)試設(shè)施使得工程師能夠改變?nèi)紵业倪\(yùn)行條件,觀察燃燒室在不同進(jìn)口條件(對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況)下的真實(shí)表現(xiàn)。該測(cè)試設(shè)施還支持對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào),以滿足耐久性和排放要求。同時(shí),該設(shè)施也能夠收集在發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)測(cè)試中難以或不可能收集的數(shù)據(jù)。 在A20測(cè)試設(shè)施旁邊的是VESIL實(shí)驗(yàn)室,其全稱(chēng)為飛行器能源系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)室,它允許工程師模擬和測(cè)試GE9X的各種熱系統(tǒng)和能量傳輸機(jī)制,這使得他們能夠在飛行試驗(yàn)之前確定系統(tǒng)的可靠性并提高熱效率。 不過(guò),即使所有的新基礎(chǔ)設(shè)施建成,發(fā)動(dòng)機(jī)本身的研發(fā)仍是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程。比如GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)在研發(fā)中由于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題,飛行測(cè)試曾一度推遲,當(dāng)時(shí)在對(duì)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行滿負(fù)荷(最大風(fēng)扇、最大核心機(jī)轉(zhuǎn)速和最大排氣溫度)地面試車(chē)時(shí),發(fā)現(xiàn)可變靜子葉片(VSV)的杠桿臂存在某型情況導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷超載問(wèn)題(注:VSV能夠調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量)。 幸運(yùn)的是,由于VSV杠桿臂在壓氣機(jī)外部,因此GE能夠通過(guò)機(jī)械固定來(lái)解決該缺陷。如果壓氣機(jī)本身存在缺陷,那則需要進(jìn)行更加嚴(yán)格和復(fù)雜的重新設(shè)計(jì),以改變發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣流。 耗時(shí)還表現(xiàn)在飛行測(cè)試階段,由于GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)非常龐大,以至于波音必須專(zhuān)門(mén)定制設(shè)計(jì)一個(gè)大型吊架,將發(fā)動(dòng)機(jī)連接到波音747飛行測(cè)試平臺(tái)上,并在飛機(jī)下方留有足夠的離地間隙。 此外,測(cè)試飛行平臺(tái)的其它發(fā)動(dòng)機(jī)還遭遇過(guò)問(wèn)題。飛行測(cè)試過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)波音747飛行測(cè)試平臺(tái)的CF6發(fā)動(dòng)機(jī)存在風(fēng)扇機(jī)匣腐蝕和高壓渦輪翼型的一些限制,導(dǎo)致飛行平臺(tái)上的其它發(fā)動(dòng)機(jī)必須每600小時(shí)進(jìn)行一次檢查。 另外,GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的裝機(jī)對(duì)象——波音777X發(fā)動(dòng)機(jī)是波音公司有史以來(lái)建造的最大型飛機(jī),也是唯一一架足以滿足GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)最大推力的飛機(jī)。然而,波音737客機(jī)的事故顯然對(duì)這架大客機(jī)的推出也造成了很大的影響,一方面,飛機(jī)制造商仍然不得不解決其現(xiàn)有飛機(jī)的問(wèn)題;另一方面,公眾在現(xiàn)有環(huán)境下也很難對(duì)大型超級(jí)巨型飛機(jī)的引入心懷好感。 不管怎樣,最后,GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完成了320小時(shí)的飛行測(cè)試,現(xiàn)在GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)安裝在了波音777X客機(jī)上。波音公司預(yù)計(jì)在今年晚些時(shí)候開(kāi)始首次飛行測(cè)試,并將在2020年中期開(kāi)始交付阿聯(lián)酋航空,開(kāi)始商用服役。 它不僅是世界上最大的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),也是最省油和最安靜的,并且具有最低的氮氧化物排放量的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。 在2012年宣布型號(hào)研制之后,該發(fā)動(dòng)機(jī)將在十年后進(jìn)入商業(yè)用途。并且它有望大大推動(dòng)我們所知道的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行極限。 |
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