配備 300 多個3D 打印部件，首臺量產(chǎn)版 GE9X 航空發(fā)動機交付波音777-9飛機

2024年8月14日，南極熊獲悉，近日通用航空（GE Aerospace）發(fā)布消息稱，第一臺量產(chǎn)版 GE9X 航空發(fā)動機已離開測試工廠并交付波音，將用于波音 777-9 飛機。

今年3月，通用航空就與埃塞俄比亞航空公司就為新波音 777X 機隊提供 GE9X 發(fā)動機達成協(xié)議，通用電氣為該航空公司的新波音777X機隊提供16臺GE9X發(fā)動機，成為非洲首家GE9X客戶。

據(jù)南極熊了解，波音777X系列飛機包括777-8X和777-9X兩款機型，是世界上最大、最高效的雙引擎噴氣式飛機，其油耗比同類飛機低10%，排放和運營成本也是同類飛機中最低的。

通用GE9X發(fā)動機于 2020 年獲得 FAR 33 認證，是波音 777X 系列飛機的專用發(fā)動機。它采用了行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)，包括耐熱陶瓷基復合材料、增材制造部件以及有助于提高燃油效率的稀薄燃燒技術(shù)。

GE9X發(fā)動機使用300多個部件

通用電氣公司自 2013 年以來一直在開發(fā)和測試 GE9X 發(fā)動機。設(shè)計用于最終為下一代波音 777X 提供動力。該發(fā)動機的首次地面運行是在 2016 年，而發(fā)動機的首次飛行則是在 2018 年。該發(fā)動機在 2019 年推力達到 134300 磅后，被吉尼斯世界紀錄認定為最強大的商用飛機噴氣發(fā)動機。它也被通用電氣公司稱為世界上最大的商用噴氣發(fā)動機，前風扇直徑達 134 英寸，GE9X 風扇直徑比波音 737 機身還大，因此旁通率更高，可實現(xiàn)最高效率。完全配備了 16 片第四代碳纖維復合材料風扇葉片。

GE90發(fā)動機是通用電氣公司第一款采用增材制造技術(shù)的發(fā)動機，3D打印技術(shù)在該發(fā)動機的研發(fā)過程中發(fā)揮了重要作用。首次報道是在2016年，3D打印技術(shù)在該發(fā)動機的設(shè)計中發(fā)揮了重要作用，特別是使工程師能夠制造出傳統(tǒng)制造方法無法實現(xiàn)的幾何形狀的零件。

2017 年，通用電氣宣布已成功對 GE9X 發(fā)動機的 3D 打印部件進行了進一步測試。第二階段的測試涉及陶瓷基復合材料（CMC）部件和采用先進冷卻技術(shù)的增材制造渦輪葉片。

兩年后，波音和通用電氣準備首次試飛777X時，GE9X采用了大量3D打印部件。這些部件由大約300個3D打印部件組成，總共有7個多部件組件。其中包括著名的通用電氣3D打印燃料噴嘴。其他部件包括溫度傳感器和燃料混合器，以及熱交換器、分離器和一英尺長的低壓渦輪葉片等大型部件，有助于減輕發(fā)動機的重量。

GE為了使用3D打印技術(shù)來制造發(fā)動機，多年前收購了兩家德國的金屬3D公司 Concept Laser 和 瑞典的Arcam AB。2019年的時候，通用電氣航空增加了27臺Arcam電子束熔化（EBM）機，為GE9X發(fā)動機生產(chǎn)鋁化鈦（TiAl）葉片。據(jù)通用電氣稱，3D打印技術(shù)使GE9X發(fā)動機的燃油效率比GE90提高了10%。

燃油噴嘴

燃油噴嘴承擔著將燃油霧化的關(guān)鍵任務(wù)，以此促使燃油與空氣得以充分融合，加快混合氣的生成進程，為穩(wěn)定燃燒提供保障并提升燃燒效率。實際上，GE 很早便著手運用 3D 打印技術(shù)制造一體化的燃油噴嘴，迄今已成功產(chǎn)出了數(shù)十萬個此類噴嘴。

每個 GE9X 發(fā)動機配備了 28 個燃油噴嘴，其采用鈷鉻合金材料，借助 3D 打印技術(shù)把 20 個零件整合成了一個。如此一來，壽命延長了 5 倍有余，重量減輕 25%，成本降低 30%。

低壓渦輪葉片

每個 GE9X 發(fā)動機包含 228 片低壓渦輪葉片，這些葉片由 TiAl 合金通過 3D 打印制成。它們具備與鎳基合金相同的材料特性，然而重量卻還不到鎳基合金的一半！
T25 傳感器外殼

T25傳感器外殼

T25 傳感器外殼乃是首個獲取 FAA 認證的增材制造的飛機發(fā)動機部件。每個 GE9X 發(fā)動機均安裝 1 個 T25 傳感器外殼，其運用鈷鉻合金通過 3D 打印而成，將 10 個零件合并為 1 個復雜結(jié)構(gòu)的零件，進而使精度提高 30%。

燃燒室油氣混合器

燃燒室油氣混合器的功能在于首先讓空氣和燃油充分混合，接著把混合物輸送至燃燒室進行燃燒以產(chǎn)生動力，主要旨在實現(xiàn)低排放。

每個 GE9X 發(fā)動機設(shè)有 1 個燃燒室油氣混合器，由鈷鉻合金以 3D 打印的方式制成。傳統(tǒng)工藝在保證檔板加工的一致性方面存在較大難度，而借助 3D 打印一體成形不僅能夠確保這一點，還能夠減輕 6%的重量并使使用壽命延長 3 倍。

導流器

導流器能夠使發(fā)動機有效排出吸入的灰塵、沙子以及其他碎片，從而延長發(fā)動機的使用時長。

每個 GE9X 發(fā)動機擁有 8 個導流器，由鈷鉻合金通過 3D 打印制成。一體化成型的復雜結(jié)構(gòu)，將原本的 13 個零件合成了一個內(nèi)部具備復雜流道的零件進行打印。使用壽命提高兩倍以上。

熱交換器

熱交換器在傳統(tǒng)上是由數(shù)十根纖細的金屬管焊接組成的，用于 GE9X 的 3D 打印熱交換器則具有截然不同的外形。涵蓋了優(yōu)化的通道以及充分利用 3D 打印設(shè)計自由度開發(fā)的復雜內(nèi)部幾何形狀，通過 3D 打印一體成形，顯著提高了熱交換的效率。

鋁合金（F357）粉末，借助增材技術(shù)將原本的 163 個零件合并為一個，不但減輕了 40%的重量，還削減了 25%的生產(chǎn)成本。