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市场动态

GE靠新材料和3D打印占据全球航空发动机半壁江山
来源:澎湃新闻  2016-08-18 15:25:37
本文阅读次数:1022

原文:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=287&news_id=3584
 
GE航空测试GEnx引擎在极端气候下运行情况视频。视频来源GE航空(01:05)
 
  美国俄亥俄州辛辛那提市埃汶代尔,距辛辛那提市中心半个小时车程,这里坐落着全球最大的航空发动机生产商——通用电气(GE)航空集团总部。
 
  近日,澎湃新闻与另外5家全球媒体一起,受GE航空集团邀请,参观了GE航空很少对外界开放的三处研发测试场所:陶瓷基复合材料(CMC)实验室,3D打印研发中心,以及Peebles发动机测试基地。尽管GE航空没有对记者进行开包检查,但任何一处参观前,记者都被告知不能拍照录像,即便要合影,也要由GE工作人员的手机来拍。
 
  
GE航空集团总部外景
 
  在接受澎湃新闻记者采访时,GE航空集团总裁戴维?乔伊斯(David Joyce)多次强调科技创新的重要性,GE航空完全可以依靠巨大的订单量“吃老本”,目前他们的手持订单总额价值1540亿美元,“但我们必须紧跟全球 技术的发展,站在科技前沿,确保我们的领先地位。”
 
  这次澎湃新闻记者参观的CMC实验室和3D打印研发中心,实践的正是目前GE航空最为依赖的两项黑科技。

 
  
GE航空总裁乔伊斯接受采访
 
  乔伊斯解释,不同于一般的工业产品,航空发动机的商业周期和研发周期都比较长,GE航空甚至要提前十多年来来为下一代的发动机做准备,“等10年或者20年后,新客机问世时,我们的发动机必须要准备好了。
  作 为全球三大航空发动机生产商之一,GE航空经常用“全球每2秒钟就有一架由GE发动机提供动力的飞机起飞”来形容它们的市场份额。在媒体报道中,常引用的 一个数据是,GE航空占据了全球航空发动机市场中近一半的份额。包括中国正在研制的大飞机C919,采用的也是GE与法国赛峰集团合资的CFM国际公司研 发的LEAP-1C发动机。

 
  
Peebles发动机测试基地测试区域。 GE航空官网 图
 
  密度只有金属合金1/3的陶瓷基复合材料
 
  持续推动GE航空前进的,是技术创新。目前,GE航空最为依赖的两大技术,是陶瓷基复合材料(CMC)和3D制造技术。
 
  所谓陶瓷基复合材料,是在碳化硅基体上结合了碳化硅陶瓷纤维,通过专有涂层技术进行强化,这种材料制成的零部件密度只有金属合金的1/3,可以大幅降低引擎的重量,提高燃油效率。
 
  陶瓷基复合材料实验室位于GE航空总部一栋普通的厂房中,据称此前从未对媒体开放过。进入实验室前,每人被要求带上塑料保护镜。
 
  GE航空陶瓷基复合材料实验室的相关负责人告诉澎湃新闻,陶瓷基复合材料部件可以承受超过2000摄氏度的高温,目前实验室测试的内容之一,就是反复实验以确定陶瓷基复合材料的耐热边界在哪里。按照GE的说法,由于陶瓷基复合材料比传统金属更耐热,所以引擎的高温区域只需要更少的冷却空气,节省下来的冷却空气可在引擎气流管道上发挥作用。
 
  今年7月中旬,在空客A320neo正式交付后,GE合资研发的LEAP发动机将成为全球首个在高压涡轮部件上采用陶瓷基复合材料技术的航空发动机,而新一代的GE9X发动机将采用更多的陶瓷基复合材料部件。
 
  “预计到2020年,全球GE引擎上会有超过30万个CMC部件。”GE航空相关人士称,GE计划投入2亿美元在阿拉巴马州建立两个复合材料制造工厂。

 
  
GEnx-1B。 图片来自网络
 
  3D打印的燃油喷嘴耐用性是传统的5倍,重量却只有25%
 
  相比陶瓷基复合材料,3D打印制造技术目前已得到较为广泛的应用。尤其是航空领域,不需要整块金属的切割,直接一次性打印所需要零部件,节省材料也节省人力。
 
  2012年,GE航空收购了3D打印技术公司Morris Technologies,用于发动机零部件的打印。
 
  “3D打印可以将数十个小部件组成的一个零部件,直接打印成一个完整零部件,完全可以不受制造工艺上的局限。”乔伊斯表示,A320neo的LEAP发动机燃油喷嘴就采用了3D打印技术。
 
  和陶瓷基复合材料实验室一样,GE航空的3D打印研发中心也不是最终的生产中心,只是对材料进行测试以及生产原型部件。
 
  GE航空3D打印技术研发中心负责人格雷格?莫里斯表示,相比传统技术,3D打印制造出的燃油喷嘴耐用性是传统的5倍,重量却只有25%,预计最终年产量可达35000件。
 
  不过,眼下的3D打印技术仍受限于尺寸,最大只能打印40厘米立方的零部件,莫里斯预计,可能5-10年以后可以打印像飞机引擎那样大的部件。
 
  “C919质量不错”
 
  GE最初切入航空发动机领域,还是上世纪40年代,为美国空军制造了首款美国喷气发动机,上世纪70年代,GE将其军用发动机技术运用至民用领域,研发了包括CF6、CFM56、GE90以及GEnx等多个系列民用航空发动机,并逐步站稳了脚跟。
 
  2015年,GE航空业务营收250亿美元,占到GE集团总营收的21%,净利同比增长了11%至55.1亿美元。目前,全球有6.2万台GE生产的军用和商用发动机正在运营中,在大中华区,该数字为3600台。
 
  中国正在发力研制的大飞机C919和国产支线客机ARJ21,也是GE航空的重要客户。
 
  其中,C919采用了GE与法国赛峰集团合资的CFM国际公司研发的LEAP-1C发动机,ARJ21支线客机则选用了GE的CF34-10A发动机。此外,GE还与中航工业合资成立昂际航电,为C919提供航电系统。
 
  乔伊斯告诉澎湃新闻,中国航空市场增长快速,不仅仅是东部地区,还有西部地区,“这些地方建立铁路并不容易,但飞机却很容易到达。”
 
  值得注意的是,就在乔伊斯接受澎湃新闻采访后不久,ARJ21已经实现了首次商业飞行。与此同时,首架C919原型机也于去年下线,乔伊斯对于中国国产飞机充满期待。
 
  他说,建造一架全新的窄体飞机并不容易,会遇到不少困难,从中也看到了中航工业的成长,“从ARJ21到C919,他们做得很不错,我们要有耐心,这并不是件容易事。”
  乔伊斯称此前刚刚到访中国,看了C919的相关进展,包括航电系统的情况。他说,总体来说,质量不错。
文章来源:http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=287&news_id=3584