一種新型發動機推動復合材料在噴氣發動機上的應用

    日前,美國通用電氣公司(GE)開發出一種新型GEnx發動機,以全面推進復合材料在新型GEnx上的應用。GEnx是目前正在研制中惟一的前風扇機匣和風扇葉片采用復合材料的噴氣發動機。這項突破性的技術應用將會大幅提高發動機的耐久性,同時顯著降低發動機的重量。
    在俄亥俄州Evendale GE 航空集團總部,GE成功進行了GEnx構型的復合材料風扇機匣和復合材料葉片的“葉片脫出”臺架試驗。試驗中,在風扇全速運轉狀態下是一片葉片脫出。結果顯示:復合材料風扇機匣在包容脫出的葉片的同時,其結構完整性保持良好。
    GEnx項目總經理Tom Brisken表示:“復合材料風扇系統的理念正確,且非常成功?!?BR>    GEnx將被用于新型波音787“夢想飛機”、747-8和空客A350飛機上。GEnx以低油耗的GE90發動機為基礎,設計目標是滿足或優于這些飛機的性能目標。
    今年年初,臺GEnx發動機在美國俄亥俄州Peebles的GE室外試驗基地開始了地面試驗,并驗證了80500磅的起飛推力。該發動機設計2008年投入使用。
    碳纖維和環氧樹脂復合材料部件是性能的關鍵。復合材料風扇機匣將會使發動機的重量減輕350磅,或使一架雙發飛機減輕700磅。由于采用了復合材料部件,可以免除發動機的安置重量,因此飛機總的減重將達到800多磅。重量的減輕將直接轉化為燃料節省、有效載荷增加和飛機航程加長。
    1995年,GE通過波音777飛機使用的GE90發動機次將復合材料風扇葉片引入噴氣航運領域。10年的航線使用經驗證明,GE90復合材料風扇葉片可靠性強,無需特殊的檢查或外場措施。
    新的GE90衍生型發動機,為777-300ER和777-200LR飛機作動力的GE90-115B.這種采用三維氣動設計的復合材料葉片。這種采用獨特外形的葉片已在紐約市現代藝術館對外展出。
    GEnx復合材料風扇葉片將采用與GE90風扇葉片相同的纖維、樹脂和制造工藝生產。
    GEnx所采用的纖維編織復合材料風扇機匣將是次用于商業運營,使GE公司20多年的研發成果,其中包括在NASA驗證型發動機上進行的試驗。除重量減輕外,該風扇機匣的復合材料特性還創造了一個堅韌、結實且免腐蝕的結構。
   Enx以著名的GE90結構為基礎,使繼GE暢銷的寬體飛機CF6之后的新一代發動機技術。與CF6系列相比,GEnx的耗油量更低,有效載荷性能更好。
GEnx是上惟一采用復合材料前風扇機匣和風扇葉片的發動機,發動機耐久性增強,重量更輕,使用成本更低。風扇葉片將采用GE90經過驗證的復合材料技術,性能出色,無需例行的翼上維護,使用近十年來未出現任何問題。GEnx采用18個風扇葉片(較CF6減少一半),噪聲水平優于GE以前開發的任何一種大型民用發動機。
目前,日本石川島播磨重工業公司(I-HI)、意大利Avio公司、瑞典沃爾沃航空集團和比利時航空技術公司已成為GEnx項目的收益共享合作伙伴。