【航空航天】GE在發動機中廣泛使用陶瓷基復合材料

GE航空公司的XA100自適應循環發動機旨在升級F-35戰斗機,同時為美國空軍第六代戰斗機計劃——“下一代空中優勢”(NGAD)提供動力。
 
下一代發動機的關鍵組成部分是陶瓷基復合材料(CMC),目前已經廣泛應用在各地的商用發動機中。GE公司擁有業界個也是唯一一個集成的CMC供應鏈,已經生產了數十萬個這樣的部件。與傳統的金屬材料相比,CMC在三個方面有利于發動機的性能:耐熱性、重量和耐久性。2021年,GE公司配裝在CFM LEAP發動機熱端的CMC渦輪護罩的飛行時間超過了1000萬小時,生產數量超過十萬個。據悉,上大的商用發動機GE9X熱端配裝了五個不同的CMC部件。
這種商業上的成功促使工程師和項目負責人看好CMC及其對GE軍用新發動機的影響。
 
XA100發動機可在大推力和高效率模式之間切換,使其能夠適應軍用飛機在空中可能遇到的任何情況。該機2020年12月次點火試車,成為臺三流道自適應循環發動機。XA100是所有商用或軍用發動機中使用CMC廣泛的,這種部件有助于減輕重量、提高熱效率,并創造了壓氣機和渦輪組合溫度高的紀錄。
 
GE公司還在F414發動機中運行了上個旋轉的CMC葉片,通過1000次試驗驗證了該材料承受高性能軍用發動機內環境的能力。
 
對于像F-35這樣的戰斗機,在高溫和惡劣條件下提高耐久性是至關重要的。GE公司研究中心的研究人員曾進行過使用鋼球撞擊CMC和非CMC板的對比試驗,并用相機拍攝試驗,驗證了CMC部件的韌性。