配備 300 多個(gè)3D 打印部件，首臺(tái)量產(chǎn)版 GE9X 航空發(fā)動(dòng)機(jī)交付波音777-9飛機(jī)

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(tái)量產(chǎn)版 GE9X 航空發(fā)動(dòng)機(jī)已離開測(cè)試工廠并交付波音，將用于波音 777-9 飛機(jī)。

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(jī)隊(duì)提供 GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)成協(xié)議，通用電氣為該航空公司的新波音777X機(jī)隊(duì)提供16臺(tái)GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)，成為非洲首家GE9X客戶。

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

通用GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)于 2020 年獲得 FAR 33 認(rèn)證，是波音 777X 系列飛機(jī)的專用發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用了行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)，包括耐熱陶瓷基復(fù)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(dòng)機(jī)使用300多個(gè)部件

通用電氣公司自 2013 年以來一直在開發(fā)和測(cè)試 GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)用于最終為下一代波音 777X 提供動(dòng)力。該發(fā)動(dòng)機(jī)的首次地面運(yùn)行是在 2016 年，而發(fā)動(dòng)機(jī)的首次飛行則是在 2018 年。該發(fā)動(dòng)機(jī)在 2019 年推力達(dá)到 134300 磅后，被吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)定為最強(qiáng)大的商用飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。它也被通用電氣公司稱為世界上最大的商用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，前風(fēng)扇直徑達(dá) 134 英寸，GE9X 風(fēng)扇直徑比波音 737 機(jī)身還大，因此旁通率更高，可實(shí)現(xiàn)最高效率。完全配備了 16 片第四代碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。

GE90發(fā)動(dòng)機(jī)是通用電氣公司第一款采用增材制造技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，3D打印技術(shù)在該發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)過程中發(fā)揮了重要作用。首次報(bào)道是在2016年，3D打印技術(shù)在該發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)的幾何形狀的零件。

2017 年，通用電氣宣布已成功對(duì) GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)的 3D 打印部件進(jìn)行了進(jìn)一步測(cè)試。第二階段的測(cè)試涉及陶瓷基復(fù)合材料（CMC）部件和采用先進(jìn)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(zhǔn)備首次試飛777X時(shí)，GE9X采用了大量3D打印部件。這些部件由大約300個(gè)3D打印部件組成，總共有7個(gè)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(zhǎng)的低壓渦輪葉片等大型部件，有助于減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。

GE為了使用3D打印技術(shù)來制造發(fā)動(dòng)機(jī)，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(shí)候，通用電氣航空增加了27臺(tái)Arcam電子束熔化（EBM）機(jī)，為GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的燃油效率比GE90提高了10%。

燃油噴嘴

燃油噴嘴承擔(dān)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(jìn)程，為穩(wěn)定燃燒提供保障并提升燃燒效率。實(shí)際上，GE 很早便著手運(yùn)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(gè)此類噴嘴。

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

低壓渦輪葉片

每個(gè) GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)獲取 FAA 認(rèn)證的增材制造的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部件。每個(gè) GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)均安裝 1 個(gè) T25 傳感器外殼，其運(yùn)用鈷鉻合金通過 3D 打印而成，將 10 個(gè)零件合并為 1 個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零件，進(jìn)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(jìn)行燃燒以產(chǎn)生動(dòng)力，主要旨在實(shí)現(xiàn)低排放。

每個(gè) GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有 1 個(gè)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(diǎn)，還能夠減輕 6%的重量并使使用壽命延長(zhǎng) 3 倍。

導(dǎo)流器

導(dǎo)流器能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)有效排出吸入的灰塵、沙子以及其他碎片，從而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用時(shí)長(zhǎng)。

每個(gè) GE9X 發(fā)動(dòng)機(jī)擁有 8 個(gè)導(dǎo)流器，由鈷鉻合金通過 3D 打印制成。一體化成型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，將原本的 13 個(gè)零件合成了一個(gè)內(nèi)部具備復(fù)雜流道的零件進(jìn)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(xì)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(jì)自由度開發(fā)的復(fù)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(gè)零件合并為一個(gè)，不但減輕了 40%的重量，還削減了 25%的生產(chǎn)成本。