С 300 деталей до 7: преимущества технологий аддитивного производства General Electric

Apr 17, 2024

Самый большой и мощный двигатель для коммерческих самолетов General Electric использует различные технологии аддитивного производства.

Благодаря технологиям аддитивного производства компания General Electric объединила в двигателе GE9X более 300 деталей двигателя всего в семь. В методах аддитивного производства используется программное обеспечение компьютерного проектирования (САПР) или трехмерные сканеры объектов, которые направляют машины на нанесение специализированного материала слой за слоем в точных геометрических формах.

Информация о проектировании из программного обеспечения САПР определяет путь сопла или печатающей головки при придании материалу определенной формы. Каждый последующий слой связывается с предыдущим слоем расплавленного или частично расплавленного материала. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет создана вся деталь.

Рыхлый или несплавленный материал удаляется во время постобработки и перерабатывается для изготовления следующей детали. Процесс аддитивного производства отличается от традиционных процессов, в которых материалы подвергаются механической обработке, фрезерованию или резке для получения желаемой формы.

GE9X — самый большой и мощный авиационный двигатель на рынке коммерческой авиации. Турбореактивный двигатель с большим байпасом, созданный на базе GE90, отличается массивным вентилятором, использованием современных материалов и более высокими степенями двухконтурности и сжатия. При максимальной мощности в 134 300 фунтов силы (фунт-сила) он на 5% мощнее своего предшественника.

Несмотря на свои возможности, двигатель в настоящее время рассчитан на взлетную тягу в 110 000 фунтов силы. Передовые материалы и процессы делают двигатель более эффективным, тихим и с меньшим количеством выбросов. GE9X компании General Electric специально разработан для последнего члена семейства Boeing 777 — Boeing 777X.

Сердцем турбовентиляторного двигателя является компрессор высокого давления, также известный как ядро. Компрессор обеспечивает сжатие поступающего воздуха до оптимального давления, идеального для сгорания. Он состоит из ряда ступеней компрессора (поворотных и неподвижных лопаток), которые постепенно сжимают воздух.

В традиционной конструкции лопатки компрессора на каждой ступени индивидуально прикреплены (с помощью прокладок, фиксаторов и болтов) к диску или барабану. Диск (или лопаточный диск) состоит из дисков ротора и лопастей; каждая вращающаяся ступень может состоять из сотен отдельных частей.

Первые пять ступеней компрессора высокого давления двигателя GE9X считаются блисками (комбинированными лопастными дисками). Блиск состоит из одной детали, соединяющей диск и вращающиеся лопасти посредством аддитивного производства, цельного литья или просто приваривания отдельных лопастей к диску ротора.

Устранение необходимости прикреплять лопатки к диску уменьшает количество компонентов в компрессоре. Блиски значительно минимизируют сопротивление и повышают общий КПД двигателя GE9X до 8%. Кроме того, конструкция исключает источник зарождения и распространения трещин в пазах (креплениях) лопаток.

Blisks проходят строгие испытания на гармоническую вибрацию и динамическую балансировку в соответствии с чрезвычайно высокими стандартами. Это связано с тем, что в блисках отсутствует демпфирование крепления «ласточкин хвост». Существенным недостатком блисков является то, что любое повреждение лопастей, кроме незначительных вмятин, требует полного снятия двигателя, чтобы можно было отремонтировать или заменить блиск.

Хотите получить ответы на еще несколько ключевых вопросов в авиации? Остальные наши руководства можно посмотреть здесь.

Помимо технологий аддитивного производства, использование легких сверхпрочных материалов также помогло GE сократить количество деталей. Например, используя современные материалы, компания GE создала более тонкие, легкие и эффективные лопасти вентиляторов. Для сравнения: GE90 состоит из 22 лопастей, GEnx — 18, а самый крупный из трех, GE9X, имеет только 16 лопастей.

Что вы думаете о методах аддитивного производства, используемых GE в двигателе GE9X? Расскажите нам в разделе комментариев.

Писатель: Омар — энтузиаст авиации, доктор философии. в аэрокосмической технике. Имея за плечами многолетний технический и исследовательский опыт, Омар стремится сосредоточиться на научно-исследовательской авиационной практике. Помимо работы, Омар увлекается путешествиями, посещением авиационных объектов и наблюдением за самолетами. Базируется в Ванкувере, Канада.