GE9X技术和发展（史上最全）

　　背景：

　　波音计划研制777X客机，需要配推力100,000lbf（45.4吨）发动机，罗罗给出了Trent8115发动机，GE给出了GE9X，之后，GE直径向波音注资5亿美元用于777X研制，换取了发动机供应商的独家权。目前GE 已生产了八架777X所需的GE9X发动机和两台备用发动机。

　　

　　2. 使用CMC（ceramic matrix composites）陶瓷基复合材料

　　人类已经使用陶瓷生活了25,000年。我们一直在将它们用于杯子，烟斗，陶器和许多其他方便的日常用品。但是，众所周知陶瓷材料有一个致命的缺陷，所以陶瓷被限制在橱柜内。GE公司从1990年开始，探索将陶瓷和有韧性的金属结合在一起，也就是下边的CMC。

　　CMC由碳化硅陶瓷纤维和陶瓷树脂制成，通过高度复杂的工艺制造，并通过专有涂层进一步增强。CMC组件重量超轻，只有金属密度的三分之一，因此减轻了重量，提高了燃油效率。

　　下图是GE团队做的试验，用一个钢球以150m/h的速度撞击CMC板。

　　一级高压涡轮罩环，一级和二级高压涡轮机喷嘴以及火焰筒内外衬层均由CMC制成，其工作温度比镍合金高500°F（260°C），并且具有一定的冷却能力，使得冷却空气减小20%，从而提高了整体发动机效率。是世界上第一次不用镍基合金而用非金属CMC制成火焰筒的发动机。毫无疑问，GE9X是世界上使用CMC零件最多的发动机。

　　静子部件采用陶瓷复合材料只是开始，前不久，GE工程师首次成功地测试了由CMC制成的涡轮旋转部件，并取得了重要的突破。

　　3. 高压压气机前6级采用整体叶盘并焊接在一起，以起到减轻重要，提高稳定性的作用，是目前为止整体叶盘级数最多的压气机。

　　轮盘和叶片结合为单个零件，这样省去了将叶片固定在盘上的需要螺钉，螺栓等，从而减少了压气机机中的零件数量，同时减少了阻力并提高了发动机中的空气压缩效率。由于没有传统燕尾榫头榫槽结构，避免了由于榫槽榫头长期摩擦产生疲劳裂纹的可能，一定程度上提高了发动机的可靠性和寿命。

　　4. 11级高压压气机压比高达27，是涡扇发动机中增压比最高的，压气机出口温度也提高不少，因此高压压气机后几级盘采用第四代粉末冶金材料R104，高压涡轮盘用的也是这种材料。

　　5.采用第4代碳纤维风扇叶片

　　自从GE为GEnx发动机设计了新的复合材料风扇叶片以来，已经有十年了。碳纤维复合材料在这十年中已经取得了进步，这些进步使GE工程师能够设计出更薄的GE9X叶片，与我们目前的复合风扇叶片一样坚固。更少，更薄的叶片将增强气流并减轻重量。效率更高的风扇，这将有助于GE9X发动机的整体性能和燃油消耗。

　　新材料采用了更高硬度的碳纤维和新的环氧树脂。前缘材料也将从钛改为钢合金，以进一步增强叶片的强度。

　　GE9X风扇叶片数量减少至16片，这使发动机更轻，并使低压（LP）风扇和增压机旋转得更快，从而使其转速与低压涡轮更好地匹配。风扇叶片具有钢制前缘和玻璃纤维后缘，与碳纤维相比，具有更大的柔韧性，可以更好地吸收鸟的撞击。

　　6.使用第三代双环形预旋流（TAPS）燃烧器代替以前的双环形燃烧器

　　GE9X TAPS III燃烧器是独特的第三代燃烧系统，与传统燃烧系统相比，燃烧前可以将空气和燃料进行预混合，燃烧更轻松，排放更少。

　　为了设计世界一流的低排放燃烧室，GE工程师成功地使燃烧系统与GE9X的27：1压力比相匹配，这是所有GE发动机中最高的压力比。GE9X团队利用了新技术和新材料，这些新技术和新材料需要更少的冷却空气，同时允许更多的空气进入混合器。混合器中的额外空气通过产生更稀薄的燃烧帮助减少排放，这将使GE9X的CAx / 8 NOx标准具有30％的余量。

　　制造过程

　　1.装配：

　　

　　3.GE9X首次飞行试验。

　　

　　对于GE9X的挑战：

　　一方面，GE将需要降低生产成本，因为新发动机最初通常是亏本生产。此外，新冠病毒使航空旅行需求受到抑制，几乎所有航空公司都大幅削减了飞机购买量。由于对长途航线的需求疲软，像777X这样的大型宽体喷气式飞机尤其不受欢迎。

　　来源： 工业燃气轮机技术