目前最大的aero 空发动机是通用电气公司研制的GE-9X。同时,该发动机也是波音-777X的皇家动力系统。
GE-9X Aero 空发动机最大推力可达60.8吨。一系列先进技术的应用,使其成为现役推力和直径最大的涡扇航空空发动机。
但是GE-9X是大涵道比空的发动机,推力达到60.8吨是正常的。毕竟aero 空发动机的推力与涡前温度、进气流量、涵道比、增压比都有很大的关系。
GE-9X作为现役推力和直径最大的aero 空发动机,也采用了很多先进技术。比如:复合风扇、CMC陶瓷基复合材料、3D打印技术。
3D打印技术GE-9X aero 空发动机共使用了304个3D打印部件,包括燃油喷嘴、低压涡轮叶片、热交换器、导流板等七大类。
CMC陶瓷基复合材料CMC复合材料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,并通过喷涂特殊涂层进一步强化。
CMC复合材料制成的部件具有重量轻的特点。毕竟陶瓷的密度只有金属的三分之一。因此,CMC复合材料用于制造aero 空发动机部件后,可以减轻重量,提高燃油效率。
GE-9X 空发动机的定子零件:涡轮旋转部件;第一级高压涡轮护环;第一和第二级高压涡轮喷嘴:火焰筒的内外衬均由CMC陶瓷基复合材料制成。
当aero 空发动机的火焰筒采用CMC陶瓷基复合材料时,其耐高温性能比常用的镍合金高260℃,有望达到1650℃,也就是说,使用CMC陶瓷基复合材料后,可以提高部件的耐高温性能。这样这些零件就有了一定的冷却能力,可以减少20%的冷空气体的使用,从而提高aero 空发动机的整体效率。
GE-9X是世界上第一台采用非金属CMC陶瓷基复合材料代替镍基合金的aero 空发动机。同时GE-9X也是世界上采用CMC陶瓷基复合材料零件最多的航空空发动机。
复合材料风扇叶片GE-9X 空发动机风扇叶片只有16片,全部采用第四代复合材料。当然,说都是复合材料也不太严格。风扇叶片前缘采用合金钢,后部采用第四代复合材料。
综合来看,GE-9X是目前最先进的民航空发动机。当然是性能最先进,直径最大的。
毕竟GE-9X 空发动机的涵道比高达10.3:1,推重比5.2,总压比60:1。
这些数据在民航空发动机中也是顶尖的。
我们再来看看其他30吨以上推力的民航空发动机的具体性能。
GE90-115B航空发动机aero 空发动机最大推力58.06吨,风扇直径3.25米,涵道比8.4:1,总压比39.3:1,推重比7。
PW4000航空发动机aero 空发动机最大推力44.92吨,风扇直径2.39米,涵道比4.84:1,总压比28.8:1,推重比5.5。
Trent XWB航空发动机aero 空发动机最大推力44吨,风扇直径2.99米,涵道比9.3:1,总压比52:1。
Trent 800航空发动机aero 空发动机最大推力43.09吨,风扇直径2.79米,涵道比为9:1,总压比为42:1。
GP7200航空发动机aero 空发动机最大推力36.97吨,风扇直径2.96米,涵道比为9:1,总压比为42:1。
Trent 900航空发动机aero 空发动机最大推力36.74吨,风扇直径2.95米,涵道比为8.7:1,总压比为3。:1.
Trent 1000航空发动机aero 空发动机最大推力35.38吨,风扇直径2.84米,涵道比10:1,总压比42:1。
GEnx航空发动机aero 空发动机最大推力34.52吨,风扇直径2.81米,涵道比10:1,总压比45:1。
Trent7000航空发动机aero 空发动机最大推力32.66吨,风扇直径2.84米,涵道比10:1,总压比50:1。
Trent 700航空发动机aero 空发动机最大推力32.66吨,风扇直径2.47米,涵道比为5:1,总压比为42:1。
通过对比可以看出GE-9X 空发动机的涵道比和总压比是最高的。也可以说,GE-9X Aero 空发动机最大推力达到61吨,在这两个参数完全先进,并应用其他先进技术的情况下,遥遥领先于其他Aero 空发动机。所以GE-9X当之无愧是现役最大的aero 空发动机。
因为民航空发动机对可靠性和经济性的要求更高。但是对加速和高速的要求没那么高。但是大涵道空发动机的加速和高速都不如小涵道空发动机。
所以一般民航客机用的是大涵道比空发动机,战斗机用的是小涵道比空发动机。
现役推力最大的小涵道发动机是F135。目前这种发动机的加力推力超过18吨,逼近19吨,未来可以达到20吨以上的水平。
相对于全球最大的航空发动机GE-9X来说,F-135就显得小巧多了。毕竟它的风扇直径只有1.3米,涵道比只有0.57。但这么小的体积,却能达到GE-9X的三分之一推力,技术相当先进。
F-135也充分继承和挖掘了F-119航空兵空核心发动机的潜力。在F-119 Aero 空核心发动机的基础上,通过增加进气流量,提高涡前温度,适当放弃高速性能,可以获得更大的推力。
F135发动机的涡锋温度约为1800℃。为了使高压涡轮叶片承受如此高的温度,选用第三代单晶耐高温合金CMSX-10作为其高压涡轮叶片的材料。单晶耐高温合金材料的耐高温性能、抗蠕变性能和使用寿命都有很大提高。
综合来看,GE-9X和F-135都是高涵道比和低涵道比发动机的代表作,足以看出GE和普惠的强大。
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