首台量产版 GE9X 航空发动机交付波音 777-9 飞机，配备300多个3D打印部件

近日通用航空（GE Aerospace）发布消息称，第一台量产版 GE9X 航空发动机已离开测试工厂并交付波音，将用于波音 777-9 飞机。
 
今年3月，通用航空就与埃塞俄比亚航空公司就为新波音 777X 机队提供 GE9X 发动机达成协议，通用电气为该航空公司的新波音777X机队提供16台GE9X发动机，成为非洲首家GE9X客户。
 
据了解，波音777X系列飞机包括777-8X和777-9X两款机型，是世界上最大、最高效的双引擎喷气式飞机，其油耗比同类飞机低10%，排放和运营成本也是同类飞机中最低的。
 
通用GE9X发动机于 2020 年获得 FAR 33 认证，是波音 777X 系列飞机的专用发动机。它采用了行业领先的技术，包括耐热陶瓷基复合材料、增材制造部件以及有助于提高燃油效率的稀薄燃烧技术。
 
GE9X发动机使用300多个部件

通用电气公司自 2013 年以来一直在开发和测试 GE9X 发动机。设计用于最终为下一代波音 777X 提供动力。该发动机的首次地面运行是在 2016 年，而发动机的首次飞行则是在 2018 年。该发动机在 2019 年推力达到 134300 磅后，被吉尼斯世界纪录认定为最强大的商用飞机喷气发动机。它也被通用电气公司称为世界上最大的商用喷气发动机，前风扇直径达 134 英寸，GE9X 风扇直径比波音 737 机身还大，因此旁通率更高，可实现最高效率。完全配备了 16 片第四代碳纤维复合材料风扇叶片。
 
GE90发动机是通用电气公司第一款采用增材制造技术的发动机，3D打印技术在该发动机的研发过程中发挥了重要作用。首次报道是在2016年，3D打印技术在该发动机的设计中发挥了重要作用，特别是使工程师能够制造出传统制造方法无法实现的几何形状的零件。

2017 年，通用电气宣布已成功对 GE9X 发动机的 3D 打印部件进行了进一步测试。第二阶段的测试涉及陶瓷基复合材料（CMC）部件和采用先进冷却技术的增材制造涡轮叶片。

两年后，波音和通用电气准备首次试飞777X时，GE9X采用了大量3D打印部件。这些部件由大约300个3D打印部件组成，总共有7个多部件组件。其中包括著名的通用电气3D打印燃料喷嘴。其他部件包括温度传感器和燃料混合器，以及热交换器、分离器和一英尺长的低压涡轮叶片等大型部件，有助于减轻发动机的重量。

GE为了使用3D打印技术来制造发动机，多年前收购了两家德国的金属3D公司 Concept Laser 和 瑞典的Arcam AB。2019年的时候，通用电气航空增加了27台Arcam电子束熔化（EBM）机，为GE9X发动机生产铝化钛（TiAl）叶片。据通用电气称，3D打印技术使GE9X发动机的燃油效率比GE90提高了10%。

燃油喷嘴

燃油喷嘴承担着将燃油雾化的关键任务，以此促使燃油与空气得以充分融合，加快混合气的生成进程，为稳定燃烧提供保障并提升燃烧效率。实际上，GE 很早便着手运用 3D 打印技术制造一体化的燃油喷嘴，迄今已成功产出了数十万个此类喷嘴。
 
每个 GE9X 发动机配备了 28 个燃油喷嘴，其采用钴铬合金材料，借助 3D 打印技术把 20 个零件整合成了一个。如此一来，寿命延长了 5 倍有余，重量减轻 25%，成本降低 30%。
低压涡轮叶片

每个 GE9X 发动机包含 228 片低压涡轮叶片，这些叶片由 TiAl 合金通过 3D 打印制成。它们具备与镍基合金相同的材料特性，然而重量却还不到镍基合金的一半！
T25 传感器外壳
T25传感器外壳

T25 传感器外壳乃是首个获取 FAA 认证的增材制造的飞机发动机部件。每个 GE9X 发动机均安装 1 个 T25 传感器外壳，其运用钴铬合金通过 3D 打印而成，将 10 个零件合并为 1 个复杂结构的零件，进而使精度提高 30%。
 
燃烧室油气混合器

燃烧室油气混合器的功能在于首先让空气和燃油充分混合，接着把混合物输送至燃烧室进行燃烧以产生动力，主要旨在实现低排放。
 
每个 GE9X 发动机设有 1 个燃烧室油气混合器，由钴铬合金以 3D 打印的方式制成。传统工艺在保证档板加工的一致性方面存在较大难度，而借助 3D 打印一体成形不仅能够确保这一点，还能够减轻 6%的重量并使使用寿命延长 3 倍。

导流器

导流器能够使发动机有效排出吸入的灰尘、沙子以及其他碎片，从而延长发动机的使用时长。
 
每个 GE9X 发动机拥有 8 个导流器，由钴铬合金通过 3D 打印制成。一体化成型的复杂结构，将原本的 13 个零件合成了一个内部具备复杂流道的零件进行打印。使用寿命提高两倍以上。

热交换器

热交换器在传统上是由数十根纤细的金属管焊接组成的，用于 GE9X 的 3D 打印热交换器则具有截然不同的外形。涵盖了优化的通道以及充分利用 3D 打印设计自由度开发的复杂内部几何形状，通过 3D 打印一体成形，显著提高了热交换的效率。
 
铝合金（F357）粉末，借助增材技术将原本的 163 个零件合并为一个，不但减轻了 40%的重量，还削减了 25%的生产成本。