[據美國通用電氣公司網(wǎng)站2015年2月10日報道]GE航空公司通過(guò)F414渦扇發(fā)動(dòng)機驗證機的旋轉低壓渦輪葉片成功試驗了世界上首個(gè)非靜子組件的輕質(zhì) 陶瓷基復合材料（CMC）部件。該驗證機設計用于進(jìn)一步驗證GE公司當前與美國空軍研究實(shí)驗室（AFRL）合作開(kāi)展的下一代自適應發(fā)動(dòng)機技術(shù)驗證機（AETD）項目在高應力工況下的耐高溫材料。 　　將旋轉的CMC部件引入發(fā)動(dòng)機工作溫度最高、工況最?lèi)毫拥膮^域，代表了GE公司和噴氣推進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。在F414 CMC驗證機之前，CMC的成功應用僅限于靜子件，如CFM公司研發(fā)用于空客A320neo、波音737MAX和中國商飛C919飛機的銷(xiāo)量最好的LEAP發(fā)動(dòng)機的高壓渦輪罩環(huán)（shroud）。 　　F414 CMC試驗經(jīng)歷了500個(gè)嚴酷的循環(huán)，驗證了輕質(zhì)、耐高溫CMC材料制造的渦輪葉片的極強的耐高溫和耐久性能力，能夠將該先進(jìn)材料廣泛用于GE公司自適應循環(huán)戰斗發(fā)動(dòng)機和下一代商用發(fā)動(dòng)機。 　　由于CMC制成的旋轉渦輪葉片僅為高壓渦輪葉片上使用的傳統鎳基合金重量的1/3，因此，GE公司可以減小連接到CMC系統的金屬盤(pán)的尺寸和重量。GE航空負責CMC和先進(jìn)聚合物基 復合材料研究的總經(jīng)理Jo nathan Blank表示，發(fā)動(dòng)機中從鎳基合金到旋轉CMC是一個(gè)真正的巨大飛躍，但這是純機理。更輕的葉片導致更小的離心載荷，意味著(zhù)輪盤(pán)、軸承和其他部件能夠更薄。CMC帶來(lái)了噴氣發(fā)動(dòng)機設計的革命性的變革。 　　GE公司的自適應循環(huán)結構是獨立地變革，將首次同時(shí)在靜子和轉子上采用CMC。2014年，GE公司完成了世界上僅有的自適應、三涵道技術(shù)驗證機——自適應多用途發(fā)動(dòng)機技術(shù)（ADVENT）發(fā)動(dòng)機的試驗。ADVENT發(fā)動(dòng)機是世界航空史上首次同時(shí)采用CMC材料技術(shù)和從動(dòng)力強勁的高壓、小涵道比戰斗機噴氣發(fā)動(dòng)機向燃油高效的低壓、高涵道比商用發(fā)動(dòng)機過(guò)渡的結構技術(shù)。 　　ADVENT結合變革性結構和材料的創(chuàng )新帶來(lái)了創(chuàng )紀錄的溫度和燃油效率。GE公司的AETD項目將創(chuàng )建在這些史無(wú)前例的推進(jìn)能力上，實(shí)現相比當前最先進(jìn)的第五代飛機燃油消耗量降低25%，航程增加30%，最大推力提高10%。 　　GE航空先進(jìn)作戰發(fā)動(dòng)機項目總經(jīng)理Dan McCormick認為，將CMC從靜子件向轉子件過(guò)渡的一個(gè)關(guān)鍵挑戰是必須適應相應的應力場(chǎng)。F414 CMC試驗的進(jìn)步提供了自適應循環(huán)發(fā)動(dòng)機實(shí)現這一過(guò)渡的關(guān)鍵知識。CMC低壓渦輪葉片的重量將僅為其替換的金屬葉片重量的1/3，而且第二級CMC葉片不必空氣冷卻。由于當前并不是所有的葉片均需要壓氣機級中抽取的冷卻空氣，因此，當前葉片的氣動(dòng)效率能夠更高。 　　Blank說(shuō)：“更高溫意味著(zhù)更多的冷卻空氣，這降低了發(fā)動(dòng)機的總體性能和效率。通過(guò)降低部件的冷卻需求，發(fā)動(dòng)機能夠氣動(dòng)更高效，而且燃油也更高效。由于CMC材料的溫度能力比當前服役的軍民用發(fā)動(dòng)機的傳統鎳基合金要高幾百攝氏度，因此，GE公司的自適應循環(huán)發(fā)動(dòng)機將比傳統發(fā)動(dòng)機更具耐久性?！? 　　自上世紀90年代早期開(kāi)始研發(fā)以來(lái)，GE公司已經(jīng)投入了超過(guò)10億美元開(kāi)展由碳化硅陶瓷纖維和陶瓷樹(shù)脂制成的CMC材料，由GE公司位于特拉華州和北卡羅來(lái)納州的工廠(chǎng)通過(guò)高度復雜的工藝制造，并進(jìn)一步通過(guò)獨有的涂層來(lái)進(jìn)一步增強性能。GE公司位于特拉華州紐瓦克的小型CMC生產(chǎn)工廠(chǎng)制造了用于F414試驗的渦輪部件。GE公司位于北卡羅來(lái)納州阿什維爾的大型生產(chǎn)工廠(chǎng)將生產(chǎn)LEAP發(fā)動(dòng)機的靜子部件。 更多信息請關(guān)注中國復合材料信息網(wǎng) http://www.cnfrp.com