HA级燃机在全球已收获100多台订单

国际金属加工网 2020年11月19日

01

“三届元老”通用电气(GE),每年都会给进博会带来惊喜,今年将创下“三大首展,两款首发”纪录,涵盖航发、燃机和数字医疗领域。其中,在中国首展的9HA燃气轮机,是GE集团当前在50赫兹市场上最大、最高效,增长速度最快的燃机。

目前,HA级燃机在全球已收获100多台订单。而今年9月,中国首台9HA燃机于天津华电军粮城成功点火,并将于今年底正式投运。

在燃气轮机旁,代号LEAP的航发是GE的“重头戏”。这台1:1的航发模型看起来复杂而精致,是GE和赛峰集团合资公司CFM国际的明星产品。

LEAP飞机发动机

有趣的是,CFM国际的名字源自两家股东两个成功的发动机型号:GE的CF6发动机和赛峰的M56发动机。

此外,GE集团还将70年代到现在的三款发动机(CF6、GE90和LEAP)风扇叶片实物,带到了进博会现场,借此展示其在材料和空气动力学方面的持续创新。

在进博会期间,GE集团也收获颇丰。11月5日,即进博会开幕首日,CFM国际就与东方航空和浙江长龙航空签署了采购协议。

当天上午,CFM与东方航空签署为期12年的LEAP-1A发动机小时包修协议,及6台备发采购,以支持东航36架A320neo机队的平稳运营。

下午,CFM又与浙江长龙航空签署覆盖12年飞机租期的LEAP-1A发动机维修保障协议,及4台备发采购,以保障未来引进的19架A320系列飞机。

到了第二天,珠海摩天宇航空发动机维修公司也向CFM采购了航材,并将向GE航空集团送修其发动机零部

而在发电领域,GE还与哈尔滨电气集团签订合同,将为广东省能源集团旗下的东莞宁洲电厂提供3台9HA.02燃气轮机,而哈尔滨电则将提供汽轮机、发电机及所有辅助设备。

在上届进博会上,GE与CFM国际与国内多家航空公司和飞机制造商,签署了总金额超过18.6亿美元(123亿人民币)的各项协议。据估算,今年同样可能达到及超越这一数值。

02

从各项展品来看,LEAP发动机是GE集团在进博会协议采购额最高的设备。那么,这款备受关注的产品,有哪些技术方面的优势?

首先,LEAP是一款高涵道比的涡扇发动机,采用了独一无二、行业首创的全集成推进系统(IPS)。

其次,较前一代航发相比,LEAP结合GE及赛峰发动机公司最先进技术,使燃油效率提升15%,二氧化碳排放率降低15%,所驱动飞机噪音较少达75%。

在氮氧化物排放量方面,LEAP发动机比国际民用航空组织CEAP6标准的要求还低50%。

另外,LEAP采用的新技术沿袭了CFM一贯的高可靠性、高资产利用率,并进一步延长了发动机在役时间,同时保持较低的维护成本。

LEAP发动机上述性能提升,几乎都有精细的数据分析作为支持。这使CFM能够在整个产品生命周期内,提供定制化的、可预见性的维护服务。

与此同时,LEAP发动机也采用了一些业界公认的先进技术,其中包括:

3-D碳纤维复合材料风扇叶片和机匣。首次采用复合材料的LEAP发动机,比金属材料减轻了1000多磅,而且仅使用18片风扇叶片,数量大幅减少。

第4代三维空气动力学设计。LEAP发动机的高压压气机叶片便采用了此设计,共有10级高压压气机转子叶片,增压比达到了22:1的惊人效果。

3D打印燃料喷嘴的双环形预旋(TAPS)燃烧室设计。这项技术能降低燃烧峰值温度、燃油消耗率及氮氧化物排量,同时提高燃烧效率和保护下游的涡轮叶片。

此外,LEAP的领先技术还有:采用陶瓷基复合材料的高压涡轮复合罩壳、轻重量铝化钛叶片的低压涡轮,以及独特的碎屑抑制系统等。

整体上,LEAP在引入各项全新技术同时,还大量借鉴应用GE90、GEnx和CFM56发动机上成熟的经验及技术,是CFM国际目前技术最先进的产品。

据CFM国际CEO梅思特表述,以LEAP发动机为动力的飞机,其飞行率达到了可用天数的95%。这对于一款新发动机来说前所未有。

03

“LEAP发动机投入商业运营,是CFM公司历史上最为成功的。”梅思特曾说。那么,LEAP发动机是如何诞生和发展的呢?

长期以来,全球航发市场基本由美国的GE、普拉特•惠特尼和英国的罗尔斯•罗伊斯及旗下合资公司垄断。而为了应对行业技术和市场的变革,GE开始在CFM国际上押注转型。

早在2007年,GE与CFM国际就开始着手开发燃油效率更高的新型航空发动机。这是LEAP发动机诞生的起点。

经过多次反复试验,GE终于成功设计出在高效航发燃烧室中能够喷射燃料的燃油喷嘴。接着,研发团队又经过18个月努力,使发动机的一半零部件实现3D打印制造。

这其中,由于有300个零件使用3D打印技术,LEAP发动机的重量减轻了40%,制造成本下降了60%,同时生产工作量也得以大幅减少。

GE率先将增材制造的部件引入到喷气推进系统后,继续加大了布局。2016年,其不仅创建GE增材制造集团,并且控股业内领先的瑞典ARCAM AB公司、德国Concept Laser公司。

通过这些年不断加大投入,GE在技术上实现了很多新的突破。例如,LEAP发动机是首款采用由CMC(陶瓷基复合材料)制成的复杂热端部件的商用发动机。

为满足CMC部件的大量需求,GE创建了美国第一条从研发机构到原材料工厂再到最终产品的CMC集成化供应链,在美国亚拉巴马州和卡罗来纳州建立相关工厂。

由于GE本已在航发领域占据垄断优势,含着“金钥匙”和各项新技术出身的LEAP发动机,自然很容易获得市场的青睐或追捧。

2016年8月2日,以LEAP发动机为动力的首次商业飞行,是由土耳其飞马航空公司执飞伊斯坦布尔至安塔利亚航线,执飞飞机为空客的A320neo。

此后,LEAP开始“跨越式”发展。2017年6月,在巴黎航展上,GE及CFM国际宣布了超过310亿美元(约2067亿元人民币)的订单,LEAP的总订单数已超过14000台。

而目前,CFM国际收到的LEAP发动机确认订单已超过18000台,成为最为畅销的窄体机发动机。其中,中国商飞确认的C919订单共计815架,即1630台发动机。

04

具体而言,LEAP发动机有1A、1B和1C三种型号,分别供货给欧盟空客的A320系列、美国波音的B737MAX和中国商飞的C919民航客机。

中国商飞与LEAP的“触电”早有迹可循。2009年12月,中国商飞选择了LEAP-1C发动机,作为150座级C919飞机的唯一西方产发动机,由此正式启动了LEAP发动机项目。

通过中标备受关注的C919项目,CFM开启了与中国航空工业合作的新篇章。为C919提供动力的LEAP-1C发动机,是CFM国际唯一一款采用全集成推进系统的产品。

中国商飞提供的发动机吊挂、奈赛公司开发的短舱和反推装置,与LEAP-1C一起被设计为相互连接的整体系统,将实现更好的空气动力学特性,同时重量更轻、更易于维护。

2014年末,首台LEAP-1C发动机在经过改装的波音747飞行试验平台上,成功完成了首飞。这次飞行测试项目,包括发动机的操作性能、喘振裕度、排放和噪音指标等。

在首架C919飞机总装下线后,2016年11月,LEAP-1C于上海中国商飞的生产基地首次点火成功,并在地面慢车功率状态下运行了十分钟。

接着,2017年5月5日,以LEAP-1C集成推进系统为动力的C919飞机,成功完成了历时79分钟的首飞。“这是一个史诗般的时刻。”无论是对CFM国际,还是中国商飞而言。

目前,经过多轮试飞后,C919将进入型号合格审定试飞阶段。据了解,GE与CFM国际正与C919的制造商中国商飞团队积极合作,全力推进C919的试飞取证。

自今年2月初中国商飞复工后,GE第一时间派出了C919试飞团队,驾车10小时赶赴东营试飞现场,支持其完成了C919的空中推力确认(IFTD)测试。

此外,售后服务网络的完备,也是发动机稳定性和可靠性的重要支撑。为支持中国市场LEAP发动机的快速增长,GE和CFM一直在不断拓展其售后服务网络。

目前,四川航空发动机维修公司和珠海摩天宇都已具备LEAP发动机的快修能力。此外,四川广汉航空发动机维修培训中心,也可为LEAP全系发动机提供维修培训项目。

为了支持不断增长的发动机机队,GE集团还在上海建立了机队支援中心。这是GE在美国以外唯一一个全球机队支持中心,可为运营商提供全天候的技术和远程诊断监控支持。

05

除了为国产大飞机C919提供动力,目前已经飞上天空的国产支线飞机ARJ21的发动机,也是来自GE的CF34-10A发动机。

今年以来,尽管受疫情影响,但ARJ21飞机的交付进展可谓十分稳定。4月23日,疫情复工后的第一架ARJ21飞机交付成都航空;5月1日,又一架ARJ21飞机交付天骄航空。

5月15日,ARJ21飞机在其第三家运营商江西航空顺利首航;6月28日,ARJ21飞机正式交付国航、东航和南航,目前国航和南航已经分别接收了两架ARJ21飞机。

但最初,ARJ21飞机差点与CF34-10A发动机“失之交臂”。2002年,GE参与ARJ21发动机选型的竞标,比竞争对手晚了一年半的时间。

但是,通过阐释相多方面的设计理念和技术优势后,GE专门为ARJ21飞机提供的CF34-10A发动机,最终“后来居上”。

相比其他竞品发动机,CF34-10A在推力上有余度,可以满足ARJ21的高原要求,同时可以进一步降低维修成本,并且为飞机后期的改型留出充足的空间。

此外,CF34系列有庞巴迪和巴航工业支线飞机过去十多年的运营稳定性经验,很多航材可以实现共享。同时,GE在助力商飞商务推进和相关培训方面,也做了不少工作。

通过ARJ21项目,GE与中国商飞建立了紧密合作关系,以及经验丰富的本地工程和支持团队。而这也为C919项目等合作奠定更坚实的基础。

目前,GE集团已向中国引入其全系列民航发动机产品,其中包括支线机发动机CF34,窄体机发动机CFM56系列及其继任LEAP,以及宽体机发动机的GE90和GEnx。

GE和CFM国际已有6000多台在翼发动机,为中国60余家航空公司的安全运营保驾护航。其中,中国有9家航空公司在运营由LEAP-1A提供动力的150余架A320neo。

而在C919试飞取证工作加紧推进同时,中俄宽体飞机CR929的发动机竞标也在按照中国商飞的节奏推进,GE集团参与竞标的是GEnx发动机。

当前,GEnx发动机主要为波音787飞机和747-8飞机提供动力,自项目推出以来已累计销售超过2500台,是GE历史上销售最快的高推力发动机。

在中国,GEnx发动机更是为90%以上的波音787飞机提供动力。其中在中国运营波音787的7家航空公司中,有6家都选用了GEnx发动机。

结语

今年是GE航空进入中国40周年,同时也是CFM国际进入中国35周年。依托改革开放,他们在中国经历了飞速发展,并与国内航空集团及飞机制造商展开了深度合作。

中国一直以来都是GE的重要战略市场,是除美国以外的最大单一国家市场。而如今,进博会为全球开放贸易打开了大门,有效促进了GE及CFM国际的进一步发展。

随着中国经济的转型升级,城镇化所带来的航空等领域需求正与日俱增。在可以预见的将来,中国将成为全球航空需求最大的市场。因此,GE及CFM国际势必将继续加码中国市场。

但也要注意的一件事是,C919项目在系统和设备招标时,政策鼓励国内外企业成立合资公司,并且优先选择合资公司的产品,以推动国内航空相关领域的技术和产业进步。

然而,CFM国际在参与招标过程中,并不愿意成立合资公司转让相关技术。这与绝大部分外资企业的态度不同。因此,2011年,中国航空发动机公司开始负责自主攻坚研发。

首台装配好的CJ-1000AX整机

到2017年底,中航商发CJ1000发动机首台整机在上海完成装备;2018年5月,第一次点火启动成功,核心转速达到设计要求。据估算,CJ1000大约还要5年左右时间可批量生产。

不过,鉴于美国政府此前曾计划制裁GE对华出口航发,以及阻止中国企业收购乌克兰航发巨头马达西奇公司,国产航发势必需要加快攻坚研制。万一美国真扼制中国航发了呢?


(微信号:guanchacaijing,微信公众号:科工力量)

声明:本网站所收集的部分公开资料来源于互联网,转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传,对此类作品本站仅提供交流平台,不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请第一时间告知,我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容,以保证您的权益!联系电话:010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。

网友评论 匿名:
雄克
欧特克

编辑推荐

您关注的品牌

您关注的主题

猜您喜欢

分享到

相关主题