摘要 近日,GE航空集團在阿拉巴馬州亨茨維爾的2個新材料工廠已經進入最后階段,這2個工廠占地100公頃,其中一個工廠用于生產可耐溫超過1300攝氏度的碳化硅陶瓷纖維材料,這也是美國第一個...
近日,GE航空集團在阿拉巴馬州亨茨維爾的2個新材料工廠已經進入最后階段,這2個工廠占地100公頃,其中一個工廠用于生產可耐溫超過1300攝氏度的碳化硅陶瓷纖維材料,這也是美國第一個大規模生產該材料的工廠,整個投資超過2億美元,其中美國空軍研究實驗室第三辦公室提供的2190萬美元資金支持。在同一園區的另一個工廠則負責使用這些碳化硅陶瓷纖維制造非定向CMC坯帶,用于制造CMC部件
亨茨維爾工廠主管喬恩-福特表示:“我們取得了巨大的進步,工程和建設團隊正準備在10月份之前開始安裝加工設備,CMC預浸料工廠預計在2018年夏季完成,CMC纖維工廠則計劃在2019年春季完成。”
一旦完全投產,亨茨維爾工廠每年將生產高達20噸的CMC材料,而一臺CFM LEAP發動機使用的CMC材料才大約1公斤。
然而,目前GE航空集團的亨茨維爾團隊還只有24名員工,但正在擴招中,一旦完全投產,這些工廠將需要雇用多達300人。
另外一個唯一大規模生產碳化硅陶瓷纖維的工廠在日本富山市,由日本NGS先進纖維公司運營。該合資公司成立于2012年,日本碳素公司占股50%,GE公司占股25%,法國賽峰占股25%。而亨茨維爾的GE材料工廠將獲得并使用日本NGS先進纖維公司的授權技術。
日本NGS先進纖維公司也正在日本建立第二家工廠,以提高產能,以滿足日益增長的需求,亨茨維爾的GE工廠將補充日本碳素公司產能的不足。
此外,一旦亨茨維爾工廠投產后,生產的碳化硅陶瓷纖維還將出售給美國國防部、美國能源部、GE公司、賽峰集團和其他受到美國法規允許的國外客戶,日本碳素公司業將有機會成為亨茨維爾工廠股權的合作伙伴。
先進的CMC材料正在給航空發動機帶來的革命,對于航空發動機來說,1%的燃料消耗減少意味著航空公司每年可節省100多萬美元。而GE航空公司生產的下一代CMC材料技術,能夠提高燃油效率1%~2%。
由于CMC材料只有金屬合金密度的三分之一,這些重量超輕的CMC部件降低整個發動機的重量。此外,它們的耐溫性能大大提升了發動機的耐用性和燃油經濟性。CMC在高溫下,遠比金屬合金耐磨,這也將使得航空發動機熱端部件需要的冷卻空氣減少,從而使得用于做功的空氣流量增加,發動機效率提高。
20多年來,GE全球研究中心的科學家和GE工業部門一直致力于研發可應用于商業的CMC材料。
CFM國際公司旗下的LEAP發動機是世界上第一個在高壓渦輪機部分使用CMC材料的民用航空發動機,而CFM國際公司又是GE和法國賽峰集團50/50的合資公司。憑借著超過12,200臺的發動機訂單和承諾,它已經是GE歷史上最暢銷的發動機,目前積壓訂單總價值更是超過了1700億美元。LEAP發動機于去年8月已經在空客A320neo客機上服役,并計劃在今年晚些時候跟隨波音737 MAX進入商業運營。
此外,GE 9X發動機的銷售也超過了700臺,該發動機上包含5個CMC部件,將在2019年開始為波音777MAX客機提供動力。
GE還將CMC部件應用在了先進的軍用發動機上,包括用于美國陸軍ITEP計劃的GE3000發動機,以及GE的FATE(Future Affordable Turbine Engine)計劃中的先進渦軸發動機驗證機中。
GE甚至還計劃將CMC應用到現有發動機的升級改造中,包括非常受歡迎的T700直升機和GEnx發動機,目前正在評估中。
GE航空集團今年使用的CMC材料數量將是2007年的大約20倍。到2020年,GE航空公司預計將有超過750名美國員工致力于其CMC產業。