目前,在航空航天領(lǐng)域3D打印最大的應(yīng)用案例就要數(shù)GE的3D打印飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴了,GE為此收購了兩家金屬3D打印公司Concept Laser和rcam,并且采購了幾百臺金屬3D打印機(jī)日夜不停的打印,每年要生產(chǎn)40000個(gè)3D打印燃油噴嘴。嘗到甜頭之后,GE已經(jīng)開始對整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行3D打印重新設(shè)計(jì)制造,并取得了非常好的成果。
近日,中國在這方面終于也有了突破性的進(jìn)展。據(jù)工信部官網(wǎng)2017年12月29日消息,我國首臺大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)(CJ-1000AX)首臺整機(jī)于12月25日在上海完成裝配,同一天,該發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)在上海實(shí)現(xiàn)100%設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。首臺驗(yàn)證機(jī)突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),包括3D打印的燃燒室燃油噴嘴等。
大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)(CJ-1000AX)首臺整機(jī)在上海完成裝配,標(biāo)志我國首個(gè)民用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)驗(yàn)證平臺已經(jīng)建立,將為后續(xù)研制工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
CJ-1000AX由中國航發(fā)集團(tuán)商發(fā)公司負(fù)責(zé)研制,直徑1.95米,長3.29米。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、試制難度大,包含風(fēng)扇/增壓級、核心機(jī)、低壓渦輪和附件傳動(dòng)機(jī)匣裝置,由近35000個(gè)零組件組成。
中國航發(fā)集團(tuán)商發(fā)公司采用“主制造商-供應(yīng)商”研制模式,聯(lián)合24家單位參與試制工作,先后突破了鈦合金寬弦高空心率風(fēng)扇葉片、鋁合金大型薄壁風(fēng)扇包容機(jī)匣、3D打印燃燒室燃油噴嘴等多項(xiàng)試制關(guān)鍵技術(shù),同時(shí)也攻克了大直徑、長軸類單元體水平裝配技術(shù)難關(guān),歷史18個(gè)月完成首臺整機(jī)試制、裝配。
此外,工信部網(wǎng)站同日報(bào)道,25日,大型客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)(CJ-1000AX)核心機(jī)在上海實(shí)現(xiàn)100%設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),為后續(xù)開展深入試驗(yàn)驗(yàn)證提供了有力支撐。
核心機(jī)由高壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪及相關(guān)系統(tǒng)組成,實(shí)際工作的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速極高,其技術(shù)復(fù)雜程度和難度代表著機(jī)械領(lǐng)域的最高水平。核心機(jī)試驗(yàn)主要目的是驗(yàn)證各部件及相關(guān)系統(tǒng)的性能、功能和匹配性,提前暴露問題,降低整機(jī)研制風(fēng)險(xiǎn)。
本次核心機(jī)試驗(yàn)歷時(shí)39天,累計(jì)試車46次,初步驗(yàn)證了核心機(jī)各部件及相關(guān)系統(tǒng)的性能、功能和匹配性,同時(shí)也驗(yàn)證了壓氣機(jī)分塊預(yù)估、燃燒室點(diǎn)火預(yù)測、渦輪工作狀態(tài)分析和國內(nèi)首次開發(fā)的“骨架特性”性能仿真模型等技術(shù),有效補(bǔ)充和豐富了核心機(jī)的研制體系。
據(jù)微信公號“兩機(jī)動(dòng)力控制”介紹,國外航空媒體Flightglobal認(rèn)為,CJ-1000發(fā)動(dòng)機(jī)的成功將對CFM國際公司(美國GE和法國賽峰的合資公司)的LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)造成商業(yè)沖擊,目前LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)是C919發(fā)動(dòng)機(jī)的唯一動(dòng)力引擎。
此外,從外形上來看,CJ-1000AX的直徑為1.95米(76.8英寸),長度為3.29米(10.7英尺)。相比之下,Leap-1C的1.98米直徑和3.32米長。CJ-1000AX較短的長度很可能是因?yàn)榕cLeap-1C相比,CJ-1000AX在低壓渦輪機(jī)中使用一級旋轉(zhuǎn)葉片的設(shè)計(jì)的原因,因此CJ-1000AX的低壓渦輪為6級,而Leap-1C發(fā)動(dòng)機(jī)為7級。
Flightglobal還認(rèn)為,中國在商用發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用上與西方還有較大差距,比較典型的是CJ-1000A在風(fēng)扇系統(tǒng)上,既沒有采用類似美國普惠公司的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu),也沒有CFM公司使用的碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇葉片,而是采用英國羅羅式的空心鈦合金寬弦風(fēng)扇葉片。
發(fā)動(dòng)機(jī)一直是制約我國航空工業(yè)發(fā)展的主要瓶頸,也是國家發(fā)展大型客機(jī)的短板,如果不能解決“中國心”的問題,我國的航空工業(yè)就談不上是一個(gè)完整的、獨(dú)立自主的體系。因此,我國在啟動(dòng)大型客機(jī)項(xiàng)目后不久,就成立了中航商用發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司,致力于為國產(chǎn)客機(jī)研制動(dòng)力系統(tǒng)。
據(jù)《大飛機(jī)》雜志此前報(bào)道,在2014年中國航空推進(jìn)技術(shù)高峰論壇上,中航商發(fā)設(shè)計(jì)研發(fā)中心高級專家倪金剛向參會(huì)代表介紹了目前國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制進(jìn)展。
倪金剛表示,公司正在研制CJ-1000AX驗(yàn)證機(jī),目前的計(jì)劃是在2018年完成驗(yàn)證機(jī)的研制和試車工作,并同步開展部件、系統(tǒng)、工藝、材料等技術(shù)的多輪持續(xù)改進(jìn),以確保發(fā)動(dòng)機(jī)滿足C919大型客機(jī)的技術(shù)要求。如果進(jìn)展順利,CJ1000-A發(fā)動(dòng)機(jī)將于2022年裝備C919大型客機(jī),到2026年,CJ1000-B發(fā)動(dòng)機(jī)將裝備C919延程型客機(jī)。
在系列化發(fā)展和適航取證方面,中航商發(fā)計(jì)劃用于窄體客機(jī)的CJ-1000系列于2018年實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證機(jī)達(dá)標(biāo),2022~2025年完成適航取證;用于寬體客機(jī)的CJ-2000系列計(jì)劃2020年完成技術(shù)預(yù)研,2022年完成試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)達(dá)標(biāo),2025~2030年完成適航取證。而針對小型支線客機(jī)的CJ-500系列,倪金剛表示,由于目前的市場需求量有限,因此短期內(nèi)不會(huì)啟動(dòng)。
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