據(jù)GE公司官方網(wǎng)站2021年10月12日的消息，GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)使用專門的吸塵設(shè)備在模擬的惡劣環(huán)境中完成了3000多個(gè)循環(huán)的吸塵試驗(yàn)，取得了出色的耐久性試驗(yàn)結(jié)果。灰塵耐久性試驗(yàn)將確保GE公司歷史上銷售最快的高推力發(fā)動(dòng)機(jī)在下一個(gè)十年繼續(xù)為客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。轉(zhuǎn)瞬間，GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)已服役十年，這臺(tái)為“夢(mèng)想”客機(jī)量身打造的引擎，究竟有何獨(dú)到之處？

一、基本情況

通用電氣GEnx（General Electric Next-generation）發(fā)動(dòng)機(jī)是GE航空為波音787和747-8設(shè)計(jì)的一款先進(jìn)的雙轉(zhuǎn)子軸流大涵道渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。GEnx 定位為接替GE 產(chǎn)品線中的CF6發(fā)動(dòng)機(jī)。為滿足21世紀(jì)“綠色航空”的要求，GEnx繼承并發(fā)展了GE公司以往成熟發(fā)動(dòng)機(jī)特別是GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)理念，吸取了GE90研制與使用中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，并且采用了最新先進(jìn)技術(shù)，使得GEnx不僅性能達(dá)到較高的水平，而且大大縮短了研制周期。

主要型號(hào)：GEnx-1B（波音787發(fā)動(dòng)機(jī)之一，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手為羅羅遄達(dá)1000）

GEnx-2B（波音747-8唯一發(fā)動(dòng)機(jī)選擇）

推   力：240-330千牛（介于CF-6與GE90之間）

涵 道 比：9左右

總 壓 比：55左右

性能指標(biāo)：與CF6發(fā)動(dòng)機(jī)相比，油耗和二氧化碳排放量降低15%，排氣溫度裕度提高35%，部件數(shù)量減少30%，在翼壽命延長(zhǎng)30%，噪音降低30%。

二、發(fā)展歷程梳理

2003年春，GEnx研制開始；

2004年，GE推出GEnx-1B參與波音787發(fā)動(dòng)機(jī)競(jìng)標(biāo)；

2005年，GE攬下波音787和747-8的525臺(tái)GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)訂單；

2006年3月19日，GEnx開始進(jìn)行地面試車；

2007年2月22日，GEnx完成首飛試驗(yàn)，在波音747-100上安裝了一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)；

2011年，GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)正式投入使用，為盧森堡貨運(yùn)公司的747-8飛機(jī)提供動(dòng)力；

2012年，首架由GEnx提供動(dòng)力的波音787交付給日航；

2019年，澳大利亞航空公司（Qantas）配裝GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)的一架波音787-9飛機(jī)完成了一項(xiàng)創(chuàng)紀(jì)錄的商業(yè)飛行，從紐約至悉尼全程飛行19小時(shí)16分鐘，飛行航程覆蓋16415千米(10200英里)的陸地和海洋，跨越了15個(gè)時(shí)區(qū)；

2019年11月，第2000臺(tái)GEnx交付，累計(jì)在60家運(yùn)營(yíng)商完成450萬個(gè)飛行周期和2600萬小時(shí)；

2020年，GEnx的累計(jì)銷售量超過2500臺(tái)，一舉成為GE公司史上銷量增速最快的高推力發(fā)動(dòng)機(jī)，得到了客戶的廣泛認(rèn)可；

2021年，完成耐久性試驗(yàn)，驗(yàn)證了多項(xiàng)部件的改進(jìn)效果，取得了新一輪的技術(shù)突破。在十年服役生涯中，GEnx總共搭載了超3.7億名乘客并運(yùn)送了超4600萬噸的貨物。

三、關(guān)鍵技術(shù)分析

GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)使用輕質(zhì)耐用材料和先進(jìn)的設(shè)計(jì)工藝來減輕重量、提高性能并降低維護(hù)成本，使其成為眾多長(zhǎng)途飛行的最佳選擇，創(chuàng)下了大推力商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的銷售記錄。眾多關(guān)鍵技術(shù)共同支撐起低油耗、低污染與低噪聲的設(shè)計(jì)目標(biāo)，歸納總結(jié)如下：

（1）為波音787客機(jī)提供兆瓦級(jí)的電能

傳統(tǒng)大型客機(jī)上，各個(gè)系統(tǒng)大多通過壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，如座艙空調(diào)系統(tǒng)用的高壓空氣是由發(fā)動(dòng)機(jī)高壓壓氣機(jī)后引氣提供的，同時(shí)，液壓系統(tǒng)的高壓液壓泵是由發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)機(jī)匣上的傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的。而波音787采用無引氣架構(gòu)，用交流電的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)與液壓泵，為“準(zhǔn)全電”飛機(jī)，為此，需要由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)大功率的的交流發(fā)電機(jī)，來提供足夠的電能。

傳統(tǒng)客機(jī)每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)，APU驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)，而波音787總共有6個(gè)發(fā)電機(jī)，2臺(tái)GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)4個(gè)發(fā)電機(jī)，提供主要的電能，每個(gè)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為250千瓦，APU驅(qū)動(dòng)2個(gè)二級(jí)發(fā)電機(jī)，每個(gè)發(fā)電功率為225千瓦。如果6個(gè)發(fā)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，總計(jì)可以提供1.45兆瓦的電能，是波音777發(fā)電功率的4倍，相當(dāng)于10個(gè)足球場(chǎng)面積大小的太陽能電池板的發(fā)電能力。

（2）兩大設(shè)計(jì)降低油耗

一是巨大的外涵道和復(fù)合材料風(fēng)扇。GEnx的涵道比為9:1，風(fēng)扇葉片直徑達(dá)到2.8米，通過使用碳纖維復(fù)合材料風(fēng)扇和機(jī)匣降低重量，上一代風(fēng)扇是由鈦合金制成的，鈦合金具有很高的比強(qiáng)度，但是碳纖維的比強(qiáng)度更高，同時(shí)剛性更強(qiáng)。碳纖維復(fù)材風(fēng)扇的直徑更大，厚度更薄，相比于鈦合金風(fēng)扇，新的材料使得風(fēng)扇扇葉數(shù)從22降低到18，最終實(shí)現(xiàn)了15%的減重，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速上限更高。

二是壓氣機(jī)極高的增壓比。GEnx擁有當(dāng)今現(xiàn)役商業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)中最高壓比的壓氣機(jī)，增大壓比，可以最大化利用燃料釋放的能量，渦輪和噴口所轉(zhuǎn)換的能量也越多。GEnx的壓比最高可達(dá)58:1，在壓比提高的同時(shí)，壓氣機(jī)級(jí)數(shù)反而降低了，比CF6減少了4級(jí)。GEnx通過采用三維氣動(dòng)技術(shù)設(shè)計(jì)提高了葉片的性能，并使用一體化加工制造整體葉盤，使得氣動(dòng)效率進(jìn)一步提高。

（3）通過雙環(huán)預(yù)混旋流器（TAPS）燃燒室降低氮氧化物排放

TAPS燃燒室的核心技術(shù)是在保持分區(qū)燃燒優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)引入了創(chuàng)新的預(yù)混概念。為使燃燒室溫度分布因子達(dá)到最優(yōu)并降低NOx排放，GE在燃油噴嘴中運(yùn)用了微觀分層技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)燃燒的平穩(wěn)過渡。因此，空氣和燃油在燃燒室燃燒室之前做到了很好的預(yù)先混合。燃燒室燃油噴嘴的空氣旋流器為3個(gè)，其中1個(gè)用于主混合器的旋流進(jìn)氣，另外兩個(gè)用于副混合器的旋流進(jìn)氣，這是實(shí)現(xiàn)燃油噴嘴微觀分層技術(shù)的關(guān)鍵。TAPS噴嘴中心為引燃火焰，主噴嘴為環(huán)形，產(chǎn)生兩層旋流流動(dòng)，在預(yù)混階段需要大量空氣，來保證貧油燃燒，這個(gè)噴嘴看起來很簡(jiǎn)單，但是需要無數(shù)次模擬和迭代設(shè)計(jì)，逐漸向目標(biāo)靠近，如果沒有最新一代的金屬3D打印技術(shù)，如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)很難被制造出來。經(jīng)過26年的研發(fā)，氮氧化物的排放降低了60%。

TAPS可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)全工況的貧油燃燒，燃燒效率更高，火焰溫度更低，污染排放更低，是一種更為先進(jìn)、結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)潔的燃燒室，代表了現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室工程技術(shù)進(jìn)展的成就與發(fā)展方向。TAPS在LEAP和GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)上得到進(jìn)一步發(fā)展和使用，實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)的貧油燃燒和更低的氮氧化物排放。

（4）巧妙設(shè)計(jì)降低噪音

GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的降低，主要?dú)w功于其標(biāo)志性的外觀設(shè)計(jì)——鋸齒形的噴口。由于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)需要將空氣和燃?xì)鈴膬?nèi)外涵道快速噴出，速度遠(yuǎn)高于外界空氣的流速，與外界空氣的作用會(huì)導(dǎo)致劇烈的摻混，產(chǎn)生巨大的噪音，就像瀑布撞擊到水面。鋸齒噴口用于控制噴出的氣流，讓每個(gè)鋸齒產(chǎn)生小渦，使高溫高速的噴氣與外界空氣混合的更柔和，大幅降低了發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲。

據(jù)GE方面統(tǒng)計(jì)，目前有超過2700 臺(tái)GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)處于服役和訂單狀態(tài)。投入使用僅十年時(shí)間，GEnx的成績(jī)可謂耀眼。在世界商用發(fā)動(dòng)機(jī)三巨頭的競(jìng)爭(zhēng)中，GE憑借大涵道高壓比核心機(jī)、復(fù)合材料和增材制造技術(shù)，依然牢牢占據(jù)市場(chǎng)的半壁江山。從CF6、CFM56到GE90、GEnx，再到LEAP和GE9X，GE的明星產(chǎn)品源源不斷。正如GE航空百年回顧中所提到的那樣，他們將持續(xù)重塑飛行的未來。

來源：全球航空資訊