導讀：近日，裝有多個陶瓷基復合材料CMC部件的GEnx發(fā)動機驗證機累計完成了2800個耐久性循環(huán)試驗，GE宣稱一系列測試表明，裝有CMC部件的燃燒室和渦輪表現(xiàn)出了極高的耐久性，試驗結果好于預期。

GE航空集團將陶瓷基復合材料（CMC，ceramic matrix composite）用在GE9X發(fā)動機熱端部件上，正不斷獲得業(yè)內的正面評價。根據發(fā)動機制造商報告，在GEnx發(fā)動機驗證機上的一系列測試表明，裝有與GE9X發(fā)動機相同CMC部件的燃燒室和渦輪在長期服務中表現(xiàn)出令人印象深刻的耐用性。

GE9X發(fā)動機是GE90渦扇發(fā)動機的一個較小變體，但它卻有著最大尺寸的風扇。根據GE航空代表透露：與GE90-115B推力相比，其處于中等水平，未來預計用在波音公司即將推出的777-8X和777-9X飛機上。GE9X發(fā)動機測試定于明年進行，并在2017年進行實際飛行測試，有望在2018年取得適航認證。目前GE9X發(fā)動機的訂單已經將近700臺。

GE航空集團的GE90 / GE9X發(fā)動機項目總經理Bill Millhaem解釋到：“GEnx發(fā)動機驗證機分別在意大利那不勒斯AVIO發(fā)動機試車臺和美俄亥俄州皮布爾斯GE試車臺上累計運行超過2800個耐久性循環(huán)。測試中表明，當發(fā)動機報廢時，CMC部件仍然處于完全正常的嶄新狀態(tài)，這也進一步證實了CMC技術的獨特之處?！?/p>

GE在2014年將投入3億美元用于新的GE9X發(fā)動機技術成熟化測試。測試項目包括通用推進模擬器（UPS）風扇性能測試，以及GEnx發(fā)動機陶瓷基復合材料（CMC）部件測試。

但值得注意的是，GE航空集團已經在航空發(fā)動機中使用了CMC零件。在CFM國際公司（GE合資公司）最新推出的LEAP發(fā)動機中就使用CMC材料作為高壓渦輪罩殼。而GE9X則進一步會擴大了CMC使用范圍到內外燃燒室襯套，高壓渦輪1級和2級的噴嘴（靜葉），以及1級導流罩。

GE9X發(fā)動機的推力級別將達到10萬磅。其主要特性包括：直徑為133英寸的復合材料風扇機匣和16個復合材料風扇葉片；新一代壓比達27：1的11級高壓壓氣機；可提高效率并降低排放的第三代TAPS（雙環(huán)預混旋）燃燒室；以及采用陶瓷基復合材料（CMC）的燃燒室和渦輪。

Bill 表示：“自GE為GEnx發(fā)動機設計新型復合材料風扇葉片到現(xiàn)在已經有十年的時間，碳纖維復合材料在這十年中不斷進步，這讓GE的工程師能夠設計出更薄的GE9X風扇葉片，其強度與我們目前使用的復合材料風扇葉片相當。更少、更薄的葉片將增強氣流并使風扇更輕、更高效，有助于提升GE9X發(fā)動機的整體性能和燃油效率。”GE全球研究中心致力于研發(fā)可商業(yè)應用的CMC更是超過二十年。

GE航空發(fā)動機制造業(yè)稱陶瓷基復合材料是實現(xiàn)GE航空集團技術路線圖的重要途徑，主要是因為CMC的“超輕量級”和耐熱潛能：它的重量只有同等體積金屬合金的三分之一。重量的極大減少，將有利于增加飛機的燃料效率和耐熱性，從而提高發(fā)動機的性能，耐用性和燃料經濟性。

一位研發(fā)人員解釋道：“由于CMC比金屬合金具有更好的耐熱性，這將使得發(fā)動機熱端部件只需要更少的冷卻空氣。這意味著發(fā)動機主流到中的空氣流量將更大，從而提高了發(fā)動機的效率?！?/p>

GE航空集團宣稱CMC在熱端部件的成功應用對航空發(fā)動機具有“突破性”的歷史意義。

此外，GEnx CMC驗證發(fā)動機對GE9X的一些其它材料部件也進行了驗證，包括3D鋁化鈦低壓渦輪葉片和采用先進冷卻回路的高壓渦輪1級葉片。

CMC部件的測試目前仍在進行中。GEnx發(fā)動機驗證機將重新制造，并裝有相同的燃燒器襯套、高壓渦輪1級和2級噴嘴、低壓渦輪鋁化鈦葉片和下一代高壓渦輪1級葉片。而一個裝有CMC部件的燃燒室和高壓渦輪也將在今年10月份開始測試。