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賽斯納龐巴迪

GE航空始終如一專注打造優秀航空技術

私人飛機網 更新時間:2019-10-23 11:21:52 來源: 字號:

  從其航空項目于1919年誕生,到今年為止,GE航空正好走過100年的歷史。在這漫長的100年里,GE航空在技術創新方面屢次創下各種“第一”的記錄。創新,已經融入GE航空的企業靈魂,并將繼續保持下去。

  淵源:GE進入航空領域

  GE航空一百周年的傳奇離不開Sanford Moss博士,他于1903年加入GE燃氣輪機部(那時GE還沒有航空業務部),研究離心式壓縮機。無論是燃氣輪機還是航空發動機,如果沒有渦輪增壓器,其推力很難得到提升。

  1917年,NASA的前身——美國國家航空咨詢委員會找到GE,希望GE能為Liberty發動機研發一款渦輪增壓器裝置,使得發動機能夠在高原的環境下推力不減。如果沒有渦輪增壓器,Liberty發動機推力只能達到230馬力,無法助力飛機在高空飛行且提升速度。GE在渦輪增壓以及材料方面有很多獨到的技術,Moss先生接受這個任務后帶領一個團隊開始研發渦輪增壓器。

  首先是到海拔比較高的地方進行地面實驗。1918年,Stanford Moss團隊在一萬四千英尺的Pikes Peak山頂進行實驗,實驗結果證明發動機加裝渦輪增壓器之后確實可以保持與海平面相當的功率。1919年7月12日,裝有GE渦輪增壓器的Liberty發動機在一架法國飛機上進行首飛,到達了一萬六千英尺的高度,并在幾個月后達到三萬英尺的高度,成功地驗證了發動機在高空的能力,同時推力沒有衰減,這也標志著GE正式進入航空領域。

  這是1919年的7月12日,這也是今年是GE進入航空領域100周年的歷史來源。

  貢獻:GE航空研發美國第一臺噴氣式發動機

  GE航空創造了很多的“第一”,包括研發了美國第一臺噴氣式發動機。在第二次世界大戰期間,德國已經研發了第一臺裝有噴氣發動機的戰斗機,但還在實驗階段,沒有正式投入戰爭。真正投入使用的,是1941年5月由英國Frank Whittle研發的渦輪噴氣發動機。

  美國空軍參謀長在英國觀摩噴氣式發動機后,認為美國非常有必要研發帶有噴氣式發動機的戰斗機,這樣才能夠在戰斗中取得優勢。由于GE在渦輪增壓器以及壓縮方面有很多獨到的技術,美國空軍選擇了委托GE研發噴氣式發動機,并建議GE跟英國的Frank Whittle先生合作——因為英國和美國屬于戰略合作伙伴。GE的Donald Warner先生負責領導研發團隊,由于這在當時是一個絕密的計劃,這個工作團隊還獲得了“The Hush-Hush Boys”的別稱。他們借鑒了Frank Whittle設計的英國發動機,對發動機渦輪、材料、葉片進行改進,而且加裝了自動控制系統,使得Whittle設計的發動機的功能、推力、耐久性以及可靠性得到進一步加強。

  1942年4月18日的地面實驗非常成功,之后在1942年10月1日,GE把兩臺噴氣式發動機裝在貝爾飛機公司制造的XP-59A飛機上,進行了非常成功的首飛。由于這在當時屬于絕密計劃,所以飛機停在地面的時候,還在飛機前口裝上渦輪螺旋槳,且飛行員在飛行時還戴著大猩猩面具。因此,有一次美國陸軍的人員看到一架飛機沒有螺旋槳,由一個“大猩猩”駕駛在低空高速飛過去,感到非常驚訝。至此,美國第一臺噴氣發動機誕生。

  傳奇:紐曼帶領GE航空發明超兩倍音速發動機

  談起GE航空100年歷史,繞不開一位叫做Gerhard Neumann(紐曼)的GE傳奇人物。他是一個德國猶太人,1917年出生于德國法蘭克福。德國要求學習工程技術的人員,必須做2-3年的學徒、技工、鉗工等等。紐曼先生16歲就開始做學徒,他的導師也是最權威的,對紐曼要求非常苛刻,正是因為這種嚴謹的精神使得紐曼在工程領域里有很好的鉆研品行。

  大學畢業之后,紐曼前往香港。當時德國在香港銷售飛機、發動機等產品,而紐曼主要負責這方面的維護。二戰爆發后,英國對德宣戰,紐曼作為德國人并且工作涉及飛機發動機領域,在香港被英國人逮捕了。當時他面臨兩種選擇,一種方式是被遣回德國,一種是離開香港到別的地方繼續工作。紐曼選擇離開香港到昆明,并在昆明結識了美國空軍中國顧問團的負責人陳納德。陳納德很賞識紐曼的航空發動機技術,便邀請他成為顧問團的一員。

  1941年,紐曼加入陳納德組建的中國空軍美國志愿者援華航空隊,即非常知名的“飛虎隊”,成為一名機械師。紐曼先生曾表示,雖然這個決定非常草率,但他從來沒有后悔過。通過在飛虎隊的多年工作,紐曼對P-40戰斗機了如指掌,幾乎沒有能難倒他的問題;此外他的中文水平也進步迅速,可以完成所有的翻譯工作。當時日本的零式戰斗機也曾被飛虎隊打下若干架,他把各個飛機部件拆下來組裝成一個可以飛行的零式戰斗機。1948年3月,他來到美國,經過幾位專家推薦加入GE航空部門。

  40年代到50年代初,紐曼領導GE研發人員發明了可調靜子葉片(VSV)。VSV可調節進入發動機的空氣,避免喘振同時提高發動機效率。他參與研發的J79發動機也是第一款安裝VSV的發動機,安裝了該發動機的F104戰斗機,在飛行測試中達到了兩倍音速的速度,在當時的航空業幾乎難以置信。

  紐曼在GE的突出貢獻,不僅僅是作為技術專家、工程師,同時他也是GE航空卓有成就的領導人,在辛辛那提GE航空的總部,有一條以他的名字命名的“紐曼路”。

  創新:GE航空不斷推出先進發動機產品

  GE航空在百年歷史里有很多的技術創新和技術研發。GE90是第一臺采用復合材料制作葉片的發動機,由碳纖維和環氧樹脂制成,前沿包裹鈦合金。復合材料最大優勢是抗疲勞、抗腐蝕、重量輕,為了更好地抗擊飛鳥和外來異物的沖擊,其前緣部分特別加裝了鈦合金包邊。

  GEnx是全世界第一款在風扇葉片及風扇單元體都采用復合材料的發動機,不僅重量減輕,油耗跟上一代的寬體機發動機,比如CF6,相比節省15%;在波音787上跟競品相比,油耗節省2-2.5%,僅在這一項上就為航空公司節省更多的費用。GEnx已獲得兩千五百臺訂單,其中一千三百多臺已經投入使用,主要安裝在787和747-8上。第一臺裝有GEnx發動機的787在2013年進入南航,目前中國運營787的7家航空公司中,6家選用的都是GEnx發動機。比如南航最早的10架787-8,以及后續租的26架,共36架787選用GEnx;海航最早訂了10架787-8,后來又增加了34架,也是選用GEnx;還有廈門航空6架787-8和8架787-9,選擇GEnx;還有東航15架787-9和均瑤10架787-9也選用了GE的發動機。由此可見,GEnx是經過驗證的非常成功的一款發動機。

  LEAP發動機:空客320neo采用LEAP-1A發動機,737MAX采用的是LEAP-1B發動機,C919采用的是LEAP-1C發動機——三款現代最先進的窄體機都采用LEAP發動機。LEAP在320neo上目前市場份額近60%,而在中國有近70%的市場份額。LEAP發動機采用了很多獨到的技術,比如將陶瓷基復合材料(CMC)用在高壓渦輪的部件上;采用了增材制造打印的燃油噴嘴;此外LEAP發動機的風扇葉片和機匣都采用復合材料。截至目前,LEAP發動機獲得的確認訂單已達一萬八千多臺,LEAP發動機也是有史以來產量增長速度最快的航空發動機。2016年生產110臺,2017年達到550臺,今年將交付近1800臺,明年預計將達到2000臺。CFM56發動機從第一臺發動機生產到每年生產兩千臺花了30年的時間,而LEAP發動機達到這一數據只用了三年時間。同時,LEAP發動機在使用過程中也深受航空公司喜愛,目前LEAP-1A發動機在中國的空停率為0。

  GE9X是為波音777X飛機研發的,這也是目前尺寸最大的發動機,風扇直徑約3.4米。GE9X最高的推力達到13萬4千多磅,超過了此前GE90在實驗時達到的12萬7千多磅最大推力,創造了全球最大推力的民用發動機吉尼斯世界記錄。GE9X也采用了很多新技術,例如因CMC材料在LEAP發動機上經過驗證,所以開始大量應用在GE9X上,不僅燃燒室部件采用CMC材料,其高壓渦輪靜子葉片也首次采用CMC材料。GE9X將于今年底到明年早些時候完成實驗取證,將交付給客戶。

  結緣:GE航空深耕中國市場

  GE航空集團實際上是1980年進入中國的,主要以零配件采購為主。第一架由CFM56-3發動機提供動力的737最早交付給云南航空公司,標志著GE航空集團正式進入中國。到目前為止,GE航空在中國有60多家航空公司客戶,五千八百臺裝機發動機,同時獲得訂單約四千臺左右。據GE航空預測,到2025年中國的裝機發動機將達到一萬臺。

  上海是GE航空在中國的總部,擁有全球機隊支援中心,這是除辛辛那提之外GE航空在全球的第二個機隊支援中心。兩個全球支援中心分別承擔每天12小時的實時監控任務,監控全球飛行的近三萬六千臺發動機,如果有任何警報會通知航空公司提前做好準備。

  GE航空與國航合資建立了四川國際航空發動機修理維修公司,對CFM56和 LEAP發動機進行維修。同時,GE航空和太古也合資成立了一個專門維修GE90發動機的維修公司。

  2019年GE航空的整體業務進展非常順利,在巴黎航展上跟長龍航空及多彩貴州航空均簽訂了LEAP-1A發動機的包修協議。

  此外由CF34提供動力的ARJ21,正在不斷地交付給成都航空和天驕航空,目前已經交付了15架。LEAP-1C作為C919的動力裝置,CFM已經支持完成了4架飛機的試飛工作,今年預計共有6架C919進行飛行實驗。

  此外,珠海摩天宇不久前建立起LEAP發動機的快修能力。未來除四川國際航空發動機修理維修公司,珠海摩天宇也會具備LEAP-1A和-1B的大修能力。

  GE航空為中國民航以及中國航空工業提供了眾多人才培養項目。過去十幾年來,GE航空為各航空公司及中航工業的一萬多名人員提供綠帶六西格瑪的培訓,幫助他們進一步改進流程。GE航空與廣漢飛行學院也有合作,建立了航空發動機維修培訓中心。23年來,GE航空為東南亞以及中國航空公司培養了一萬四千名航線維護工程師。此外,GE航空跟東航的高管培訓項目,已進行了17年,今年是第18年,有一千名東航中高管參與了GE管理培訓。

  GE航空持續為民航局提供適航審定高管培訓,截至目前共培訓了三百多人。GE航空與中國商飛和昂際航電建立了一個全球民用航空人才培養計劃,現在已經完成兩期,今年預計會有第三期畢業,共培養了28名學員。近期GE航空與中國商飛達成共識,將會繼續進行第四期全球工程技術人員的培訓項目。

  GE航空集團在中國擁有一支180余人的強大工程團隊,具備發動機全生命周期的工程支持服務能力。團隊成立十幾年來為國產民機項目發展、航空制造業能力升級和航空公司高效安全運行提供了全面技術支持。

  未來: GE航空將續寫下一個百年輝煌

  光榮屬于過去,在迎來下一個百年之際,GE航空已做好充分準備,將要續寫下一個百年輝煌。

  GE航空集團首席市場營銷官Bill Brown表示,GE在研發技術時總是圍繞一個明確的目標,而不是為技術而技術。他指出,GE航空在未來將會圍繞三大領域進行技術研發:先進的空氣動力學、材料技術和發動機的架構。

  Brown還稱,雖然預計短期內不會投入商用,但GE航空已著手研發燃料電池和全電動技術;GE航空在材料領域也有廣泛深入的研究,包括陶瓷基復合材料的應用;GE航空對空氣動力學的研究也在繼續,持續的空氣動力學可以改進產品性能,將其提升到新的水平。

  GE全球副總裁兼GE航空集團大中華區總裁向偉明表示,技術變革通常每十年、十五年將迎來一個跨越式的進步,也許十五年之后技術又將全新的階段。隨著時間不斷地演變,相信GE航空將會繼續在技術領域保持領先地位。

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