GE航空集团建设美国蓝图,实现CMC材料工业化

中国民用航空网讯:GE航空集团今年(2017年)的CMC(陶瓷基复合材料)原材料使用量将是2007年的20倍左右。

为实现该目标,集团正在建设CMC工业化蓝图。GE航空集团正在创建其整合度最高、也将是首次引入美国的新材料系统,目前项目已进入最后阶段。

到2020年,GE航空集团预计将有超过750名美国员工专门从事CMC业务。

在短短十年中,GE航空集团投资15亿多美元将先进的CMC技术引入市场。除了GE在纽约州尼什卡纳(Niskayuna)设立的全球研发中心,该投资项目还包含四个生产设施:位于俄亥俄州伊文戴尔GE航空集团总部负责开发CMC产品设计的CMC实验室;特拉华州纽瓦克(Newark)的CMC原材料及部件的小批量生产厂;北卡罗来纳州阿什维尔(Asheville)的CMC大批量生产厂,生产包括CFM和LEAP发动机所使用的静子涡轮罩环。如今,GE航空集团为CMC工业化,踏出了重要的一步,在阿拉巴马州亨茨维尔建立大批量原料生产厂。

全面投产时,亨茨维尔厂CMC材料的年产量将达20公吨(20,000公斤)。每台CFM的LEAP发动机约使用一公斤CMC材料。

GE航空集团投资两亿多美元在亨茨维尔将建造两间工厂,共占地100英亩。一间工厂将批量生产碳化硅(SiC)陶瓷纤维,将是美国第一间大批量生产该材料的工厂。该厂得到了来自美国空军研发实验室2190万美元资金的援助,该工厂将大幅度提高美国生产耐2400华氏(1315摄氏度)高温的碳化硅陶瓷纤维的能力。

同园区的另一间GE工厂将使用碳化硅陶瓷纤维来生产CMC部件所需要的单向预浸材料。

“我们在不断取得巨大的进展,”亨茨维尔工厂厂长乔恩·莱福德(Jon Lyford)表示。“工程及建设团队目前工作就绪,将于十月开始安装工艺设备。CMC预浸材料生产设施将于2018年开始试运转。CMC纤维生产设施将按原计划于2019年春开始试运转。”

GE航空集团的亨茨维尔团队现有24名员工,但会快速增长。一旦开始运转,该工厂员工将增加至300名。

“亨茨维尔工厂让很多人兴奋不已,”CMC高级生产经理布莱恩·迪克斯(Brian Dix)表示,“我们的厂址还没选好之前,就有人想来这个批量生产厂工作了,这充分说明人们的期待值有多高。”全球仅有的另一家大规模碳化硅陶瓷纤维生产厂位于日本的富山市,由NGS先进纤维公司运营。NGS公司是日本碳素株式会社、GE及法国赛峰集团于2012年建立的合资公司。美国碳化硅陶瓷纤维厂将从NGS先进纤维公司获取纤维生产技术的许可证。

为满足全球需求不断增长,NGS公司正处于为增加产能而扩张的工厂进行最后认证的阶段。亨茨维尔的碳化硅纤维生产厂将对NGS公司逐步提高的产能起到补充作用。

先进碳化硅纤维公司是GE航空集团下属的一家合资公司,它将把亨茨维尔厂生产的纤维出售给国防部、GE其它的业务集团、赛峰和其它公司外客户。NGS公司的合作伙伴将有机会成为亨茨维尔厂的权益合伙人。

采用CMC的发动机每年将为航空公司机队节省数百万美元。对商用航空公司来说,减少1%的耗油量等于每年减少超过一百万美元的支出。GE航空集团正在开发新一代CMC材料技术,将把燃油效率的改善从1%提高到2%。

二十余年来,GE全球研发中心的科学家们和GE的工业集团一直在开发CMC的商业用途。

由GE航空和法国赛峰飞机发动机公司平股合资的CFM国际公司研发的LEAP发动机是CMC首次被应用到商业喷气发动机的高压涡轮上。LEAP发动机已获得了12,200多台的订单及承诺,已成为GE历史上最畅销的发动机。订单总价值达1700亿美元的LEAP发动机已于去年八月随空客A320neo飞机投入商业运营,并将于今年晚些时候随波音737 MAX正式投入使用。

GE9X发动机的预售量已达到了700台,该数字仍在不断增长。将为波音777MAX提供动力的GE9X发动机将采用5个CMC部件,并计划于2019年开始投入使用。

GE还将CMC部件运用于先进的军用发动机,包括美国陆军ITEP计划使用的GE3000发动机和GE的先进涡轴验证机FATE(未来经济性可行的涡轮发动机项目)。CMC目前正在接受评估,以期为现有的发动机,包括畅销的T700直升机和GEnx发动机提供升级服务。

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