GKN使用3D打印技術生產勞斯萊斯發(fā)動機的壓縮機外殼

2021年5月12日，南極熊獲悉，航空航天部件供應商GKN已成功為勞斯萊斯（Rolls-Royce）公司的OEM飛機發(fā)動機提供了內部壓縮機殼——ICC，這個部件完全由3D打印制造而成。

ICC將被應用到勞斯萊斯推出的Ultra Fan發(fā)動機的展出模型中，這一研究屬于歐洲最大的航空科研項目Clean Sky 2的一部分，致力于減少當今飛機發(fā)動機的CO2排放量和噪音水平。Clean Sky 2項目依托于歐盟的Horizo 2020計劃和航空工業(yè)的資金投入，旨在加強該領域的合作關系，同時也促進健康的競爭。

GKN航空航天公司瑞典技術中心副總裁Henrik Runnemalm說：“向Rolls-Royce交付UltraFan發(fā)動機的ICC是一個真正意義上的的里程碑。它代表了Clean Sky 2協(xié)作計劃的成功，我們很高興在ICC的開發(fā)中應用了最新的可持續(xù)性技術。我們?yōu)槌蔀閯谒谷R斯團隊的合作伙伴，以及為未來的這種節(jié)能型航空發(fā)動機做出貢獻而感到非常自豪。”

△UltraFan引擎的ICC，圖片來自GKN

Ultra Fan引擎

勞斯萊斯發(fā)動機產品組合的最新成員是Ultra Fan型發(fā)動機。據報道，與第一代Trent發(fā)動機相比，Ultra Fan的燃油效率提高了25％，具有新的發(fā)動機核心架構。該系統(tǒng)的扇葉直徑為140英寸，曾被描述為實現(xiàn)“可持續(xù)航空旅行”的新途徑。

借助碳——鈦結構的風扇葉片和復合材料的外殼，這款新型發(fā)動機可將飛機的重量減輕多達680公斤。它還配備了全新的齒輪設計，可提供高效的動力，以實現(xiàn)高推力和高旁通率。Rolls-Royce公司計劃在2022年進行一次完整的發(fā)動機地面測試，并將在不久后進行飛行測試。

Rolls-Royce民航公司總裁Chris Cholerton說：“我們的第一臺發(fā)動機概念機——UF001現(xiàn)在已經裝備齊全，我真的很期待看到它的后期生產并可以進行測試。這是全世界都在尋求的一種更具可持續(xù)性的旅行方式，尤其是在COVID-19疫情之后。這也讓我和我們的團隊感到非常自豪，因為我們的工作也是屬于解決方案的一部分。”

△即將推出的勞斯萊斯UltraFan引擎概念圖。圖片來自Rolls-Royce公司

制造UltraFan ICC

作為Clean Sky 2項目和制造展出模型的核心合作伙伴，GKN負責設計和制造ICC構件。關鍵結構被設計在壓縮機殼體之間的位置上，借此將渦流負載向下傳遞到發(fā)動機殼體和推力安裝座上。

盡管大多數(shù)ICC構件是使用傳統(tǒng)的鑄造技術制造的，但其中的一些附接零件卻是通過金屬3D打印制造的。生產過程還包括基于計算機模擬的新型焊接方法、基于空氣動力學優(yōu)化的通氣系統(tǒng)和聲學特性，以及更短的主風道設計。 GKN航空航天公司ICC構件的研發(fā)過程同時還得到了由Vinnova贊助的Ind Demo項目和瑞典的Västra Götaland地區(qū)的支持。

在諸如Ultra Fan發(fā)動機之類的研發(fā)項目中，將增材制造技術用于渦輪發(fā)動機部件的制備也逐漸受到人們的歡迎。今年早些時候，能源技術公司Siemens Energy開發(fā)了一種新型的數(shù)字維修鏈，專門服務于在傳統(tǒng)工藝制造燃氣輪機葉片上進行3D打印的新功能。除了刀片MRO之外，該鏈還旨在提供改進升級，特別是通過在刀片的尖端部位安裝復雜的冷卻通道，用以減小構件出現(xiàn)裂紋和缺陷的風險。

此外，GE Aviation和GE Additive兩個兄弟公司最近也首次推出了4款由3D打印制造的新型燃氣渦輪發(fā)動機零件。事實上，GE公司已擁有一套用于制造引氣轉接蓋的鑄造模具，但若要成本和交貨時間等決定性因素考慮在內的話，他就自然而然地將投資目光從鑄造轉向金屬增材制造了。