據(jù)GE公司官方網站2021年10月12日的消息，GEnx發(fā)動機使用專門的吸塵設備在模擬的惡劣環(huán)境中完成了3000多個循環(huán)的吸塵試驗，取得了出色的耐久性試驗結果?；覊m耐久性試驗將確保GE公司歷史上銷售最快的高推力發(fā)動機在下一個十年繼續(xù)為客戶提供優(yōu)質的服務。轉瞬間，GEnx發(fā)動機已服役十年，這臺為“夢想”客機量身打造的引擎，究竟有何獨到之處？

一、基本情況

通用電氣GEnx（General Electric Next-generation）發(fā)動機是GE航空為波音787和747-8設計的一款先進的雙轉子軸流大涵道渦輪風扇發(fā)動機。GEnx 定位為接替GE 產品線中的CF6發(fā)動機。為滿足21世紀“綠色航空”的要求，GEnx繼承并發(fā)展了GE公司以往成熟發(fā)動機特別是GE90發(fā)動機的設計理念，吸取了GE90研制與使用中的經驗與教訓，并且采用了最新先進技術，使得GEnx不僅性能達到較高的水平，而且大大縮短了研制周期。

主要型號：GEnx-1B（波音787發(fā)動機之一，競爭對手為羅羅遄達1000）

GEnx-2B（波音747-8唯一發(fā)動機選擇）

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：與CF6發(fā)動機相比，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)動機競標；

2005年，GE攬下波音787和747-8的525臺GEnx發(fā)動機訂單；

2006年3月19日，GEnx開始進行地面試車；

2007年2月22日，GEnx完成首飛試驗，在波音747-100上安裝了一臺發(fā)動機；

2011年，GEnx發(fā)動機正式投入使用，為盧森堡貨運公司的747-8飛機提供動力；

2012年，首架由GEnx提供動力的波音787交付給日航；

2019年，澳大利亞航空公司（Qantas）配裝GEnx發(fā)動機的一架波音787-9飛機完成了一項創(chuàng)紀錄的商業(yè)飛行，從紐約至悉尼全程飛行19小時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個時區(qū)；

2019年11月，第2000臺GEnx交付，累計在60家運營商完成450萬個飛行周期和2600萬小時；

2020年，GEnx的累計銷售量超過2500臺，一舉成為GE公司史上銷量增速最快的高推力發(fā)動機，得到了客戶的廣泛認可；

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

三、關鍵技術分析

GEnx發(fā)動機使用輕質耐用材料和先進的設計工藝來減輕重量、提高性能并降低維護成本，使其成為眾多長途飛行的最佳選擇，創(chuàng)下了大推力商用渦扇發(fā)動機的銷售記錄。眾多關鍵技術共同支撐起低油耗、低污染與低噪聲的設計目標，歸納總結如下：

（1）為波音787客機提供兆瓦級的電能

傳統(tǒng)大型客機上，各個系統(tǒng)大多通過壓縮空氣驅動，如座艙空調系統(tǒng)用的高壓空氣是由發(fā)動機高壓壓氣機后引氣提供的，同時，液壓系統(tǒng)的高壓液壓泵是由發(fā)動機附件傳動機匣上的傳動軸驅動的。而波音787采用無引氣架構，用交流電的電動機驅動空氣壓縮機與液壓泵，為“準全電”飛機，為此，需要由發(fā)動機驅動大功率的的交流發(fā)電機，來提供足夠的電能。

傳統(tǒng)客機每臺發(fā)動機驅動一個發(fā)電機，APU驅動一個發(fā)電機，而波音787總共有6個發(fā)電機，2臺GEnx發(fā)動機驅動4個發(fā)電機，提供主要的電能，每個發(fā)電機的發(fā)電功率為250千瓦，APU驅動2個二級發(fā)電機，每個發(fā)電功率為225千瓦。如果6個發(fā)電機同時啟動，總計可以提供1.45兆瓦的電能，是波音777發(fā)電功率的4倍，相當于10個足球場面積大小的太陽能電池板的發(fā)電能力。

（2）兩大設計降低油耗

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

二是壓氣機極高的增壓比。GEnx擁有當今現(xiàn)役商業(yè)發(fā)動機中最高壓比的壓氣機，增大壓比，可以最大化利用燃料釋放的能量，渦輪和噴口所轉換的能量也越多。GEnx的壓比最高可達58:1，在壓比提高的同時，壓氣機級數(shù)反而降低了，比CF6減少了4級。GEnx通過采用三維氣動技術設計提高了葉片的性能，并使用一體化加工制造整體葉盤，使得氣動效率進一步提高。

（3）通過雙環(huán)預混旋流器（TAPS）燃燒室降低氮氧化物排放

TAPS燃燒室的核心技術是在保持分區(qū)燃燒優(yōu)點的同時引入了創(chuàng)新的預混概念。為使燃燒室溫度分布因子達到最優(yōu)并降低NOx排放，GE在燃油噴嘴中運用了微觀分層技術，以實現(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先混合。燃燒室燃油噴嘴的空氣旋流器為3個，其中1個用于主混合器的旋流進氣，另外兩個用于副混合器的旋流進氣，這是實現(xiàn)燃油噴嘴微觀分層技術的關鍵。TAPS噴嘴中心為引燃火焰，主噴嘴為環(huán)形，產生兩層旋流流動，在預混階段需要大量空氣，來保證貧油燃燒，這個噴嘴看起來很簡單，但是需要無數(shù)次模擬和迭代設計，逐漸向目標靠近，如果沒有最新一代的金屬3D打印技術，如此復雜的結構很難被制造出來。經過26年的研發(fā)，氮氧化物的排放降低了60%。

TAPS可實現(xiàn)發(fā)動機全工況的貧油燃燒，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、結構更為簡潔的燃燒室，代表了現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動機燃燒室工程技術進展的成就與發(fā)展方向。TAPS在LEAP和GE9X發(fā)動機上得到進一步發(fā)展和使用，實現(xiàn)了更強的貧油燃燒和更低的氮氧化物排放。

（4）巧妙設計降低噪音

GEnx發(fā)動機噪聲的降低，主要歸功于其標志性的外觀設計——鋸齒形的噴口。由于渦扇發(fā)動機需要將空氣和燃氣從內外涵道快速噴出，速度遠高于外界空氣的流速，與外界空氣的作用會導致劇烈的摻混，產生巨大的噪音，就像瀑布撞擊到水面。鋸齒噴口用于控制噴出的氣流，讓每個鋸齒產生小渦，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)動機產生的噪聲。

據(jù)GE方面統(tǒng)計，目前有超過2700 臺GEnx發(fā)動機處于服役和訂單狀態(tài)。投入使用僅十年時間，GEnx的成績可謂耀眼。在世界商用發(fā)動機三巨頭的競爭中，GE憑借大涵道高壓比核心機、復合材料和增材制造技術，依然牢牢占據(jù)市場的半壁江山。從CF6、CFM56到GE90、GEnx，再到LEAP和GE9X，GE的明星產品源源不斷。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