罗-罗下一代发动机UltraFan离面世又近一步,3D打印是其创新技术之一

近日,罗-罗(Rolls-Royce,罗尔斯-罗伊斯)成功测试了UltraFan® 飞机发动机的关键部件-先进低压系统(ALPS),该系统中的有所复合元件(包括风扇叶片,风机外壳和环填料)首次在供体发动机上进行了测试。这标志着罗-罗下一代飞机发动机UltraFan®又向前迈进了一步。

根据罗-罗,UltraFan®在重量、噪音和所需燃料方面将得到显著降低,与其第一代Trent发动机相比,燃油效率将高25%。UltraFan®将重新定义喷气发动机。

罗-罗还通过技术验证机Advance3 对将于2025年推出的UltraFan®发动机设计的相关技术和新核心机进行测试。Advance3 发动机中集成约2万个组件,其中的一部分是通过3D打印技术制造的。

block 3D打印引领下一代飞机发动机潮流

Advance3发动机将成为罗-罗最新的民用大涵道比发动机UltraFan®的核心机,UltraFan®计划在2025年推向市场。在Advance3发动机的2万个组件中,其中一部分是通过3D打印技术制造的,同时罗-罗公司在Advance3 热端部件制造中使用了尖端的陶瓷基复合材料(CMC)。

根据罗-罗,Advance3 发动机中的零件已测试超过100小时,初期测试结果显示,发动机中采用3D打印技术和陶瓷基复合材料(CMC)制造的部件性能表现卓越。

Rolls-RoyceUltraFan_engin
图:UltraFan®发动机

Advance3验证机测试的新核心机能实现最高油效,保持低排放,是罗-罗未来技术战略的关键要素。罗-罗表示,将于2025年后面世的UltraFan®发动机与第一代Trent 发动机相比燃油效率将提高25%。

Rolls-Royce_ultrafun

在验证机上,新核心机在Trent XWB风扇系统与Trent 1000低压涡轮之间运行,其压气系统可帮助UltraFan®实现高达70:1的总压比。

当所有测试完成后,新核心机将集成到UltraFan®发动机组件中。

block 3D科学谷Review

Advance3 以创新技术和数字能力为基础,是罗-罗实现智能发动机(Intelligent Engine)未来愿景的重要组成部分。

3D打印是Advance3制造中所采用的创新技术之一。3D打印可以将原本通过多个构件组合的零件进行一体化打印,这样不仅实现了零件的整体化结构,避免了原始多个零件组合时存在的连接结构(法兰、焊缝等),也可以帮助设计者突破束缚实现功能最优化设计。一体化结构的实现除了带来轻量化的优势,减少组装的需求也为企业提升生产效益打开了可行性空间。

Rolls-Royce_XWB-97engine
图:XWB-97 发动机,来源:Arcam AB

此外,金属3D打印可以让打印部件达到传统方式无法达到的薄壁、尖角、悬垂、圆柱等形状的极限尺寸,让产品设计师有了更大的发挥空间。在进行飞行器中的复杂零部件设计时,设计师由过去以考虑零部件的可制造性为主,转变为增材设计思维下的实现零部件功能性为主。

Rolls-Royce_trent XWB

根据3D科学谷的市场观察,早期的罗-罗发动机Trent XWB-97就采用了增材制造/3D打印部件,3D打印的镍金属结构件是一件直径1.5米、厚0.5米的前轴承座,含有48个翼面。而空客A350-1000用的是XWB-97发动机,XWB-97看起来非常像A350-900的XWB-84发动机,可产生97000磅的推力。提升的推力主要来自新型高温涡轮技术,结合了更新的发动机的核心技术以及更大风量的风扇来实现的。这一切的实现归根结底是使用了先进的空气动力学技术,以及3D打印零部件。

除了在核心机Advance 3中应用的3D打印技术,罗-罗在制造UltraFan®发动机时还应用了先进的全自动化制造技术以及数字双胞胎。根据3D科学谷市场观察,罗-罗在其复合材料卓越中心采用先进的全自动化制造技术制造UltraFan®发动机部件。该发动机中的叶片都是由机器人制造的,机器人构建大约500层碳纤维材料,然后施加热量和压力。每个叶片都有一个领先的钛金属边缘,为发动机提供极好的防异物和鸟撞保护。

UltraFan发动机的每个叶片中都配有数字双胞胎,即每个叶片都在计算机软件中有一个虚拟副本。在发动机测试期间,它们将收集大量数据,这些数据将被馈送到数字双胞胎中,供工程师预测每个叶片在服务中的性能。

资料下载,请加入3D科学谷3D产业链QQ群:529965687
更多信息或查找往期文章,请登陆www.51shape.com,在首页搜索关键词
网站投稿请发送至2509957133@qq.com

分享:

你可能也喜欢...

发表评论