GE9X（航空发动机）

GE9X是波音777X的动力引擎，是世界最大商用航空发动机，该发动机可以提供约100000磅推力。该发动机还拥有新一代压比达27：1的11级高压压气机、高效率和低排放的第3代TAPS III燃烧室，以及采用陶瓷基复合材料（CMC）的燃烧室和涡轮。

预计在2018年完成型号认证，2020年随波音777X客机服役。

研发背景

波音计划研制777X客机，需要配推力100,000lbf（45.4吨）发动机，罗罗给出了Trent8115发动机，GE给出了GE9X，之后，GE直接向波音注资5亿美元用于777X研制，换取了发动机供应商的独家权。

发展历史

2016年3月，GE就开始对GE9X首台发动机进行整机试验，获取了整机气动性能、机械结构验证和热力参数验证等关键数据。

2017年5月，GE航空公司宣布开始进行第2台GE9X原型发动机的认证测试。并称之为皮伯斯测试计划（PTO）。此次是GE9X发动机的首轮型号认证测试，采用的试验发动机是GE公司生产的第2台GE9X发动机。随着第2台GE9X发动机在皮伯斯测试台上开始试验，第3台和第4台GE9X发动机的装配也在GE航空的总部——位于俄亥俄州的埃文代尔工厂同步进行。第4台GE9X发动机将在2017年年底之前，装配到GE公司的波音747-400飞行试验台上进行试飞试验，飞行试验将在加州胜利谷的莫哈维沙漠进行。

2018年3月，波音公司的777X飞机由GE9X发动机提供动力，在波音747飞行试验台上完成首次试飞。

预计在2018年完成型号认证，2020年随波音777X客机服役。

截至2020年GE已生产了八架777X所需的GE9X发动机和两台备用发动机。

性能参数

GE9X是世界上最大的航空发动机，风扇直径达3.4米，进气道直径为4.5米，仅比波音767飞机机身直径小20厘米，比波音737飞机机身直径大76厘米。16个风扇叶片全部采用第四代碳纤维复合材料。

布置形式为双转子，1-3-11-2-6，涵道比9.9:1，总压比：60，推重比5.2。其推力可达470千牛，与上一代GE发动机相比可节省10%15%燃油消耗。

该发动机可以提供约100000磅推力，还拥有新一代压比达27：1的11级高压压气机、高效率和低排放的第3代TAPSIII燃烧室，以及采用陶瓷基复合材料（CMC）的燃烧室和涡轮。

技术突破

3D打印

GE最早采用增材制造技术的零件是从GE90发动机开始，3D打印多年来一直在发动机的发展中发挥关键作用。这一技术使工程师能够制造具有传统制造方法无法实现的几何形状的零件。

GE9X配备了大约300个3D打印零件，总共构成了七个多零件组件。其中包括燃油喷嘴，温度传感器和燃油混合器，以及较大的部件，如热交换器，分离器和低压涡轮叶片，有助于减轻发动机的重量。喷嘴采用钴-铬粉末加工，早在LEAP发动机的喷嘴就用上了3D打印技术。

叶片材料为TiAl，它比航空中通常使用的金属合金轻50％。使发动机的燃油效率比其前身GE90高出10％。

CMC材料

GE公司从1990年开始，探索将陶瓷和有韧性的金属结合在一起，也就是CMC陶瓷基复合材料（ceramic matrix composites）。

CMC由碳化硅陶瓷纤维和陶瓷树脂制成，通过高度复杂的工艺制造，并通过专有涂层进一步增强。CMC组件重量超轻，只有金属密度的三分之一，因此减轻了重量，提高了燃油效率。

一级高压涡轮罩环，一级和二级高压涡轮机喷嘴以及火焰筒内外衬层均由CMC制成，其工作温度比镍合金高500°F（260°C），并且具有一定的冷却能力，使得冷却空气减小20%，从而提高了整体发动机效率。是世界上第一次不用镍基合金而用非金属CMC制成火焰筒的发动机。

静子部件采用陶瓷复合材料只是开始，前不久，GE工程师首次成功地测试了由CMC制成的涡轮旋转部件，并取得了重要的突破。

整体叶盘

高压压气机前6级采用整体叶盘并焊接在一起，以起到减轻重要，提高稳定性的作用。

轮盘和叶片结合为单个零件，这样省去了将叶片固定在盘上的需要螺钉，螺栓等，从而减少了压气机机中的零件数量，同时减少了阻力并提高了发动机中的空气压缩效率。由于没有传统燕尾榫头榫槽结构，避免了由于榫槽榫头长期摩擦产生疲劳裂纹的可能，一定程度上提高了发动机的可靠性和寿命。

高增压比

11级高压压气机压比高达27，是涡扇发动机中增压比最高的，压气机出口温度也提高不少，因此高压压气机后几级盘采用第四代粉末冶金材料R104，高压涡轮盘用的也是这种材料。

第四代叶片

自从GE为GEnx发动机设计了新的复合材料风扇叶片以来，已经有十年了。碳纤维复合材料在这十年中已经取得了进步，这些进步使GE工程师能够设计出更薄的GE9X叶片，即第四代碳纤维风扇叶片。

更少，更薄的叶片将增强气流并减轻重量。效率更高的风扇，这将有助于GE9X发动机的整体性能和燃油消耗。新材料采用了更高硬度的碳纤维和新的环氧树脂。前缘材料也将从钛改为钢合金，以进一步增强叶片的强度。

GE9X风扇叶片数量减少至16片，这使发动机更轻，并使低压（LP）风扇和增压级旋转得更快，从而使其转速与低压涡轮更好地匹配。风扇叶片具有钢制前缘和玻璃纤维后缘，与碳纤维相比，具有更大的柔韧性，可以更好地吸收鸟的撞击。

新燃烧器

使用第三代双环形预旋流（TAPS）燃烧器代替以前的双环形燃烧器。

GE9X TAPS III燃烧器是独特的第三代燃烧系统，与传统燃烧系统相比，燃烧前可以将空气和燃料进行预混合，燃烧更轻松，排放更少。

为了设计更好的低排放燃烧室，GE工程师成功地使燃烧系统与GE9X的27：1压力比相匹配，这是所有GE发动机中最高的压力比。GE9X团队利用了新技术和新材料，这些新技术和新材料需要更少的冷却空气，同时允许更多的空气进入混合器。混合器中的额外空气通过产生更稀薄的燃烧帮助减少排放，这将使GE9X的CAx/8NOx标准具有30％的余量。

产品应用

该发动机将安装于波音777X客机上，是波音777X的动力引擎。