近日，羅-羅（Rolls-Royce,羅爾斯-羅伊斯）成功測(cè)試了UltraFan? 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件-先進(jìn)低壓系統(tǒng)（ALPS），該系統(tǒng)中的有所復(fù)合元件（包括風(fēng)扇葉片，風(fēng)機(jī)外殼和環(huán)填料）首次在供體發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了測(cè)試。這標(biāo)志著羅-羅下一代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)UltraFan?又向前邁進(jìn)了一步。

    根據(jù)羅-羅，UltraFan?在重量、噪音和所需燃料方面將得到顯著降低，與其第一代Trent發(fā)動(dòng)機(jī)相比，燃油效率將高25％。UltraFan?將重新定義噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。羅-羅還通過技術(shù)驗(yàn)證機(jī)Advance3 對(duì)將于2025年推出的UltraFan?發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)和新核心機(jī)進(jìn)行測(cè)試。Advance3 發(fā)動(dòng)機(jī)中集成約2萬(wàn)個(gè)組件，其中的一部分是通過3D打印技術(shù)制造的。

3D打印引領(lǐng)下一代飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)潮流

    Advance3發(fā)動(dòng)機(jī)將成為羅-羅最新的民用大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)UltraFan?的核心機(jī)，UltraFan?計(jì)劃在2025年推向市場(chǎng)。在Advance3發(fā)動(dòng)機(jī)的2萬(wàn)個(gè)組件中，其中一部分是通過3D打印技術(shù)制造的，同時(shí)羅-羅公司在Advance3 熱端部件制造中使用了尖端的陶瓷基復(fù)合材料（CMC）。

根據(jù)羅-羅，Advance3 發(fā)動(dòng)機(jī)中的零件已測(cè)試超過100小時(shí)，初期測(cè)試結(jié)果顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)中采用3D打印技術(shù)和陶瓷基復(fù)合材料（CMC）制造的部件性能表現(xiàn)卓越。

Advance3驗(yàn)證機(jī)測(cè)試的新核心機(jī)能實(shí)現(xiàn)最高油效，保持低排放，是羅-羅未來技術(shù)戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素。羅-羅表示，將于2025年后面世的UltraFan?發(fā)動(dòng)機(jī)與第一代Trent 發(fā)動(dòng)機(jī)相比燃油效率將提高25%。

在驗(yàn)證機(jī)上，新核心機(jī)在Trent XWB風(fēng)扇系統(tǒng)與Trent 1000低壓渦輪之間運(yùn)行，其壓氣系統(tǒng)可幫助UltraFan?實(shí)現(xiàn)高達(dá)70:1的總壓比。

當(dāng)所有測(cè)試完成后，新核心機(jī)將集成到UltraFan?發(fā)動(dòng)機(jī)組件中。

    Advance3 以創(chuàng)新技術(shù)和數(shù)字能力為基礎(chǔ)，是羅-羅實(shí)現(xiàn)智能發(fā)動(dòng)機(jī)（Intelligent Engine）未來愿景的重要組成部分。3D打印是Advance3制造中所采用的創(chuàng)新技術(shù)之一。3D打印可以將原本通過多個(gè)構(gòu)件組合的零件進(jìn)行一體化打印，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了零件的整體化結(jié)構(gòu)，避免了原始多個(gè)零件組合時(shí)存在的連接結(jié)構(gòu)（法蘭、焊縫等），也可以幫助設(shè)計(jì)者突破束縛實(shí)現(xiàn)功能最優(yōu)化設(shè)計(jì)。一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)除了帶來輕量化的優(yōu)勢(shì)，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開了可行性空間。

此外，金屬3D打印可以讓打印部件達(dá)到傳統(tǒng)方式無(wú)法達(dá)到的薄壁、尖角、懸垂、圓柱等形狀的極限尺寸，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)師有了更大的發(fā)揮空間。在進(jìn)行飛行器中的復(fù)雜零部件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師由過去以考慮零部件的可制造性為主，轉(zhuǎn)變?yōu)樵霾脑O(shè)計(jì)思維下的實(shí)現(xiàn)零部件功能性為主。

 早期的羅-羅發(fā)動(dòng)機(jī)Trent XWB-97就采用了增材制造/3D打印部件，3D打印的鎳金屬結(jié)構(gòu)件是一件直徑1.5米、厚0.5米的前軸承座，含有48個(gè)翼面。而空客A350-1000用的是XWB-97發(fā)動(dòng)機(jī),XWB-97看起來非常像A350-900的XWB-84發(fā)動(dòng)機(jī)，可產(chǎn)生97000磅的推力。提升的推力主要來自新型高溫渦輪技術(shù)，結(jié)合了更新的發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù)以及更大風(fēng)量的風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)的。這一切的實(shí)現(xiàn)歸根結(jié)底是使用了先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)，以及3D打印零部件。

      除了在核心機(jī)Advance 3中應(yīng)用的3D打印技術(shù)，羅-羅在制造UltraFan?發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)還應(yīng)用了先進(jìn)的全自動(dòng)化制造技術(shù)以及數(shù)字雙胞胎。根據(jù)3D科學(xué)谷市場(chǎng)觀察，羅-羅在其復(fù)合材料卓越中心采用先進(jìn)的全自動(dòng)化制造技術(shù)制造UltraFan?發(fā)動(dòng)機(jī)部件。該發(fā)動(dòng)機(jī)中的葉片都是由機(jī)器人制造的，機(jī)器人構(gòu)建大約500層碳纖維材料，然后施加熱量和壓力。每個(gè)葉片都有一個(gè)領(lǐng)先的鈦金屬邊緣，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供極好的防異物和鳥撞保護(hù)。

     UltraFan發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)葉片中都配有數(shù)字雙胞胎，即每個(gè)葉片都在計(jì)算機(jī)軟件中有一個(gè)虛擬副本。在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試期間，它們將收集大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將被饋送到數(shù)字雙胞胎中，供工程師預(yù)測(cè)每個(gè)葉片在服務(wù)中的性能。