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【专访GE航空】向伟明:重塑飞行100年,助力中国航空共同翱翔

2020-01-09 作者:小编  人气:1653  

【专访GE航空】向伟明:重塑飞行100年,助力中国航空共同翱翔

导读:2019年是中国人民庆祝新中国成立70周年的日子。而这一年也恰好是GE航空集团成立100周年。近日,GE航空集团也在G发稿平台E中国上海科技园内举办了100周年庆祝活动,GE航空集团大中华区总裁向伟明先生及相关领导与众多行业资深媒体共同回顾了百年光辉历史中的关键时刻及重要成就,并接受了两机动力控制的专访。

重塑飞行:GE航空1919~2019历史回顾

始于1919年夏天的传奇:

1919年夏天,一台装有GE涡轮增压器的Liberty发动机驱动下,Lepere双翼飞机成功爬升至16000英尺的高度,涡轮增压器的应用首次解决了飞机发动机的“高原反应病”——在高海拔地区由于空气稀薄导致性能减弱的问题,从而开创了人类航空飞行的新纪元。

GE航空的涡轮增压器

1942年开启美国喷气发动机时代

:1941年,美国陆军航空兵副司令亨利-哈里-阿诺德将军在观摩了英国的喷气发动机的飞行试验后,惊叹不已,他邀请GE一起参与,通过对英国发动机消化再创新,GE工程师团队(绰号为 “The Hush-Hush Boys”)研制了美国第一台喷气发动机I-A,并创新性的加装了自动控制系统,1942年10月1日,该发动机首次为低空飞行提供动力。有趣的是,当时该项目在美国属于非常机密的项目,为此,美国空军试飞员在试飞的时候要佩戴一个大猩猩面具,并且在停飞的时候还要配装一个假的螺旋桨。 网站发稿

GE工程师团队和他们研制的美国首台I-A发动机

1954年业绩斐然的J79发动机:J79发动机是当时涡喷发动机中的名副其实的“战斗机”,该发动机集合了推力大、效率高和重量轻等特点于一身。当它推动美国战机飞行速度超过了2马赫速时,让当时的工程师甚至怀疑是仪器坏掉了,这台“牛到让工程师怀疑人生”的发动机最大的黑科技在于当时引入了可调静子叶片VSV——它可以通过调节压气机前几级静叶的气流攻角,从而让压气机在低速和高速下都能运转在最佳状态下。60多年过去了,该结构仍是现代航空发动机的标配。

值得一提的是,可调静子叶片系统是由一个在GE公司的德国人格哈德-纽曼提出来的,纽曼16岁从修车工干起,因为技术精湛,在1941年甚至机缘巧合地成为了二战中国飞虎队的机师。二战结束后,纽曼于1948年加入GE航空集团成为一名工程师,后来一直做到GE航空的总裁。

纽曼和他的可调静子叶片系统

1974年CFM国际的诞生和崛起:历经4年筹备,GE和法国斯奈克玛公司(现为赛峰飞机发动机公司)成立了50/50平股合资公司CFM国际。当时GE公司已经有了CF6系列发动机(CF就是“commercial turbofan”),而斯奈克玛公司 新闻发布网则有自己的M56军用涡扇发动机,双方名字一相加,新的发动机型号名字就叫CFM56发动机,该发动机最后成了民用航空发动机史上的最畅销的发动机(该记录直到该公司LEAP系列发动机的推出才打破),今年,CFM56还创造了一项新的世界纪录,成为了航空史上首个实现10亿飞行小时的飞机发动机产品系列。同时CFM国际公司也成为了航空业合作史上的最成功的一家合资公司。

对于此成就的取得,主要归功于2个关键因素:1)双方分工明确,GE航空集团负责核心机部分,而赛峰飞机发动机公司则完成低压系统部件,甚至在市场销售上也分工明确,GE航空集团负责北美、中东、亚太地区(包括中国),赛峰飞机发动机公司负责欧洲、非洲、东南亚(越南、印度);2)双方按营业额,而不是利润分成,这种简洁的分配方式是CFM能取得长期成功的关键之一。

CFM国际公司的CFM56发动机

90年代后不断创新地推出各型发动机

:90年代后,GE航空集团更加是加快了创新的脚步,90年代推出了世界上第一台采用复合材料制造风扇叶片的发动机GE90,2011年推出了同等级推力燃油效率最高的GEnx发动机(中国运营787客机的7家航司中有6家都采用了GEnx发动机),2016年GE的合资企业CFM推出史上最畅销的民用涡扇发动机——LEAP系列发动机,该发动机目前积累订单超过18000台,而且仅用了3年时间软文推广就达到了CFM56用了30年才达到的里程碑——年产2000台,2020年将交付世界上推力最大的航空发动机GE9X发动机。

GE公司近年来推出的航空发动机型号

务实的本地化发展策略:GE航空中国1985~2019年

1985年,随着第一架由CFM56发动机为动力的波音737-300飞机交付中国民航,GE航空掀开了在中国区业务发展的新篇章。

1985年向东航云南公司交付的波音737-300飞机搭载着CFM56发动机 (图片来源:网络)

而随着业务的发展,到目前为止GE航空在中国有60多家航空公司客户,5800台装机发动机,同时订单大概4000台左右,而且GE航空进行了预测,到2025年,在中国的装机发动机将达到10000台。GE航空在大中华区的雇员约为920人,2018年在华采购额也达到了5.5亿美元。

GE航空中国在华的合资或独资公司分布图

同时,GE航空集团也是中国ARJ21和C919项目的战略合作伙伴,全力推动中国航空工业的发展。2019年7月,CF34-10A发动机保障ARJ21的新用户天骄航空公司顺利首航;8月,以LEAP-1C为发动机的C919大型客机104架机在上海浦东机场完成首次飞行试验,同时也在积极参与CR929客机的动力选型竞标。

GE航空技术三驾马车:空气动力学、材料和发动机架构

GE航空可能是所有发动机制造商中唯一一家在整个不同的民用飞机谱系里面,在过去十年里针对支线、窄体机、宽体机到大型宽体机都投入了新产品,实现了全谱系飞机发动机的全面技术更新,GE在研发技术时总是围绕一个明确的应用目标,而不是为技术而技术,着力于提效率和降排放,为航空客户提升效益。在技术领域主要分三个部分:空气动力学、材料技术和发动机架构。

空气动力学:提升推进系统效率最重要是空气动力学技术,无论将来可能的电混动力或是其他技术,空气动力学技术都是根本的。GE航空的强项媒体发稿平台在于压气机和风扇等部件的空气动力学设计。前一代压气机压比是11:1,而现在已经接近30:1,空气压缩增加了将近3倍,这显著地提高了效率。现在GE航空发动机最少的叶片数已经达到16,叶片数越少意味着系统效率越高。前一代是36片叶片,现在几乎减少一半多,这个数字是在GE9X上实现的。GE航空是全球航空业到目前为止唯一能够实现高压气机27:软文网1和16片叶片的公司。

材料技术:材料技术是GE航空另一个重视的方向。无论采用何种技术,即使是混动技术,材料也是核心。陶瓷基复合材料,其重量减轻了三分之二,但更耐高温,高温效率提高20%,而强度是金属的两倍。传统的金属技术没法达到这个水平,而陶瓷基复合材料改变了所有热部件性能,显著地提高了发动机性能。这也是为什么在院校学科中,以前的材料科学是金属力学或金属学、冶金学,现在是工程材料学,主要是将特性不同的材料通过工程复合形成全新特性的材料,从而远远地超出材料基础性能的限制。

发动机架构:GE航空一直在研究不同发动机架构,现在市场上也有不同的讨论。GE航空也在研究非直接传动技术,这个技术会使我们有能力把现在的涵道比提高,油耗降低15%以上。另外GE航空的独特研究——开放转子技术,涵道比将更大,但是避免了因为涵道比大,发动机尺寸大造成的发动机短舱的巨大重量,有了这些新的技术改进,油耗达到降低20%以上的潜力。

未来新 发布新闻平台技术:GE航空最新的Catalyst发动机将会作为电混动力发动机的基础,并且已经与一个TriFan 600 的飞机项目签约;对于1000海里以上航程领域,GE在研发2MW左右的发动机作为发电机技术,以及怎样把直流电转换成交流电,还有同样等级的电机来驱动风扇;此外,还有Affinity超音速发动机,GE航空集团与Aerion公司已经签订合同,预计2023年首飞,2025年投入市场,超音速公务机将会重回到市场。

GE航空集团的中国布局稳步扩大

除了在中国不断增长的业务之外,GE航空集团也积极在华扩大其全面的布局。在本次活动中记者还参观了GE航空的客户支援中心,数字化实验室和当天刚刚揭幕的4大实验室和培训中心。

客户支援中心:GE航空在全球有2个客户支援中心,一个在美国总部,而另一个就在上海,这是个充满科幻色彩的大数据分析中心,只有仅仅不到30位工程师,通过使用大数据分析技术和预测性模型等技术,就能实现对全球在翼的360 软文平台00多台航空发动机24X7小时监控(实际同时上班只需3人)。每年处理1亿多条发动机数据报文,从中自动捕捉出10多万条异常报文,再通过进一步分析和确认后最终生成了1万多条警告信息发送给客户,准确率高达90%以上。

航空数字化实验室

GE工作人员讲解数据分析算法原理:通过航空发动机上的传感器,与数字双胞胎的预测模型和主动分析算法进行融合比较,从而得到航空发动机各部件偏离基准的程度。

涡轮动叶和静叶故障件,算法成功率的关键与大量零部件的故障数据息息相关。

培训中心和4大实验室揭幕

GE航空集团在中国拥有一支180余人的强大工程团队,具备发动机全生命周期的工程支持服务能力。团队成立十几年来为国产民机项目发展、航空制造业能力升级和航空公司高效安全运行提供了全面技术支持。今天,工程团队结合多年的实践经验,进一步设立了实验和培训设施,增强了本地的技术开发和支援能力:

航空先进服务与维修技术实验室

该实验室着重围绕航空发动机在翼、单元体和部件级维修,开发人工智能和自动化的先进清洗和检测技术。

发动机材料失效分析实验室

该实验室为有故障的发动机提供分析,找出故障的根本原因,从而能在中国本地为客户提供快速的分析并提供解决方案,大大提高响应速度。

航空制造过程控制实验室

(这个属于GE航空的商业秘密,然后。。。。。。记者就真的没有能进去参观!)

发动机先进制造技术实验室

该实验室主要是研发和改进发动机部分零部件的制造加工工艺,帮助本土和国际上的供应商一起提高加工能力、提升生产效率。

民用航空发动机工程培训中心

最后一个是GE航空的民用航空发动机工程培训中心,为内部员工提供发动机基本知识和维修的培训,并且提供发动机拆装的实践机会。

专访GE航空大中华区总裁向伟明

随后,对GE全球副总裁兼GE航空集团大中华区总裁向伟明进行了专访,同时GE航空集团首席市场营销官Bill Brown也解答了部分问题。

问题:LEAP-1C发动机在C919上的表现如何?CR929项目竞标进展如何?

向伟明:目前为止LEAP-1C发动机的整体表现是令人满意的。但毕竟发动机是一个高温、高压状态下转动的一台机器,在试飞阶段会有一些的挑战和磨合,关键是有问题时如何尽快把问题解决。在整个项 媒体发布平台目中,商飞 新闻发布平台和我们的投入都很多,目前GE航空和我们的合作伙伴们一起有一支大约40多人的团队支持着C919客机的飞行试验,驻扎在至少3个地点,以确保出现任何影响试飞的发动机问题都可以尽快地解决。

对于CR929项目,目前GE航空正在积极投标准备过程当中,也已经经过了几轮的谈判。。参加CR929竞标的GEnx发动机是我们目前在同类型宽体机里面销售得最成功的发动机,GEnx发动机在波音787客机上已经得到了充分认证,无论是油耗、可靠性以及技术领先程度在业内都领先其它竞争对手。此外,GE在台湾也建立了合资厂,拥有修理GEnx的能力,鉴于GEnx拥有的广大客户基础,我们还将进一步扩大售后能力。总之,GEnx在性能、技术、油耗和整个售后服务资源配套网络上均有优势。

事实上,我们投标CR929项目不仅仅是发动机,GE合资的昂际航电公司也进行了航电方面的投标。

问题:目前LEAP系列发动机的年产量大概多少?

向伟明:LEAP立项是2008年,2016年交付运营,包括LEAP-1A、-1B和-1C,今年将共生产1800台。随着LEAP发动机不断投入运营,CFM56可能明年将停止生产,而这些产能都可在未来逐渐全面转向LEAP。今年CFM56和LEAP的生产总和可以达到2000多台。

问题:从GE发动机命名的传统来看,GE的发动机及CFM56很多都用了数字,为什么会选择“LEAP”来命名这个发动机?

向伟明:LEAP的全名是Leading Edge Aviation Propulsion,而“Leap”本身带有“跨越式”的含义,这点类似于GEnx发动机,有next-generation之意。,因此我们希望通过这个名字告诉用户大众LEAP发动机是跨时代的、采用了很多新技术

问题:我们曾经看到一个数据显示CFM56发动机的设计师和技师投入大概5000人。那么现在研制一台发动机,例如GE9X发动机大概投入了多少人员?

向伟明:现在航空发动机的研制跟过去已经大不相同了。目前很多研发过程包括部件的性能都能在一定程度上通过数字化的方式实现。这可能跟CFM56发动机研发的时代很不一样,现在可以采用大量的数据分析、数据模拟,之后再进行实验,所以研发的时间也大大缩短。

问题:目前的中美贸易问题是否会对GE航空在华采购产生影响?

向伟明:目前的影响不大。但更重要的是GE航空在中国的采购策略不会改变,因为开发一家供应商需要很多年的时间,而且GE也一直与供应商一起不断提高效率。比如,今天新揭幕的先进制造实验室里开发的工艺,就是和供应商共享,帮他们提高生产效率得。所以我们在中国市场是有长期的计划和规划的。当然,我们很希望中美双方能在关税贸易问题上达成共识。

问题:GE9X采用增材制造打印燃油喷嘴,您预计通过增材制造生产的零部件在航空发动机上面占的比例会多少?其生产成本比传统方法高的问题如何解决?

向伟明:其实在LEAP发动机上就已经使用增材制造生产燃油喷嘴。目前我们已经生产了3万多件增材制造的零部件。刚刚提及的Catalyst发动机,广泛采用增材制造技术来打印零部件的,将原来800多个零配件,通过增材制造减少到12个。得益于零配件的数量大大减少,发动机的重量得到降低而可靠性和耐久性都得到大幅提高,这是未来趋势。但是增材制造在大的发动机上主要是用于生产一些尺寸不大的、外形比较复杂的关键部件。只有小的发动机可以实现大部件的整体打印。

至于成本的问题,当产量上升了,成本就一定会降下来。

问题:GE航空集团希望通过此次活动向外界传达哪些信息?

向伟明:GE航空集团在中国开展业务有一个理念,我们不是只卖产品。例如对于航空公司,GE航空集团与其不仅仅是供应商和客户之间的关系,更多的是全方位的合作。GE航空集团与其他OEM不同之处在于,我们会把GE在很多方面的成功理念,包括管理方面的优势、经验与客户进行分享,从而建立战略合作伙伴的关系。

再以GE航空集团对于中国商飞的支持为例。除了对ARJ21交付量上升和C919试飞的相关工作提供支持以外,GE航空集团市场销售团队还为商飞提供市场销售的培训,分享我们的全球经验,助力商飞在销售时更高效地体现ARJ21的产品价值、为航空公司带来的效果和优势等。

总之,GE航空集团的百年历程是不断开拓、锐意进取的一百年,也是与客户和合作伙伴精诚合作、风雨同程的一百年。百年的积累是GE航空人持续奋进的基石,也是精神力量的来源。秉承这些精神,我们将继续与中国航空业携手并进,以初心之志,续写下一个百年的辉煌。

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