要說3D打印在渦輪螺旋槳發(fā)動機領(lǐng)域的應(yīng)用突破莫過于GE要在2018年試飛的ATP飛機發(fā)動機了轮贫。這為通過增材制造可以實現(xiàn)的可能性打開了新的空間厦冤。 GE公司先進的渦輪螺旋槳發(fā)動機（ATP）發(fā)動機中，三分之一以上的部件是由3D打印來完成的钾非，其額定功率為1300馬力获玻，該發(fā)動機為Textron Aviation推出的10人座商用飛機Cessna Denali提供動力。本期巨均，與網(wǎng)友一起近距離來了解這款發(fā)動機的特點缕兄。

與噴氣發(fā)動機不同的是，渦輪螺旋槳飛機通常為小型商業(yè)飛行器和個人飛機提供動力张绊，但這仍然代表著數(shù)十億美元的市場信高。基于3D打印技術(shù)特點涛贯，設(shè)計師將855個獨立部件減少到12個。不僅如此蔚出，3D打印通過降低ATP發(fā)動機的重量來降低成本弟翘。發(fā)動機輕5％，這意味著它將使飛機減少燃油消耗骄酗，此外設(shè)計變更將使ATP的發(fā)動機提高燃油燃燒效率稀余，從而能夠減少20％的燃油消耗，并且比傳統(tǒng)加工方式制造的發(fā)動機多10％的功率趋翻。

GE ATP計劃負責人Gordie Follin說：“這臺發(fā)動機是革命性的睛琳。因為GE將大型商業(yè)發(fā)動機中驗證的最先進的技術(shù)移植到渦輪螺旋槳發(fā)動機的設(shè)計與制造中來√だ樱”

ATP發(fā)動機的革新之處包括3D空氣動力學师骗、可變定子葉片和完全集成的數(shù)字引擎和螺旋槳控制系統(tǒng)。 Follin說：“我們正在使得Textron可以擁有更高的動力以承載更大讨惩、更豪華的客艙辟癌，并且發(fā)動機提供滿足客戶期望的巡航速度，并且飛行員將坐在更簡潔明快的噴氣式駕駛艙中荐捻√哺纾”

經(jīng)過十多年的研究和開發(fā)，GE通過幾個流程的銜接來生產(chǎn)發(fā)動機零件昨镊，包括直接金屬激光熔化3D打印技術(shù)溃恼。由于3D打印非常適合加工高度復雜的零件磅愤，這使得ATP發(fā)動機比傳統(tǒng)的渦輪螺旋槳發(fā)動機減少了約30％的零件，同時減少了發(fā)動機制造中涉及的組裝步驟和檢查次數(shù)追粉。通過完全消除接頭的需要举库，該設(shè)計還消除了接頭損失和泄漏的風險。

GE的子公司Avio Aero的工程主管Giorgio Abrate說：“這不是簡單地用另一種方法替代一種生產(chǎn)方法硅魁，而是重新設(shè)計和設(shè)計航空發(fā)動機的方式塔奋。”除了大量的采用增材制造技術(shù)之外枯昂，ATP還是世界上第一個“數(shù)字原生”航空發(fā)動機醇帅。 ATP的設(shè)計師不是依靠2D原理圖，而是使用先進的3D建模霸瘾。引擎中的傳感器將收集數(shù)據(jù)隐听，并允許用戶構(gòu)建所謂的ATP數(shù)字雙胞胎。此外唆涝，引擎的虛擬模型將會根據(jù)實際情況來考慮磨損找都，幫助操作人員預(yù)測正確的維護時間，從而使得飛機將更多的時間用于飛行廊酣。該發(fā)動機還將配備通過單個控制桿控制發(fā)動機和螺旋槳的技術(shù)能耻，使得飛行員能夠像駕駛噴氣式飛機一樣來駕駛Denali飛機。

圖片：ATP立體燃油加熱器采用微小復雜的通道進行蜂窩式傳播亡驰，GE通過3D打印制造出來晓猛。圖片來源：Tomas Kellner

在發(fā)動機內(nèi)部，燃燒室和許多結(jié)構(gòu)元件通過3D打印技術(shù)來完成凡辱，這帶來更簡潔戒职、更輕和更緊湊的發(fā)動機，具有最佳的16:1的工業(yè)級總壓力比（OPR ）透乾。與競爭對手相比洪燥，這使其能夠節(jié)約15％的燃料（僅僅通過設(shè)計提高的燃料燃燒效率帶來的節(jié)約）和提高10％的巡航功率。

總的來說乳乌，3D打印技術(shù)完成了目前Denali發(fā)動機最關(guān)鍵的部件捧韵，包括ATP的動力齒輪箱。不僅如此袒忿，3D打印技術(shù)還使得設(shè)計工程師能夠采用以前無法使用的材料組合价烘，包括新的合金。

3D打印技術(shù)也用于設(shè)計和生產(chǎn)ATP燃燒器蓖桅，其圍繞式逆流配置稻漏，從而最大限度地縮短發(fā)動機長度，同時改善整體發(fā)動機的重量和安裝舍稽。并且3D打印還以更低的成本使得工程師對大量的設(shè)計概念進行原型制造和功能測試俗运，這一過程如果通過傳統(tǒng)的常規(guī)制造過程將耗費過高的時間和成本言盼。

此外，ATP發(fā)動機的開發(fā)團隊來自世界各地帜贝，包括GE位于意大利筐成、波蘭、德國和捷克共和國示谐。ATP發(fā)動機的正式生產(chǎn)將于明年開始谣皇，搭載ATP發(fā)動機的Cessna Denali預(yù)計在2019年底將從跑道起飛。

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