En mere effektiv jetmotor er lavet af lettere dele, nogle 3D-printede

En ny generation af motorer, der udvikles af verdens største jetmotorproducent, CFM (et partnerskab mellem GIVE og Snecma fra Frankrig), vil tillade fly at bruge omkring 15 procent mindre brændstof - nok til at spare omkring 1 million dollars om året pr. fly og reducere CO2-emissionerne betydeligt.

Stor fan: CFM tester kompositblæserbladene til den nye LEAP-motor. De er monteret på en af ​​virksomhedens ældre motorer.

Den første af disse nye motorer, kaldet LEAP, vil have en teknologi, der aldrig før har været brugt i jetmotorer i stor skala: keramiske kompositmaterialer, der vejer langt mindre end de metallegeringer, de erstatter, og som kan tåle langt højere temperaturer . Motoren vil også gøre brug af dele produceret gennem 3-D print, en ny form for fremstilling, der kan producere komplekse former, som ville være svære eller umulige at lave med konventionelle fremstillingsteknikker (se 10 Breakthrough Technologies 2013: Additive Manufacturing ). Disse teknologier kan i sidste ende bruges til at lave flere dele af motoren, hvilket fører til yderligere fremskridt i effektivitet, siger Gareth Richards, LEAP-programleder for GE Aviation.

Selvom byggeriet af den første motor begyndte for mindre end to uger siden, har virksomheden allerede ordrer på 4.500. De vil blive brugt i Airbus A320neo, Boeing 737 Max og et nyt fly fra Kina, Comac C919. Ud over at spare penge, vil motoren hjælpe producenterne med at overholde gældende og forventede forskrifter designet til at reducere emissioner af kuldioxid og forurenende stoffer som smogdannende nitrogenoxider (NOx).

En af de vigtigste innovationer er brugen af ​​keramiske matrixkompositter udviklet af GE. Keramik kan modstå høje temperaturer, men de er normalt for skøre til brug i motorer. Forskere ved GE udviklede en måde at forstærke dem med siliciumcarbidfibre, som gør dem lige så modstandsdygtige som metal.

Keramikken vil mindske mængden af ​​energi, der bruges til at afkøle motordele. Nuværende motorer fungerer ved temperaturer, der faktisk er højere end smeltepunktet for de nikkelmetallegeringer, der anvendes indeni dem; for at forhindre dem i at smelte, leder motoren luft fra en kompressor inde i motoren gennem små huller i delene, hvilket skaber et beskyttende kølelag. Den keramiske komposit kræver ikke denne afkøling, så luften kan i stedet bruges til at generere tryk.

I LEAP-motoren vil de keramiske matrixkompositter kun erstatte nogle af nikkellegeringsdelene. Men i fremtiden kan de bruges til flere motordele, hvilket yderligere reducerer tab fra køling. Denne ændring kan også give motorer mulighed for at køre ved højere temperaturer, hvilket gør det muligt at få mere tryk fra en given mængde brændstof. Desuden kunne kompositter gøre motorer lettere - dele lavet af disse materialer vejer en tredjedel så meget som de tilsvarende nikkellegeringsdele.

Motoren vil også have 3-D-printede dele, der kan forbedre motorens effektivitet og sænke emissionerne. Systemet er mere sofistikeret og kraftfuldt end de stationære 3-D-printere, der har fået opmærksomhed for nylig. I stedet for at afsætte materialer bruger den en laser til at omdanne metalpulver til faste former, lag for lag. Metoden forenkler fremstillingen af ​​præcist formede brændstofdyser, der hjælper motoren med at køre ved høje temperaturer uden at producere nitrogenoxider (se Additive Manufacturing og GE og EADS til at udskrive dele til fly).

En anden motorproducent, Pratt & Whitney , udvikler sin egen avancerede motor, der kan reducere brændstofforbruget med omkring 15 procent; købere af Airbus A320neo kan vælge enten Pratt & Whitney-motoren eller CFM-motoren. Men Pratt & Whitney har en helt anden tilgang til at forbedre effektiviteten. I stedet for at bruge kompositter introducerer det gear, der hjælper forskellige dele af motoren med at bevæge sig ved optimale hastigheder (se Mere effektiv jetmotor kommer i gear, og hybridvingen bruger halvdelen af ​​brændstoffet i et standardfly).

skjule