從其航空項(xiàng)目于1919年誕生,到今年為止,GE航空正好走過100年的歷史。在這漫長的100年里,GE航空在技術(shù)創(chuàng)新方面屢次創(chuàng)下各種“第一”的記錄。創(chuàng)新,已經(jīng)融入GE航空的企業(yè)靈魂,并將繼續(xù)保持下去。
淵源:GE進(jìn)入航空領(lǐng)域
GE航空一百周年的傳奇離不開Sanford Moss博士,他于1903年加入GE燃?xì)廨啓C(jī)部(那時(shí)GE還沒有航空業(yè)務(wù)部),研究離心式壓縮機(jī)。無論是燃?xì)廨啓C(jī)還是航空發(fā)動(dòng)機(jī),如果沒有渦輪增壓器,其推力很難得到提升。
1917年,NASA的前身——美國國家航空咨詢委員會找到GE,希望GE能為Liberty發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)一款渦輪增壓器裝置,使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在高原的環(huán)境下推力不減。如果沒有渦輪增壓器,Liberty發(fā)動(dòng)機(jī)推力只能達(dá)到230馬力,無法助力飛機(jī)在高空飛行且提升速度。GE在渦輪增壓以及材料方面有很多獨(dú)到的技術(shù),Moss先生接受這個(gè)任務(wù)后帶領(lǐng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)開始研發(fā)渦輪增壓器。
首先是到海拔比較高的地方進(jìn)行地面實(shí)驗(yàn)。1918年,Stanford Moss團(tuán)隊(duì)在一萬四千英尺的Pikes Peak山頂進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明發(fā)動(dòng)機(jī)加裝渦輪增壓器之后確實(shí)可以保持與海平面相當(dāng)?shù)墓β省?919年7月12日,裝有GE渦輪增壓器的Liberty發(fā)動(dòng)機(jī)在一架法國飛機(jī)上進(jìn)行首飛,到達(dá)了一萬六千英尺的高度,并在幾個(gè)月后達(dá)到三萬英尺的高度,成功地驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)在高空的能力,同時(shí)推力沒有衰減,這也標(biāo)志著GE正式進(jìn)入航空領(lǐng)域。
這是1919年的7月12日,這也是今年是GE進(jìn)入航空領(lǐng)域100周年的歷史來源。
貢獻(xiàn):GE航空研發(fā)美國第一臺噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)
GE航空創(chuàng)造了很多的“第一”,包括研發(fā)了美國第一臺噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。在第二次世界大戰(zhàn)期間,德國已經(jīng)研發(fā)了第一臺裝有噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī),但還在實(shí)驗(yàn)階段,沒有正式投入戰(zhàn)爭。真正投入使用的,是1941年5月由英國Frank Whittle研發(fā)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
美國空軍參謀長在英國觀摩噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)后,認(rèn)為美國非常有必要研發(fā)帶有噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)斗機(jī),這樣才能夠在戰(zhàn)斗中取得優(yōu)勢。由于GE在渦輪增壓器以及壓縮方面有很多獨(dú)到的技術(shù),美國空軍選擇了委托GE研發(fā)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī),并建議GE跟英國的Frank Whittle先生合作——因?yàn)橛兔绹鴮儆趹?zhàn)略合作伙伴。GE的Donald Warner先生負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)團(tuán)隊(duì),由于這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)絕密的計(jì)劃,這個(gè)工作團(tuán)隊(duì)還獲得了“The Hush-Hush Boys”的別稱。他們借鑒了Frank Whittle設(shè)計(jì)的英國發(fā)動(dòng)機(jī),對發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪、材料、葉片進(jìn)行改進(jìn),而且加裝了自動(dòng)控制系統(tǒng),使得Whittle設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)的功能、推力、耐久性以及可靠性得到進(jìn)一步加強(qiáng)。
1942年4月18日的地面實(shí)驗(yàn)非常成功,之后在1942年10月1日,GE把兩臺噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)裝在貝爾飛機(jī)公司制造的XP-59A飛機(jī)上,進(jìn)行了非常成功的首飛。由于這在當(dāng)時(shí)屬于絕密計(jì)劃,所以飛機(jī)停在地面的時(shí)候,還在飛機(jī)前口裝上渦輪螺旋槳,且飛行員在飛行時(shí)還戴著大猩猩面具。因此,有一次美國陸軍的人員看到一架飛機(jī)沒有螺旋槳,由一個(gè)“大猩猩”駕駛在低空高速飛過去,感到非常驚訝。至此,美國第一臺噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)誕生。
傳奇:紐曼帶領(lǐng)GE航空發(fā)明超兩倍音速發(fā)動(dòng)機(jī)
談起GE航空100年歷史,繞不開一位叫做Gerhard Neumann(紐曼)的GE傳奇人物。他是一個(gè)德國猶太人,1917年出生于德國法蘭克福。德國要求學(xué)習(xí)工程技術(shù)的人員,必須做2-3年的學(xué)徒、技工、鉗工等等。紐曼先生16歲就開始做學(xué)徒,他的導(dǎo)師也是最權(quán)威的,對紐曼要求非??量?,正是因?yàn)檫@種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木袷沟眉~曼在工程領(lǐng)域里有很好的鉆研品行。
大學(xué)畢業(yè)之后,紐曼前往香港。當(dāng)時(shí)德國在香港銷售飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等產(chǎn)品,而紐曼主要負(fù)責(zé)這方面的維護(hù)。二戰(zhàn)爆發(fā)后,英國對德宣戰(zhàn),紐曼作為德國人并且工作涉及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,在香港被英國人逮捕了。當(dāng)時(shí)他面臨兩種選擇,一種方式是被遣回德國,一種是離開香港到別的地方繼續(xù)工作。紐曼選擇離開香港到昆明,并在昆明結(jié)識了美國空軍中國顧問團(tuán)的負(fù)責(zé)人陳納德。陳納德很賞識紐曼的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),便邀請他成為顧問團(tuán)的一員。
1941年,紐曼加入陳納德組建的中國空軍美國志愿者援華航空隊(duì),即非常知名的“飛虎隊(duì)”,成為一名機(jī)械師。紐曼先生曾表示,雖然這個(gè)決定非常草率,但他從來沒有后悔過。通過在飛虎隊(duì)的多年工作,紐曼對P-40戰(zhàn)斗機(jī)了如指掌,幾乎沒有能難倒他的問題;此外他的中文水平也進(jìn)步迅速,可以完成所有的翻譯工作。當(dāng)時(shí)日本的零式戰(zhàn)斗機(jī)也曾被飛虎隊(duì)打下若干架,他把各個(gè)飛機(jī)部件拆下來組裝成一個(gè)可以飛行的零式戰(zhàn)斗機(jī)。1948年3月,他來到美國,經(jīng)過幾位專家推薦加入GE航空部門。
40年代到50年代初,紐曼領(lǐng)導(dǎo)GE研發(fā)人員發(fā)明了可調(diào)靜子葉片(VSV)。VSV可調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣,避免喘振同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。他參與研發(fā)的J79發(fā)動(dòng)機(jī)也是第一款安裝VSV的發(fā)動(dòng)機(jī),安裝了該發(fā)動(dòng)機(jī)的F104戰(zhàn)斗機(jī),在飛行測試中達(dá)到了兩倍音速的速度,在當(dāng)時(shí)的航空業(yè)幾乎難以置信。
紐曼在GE的突出貢獻(xiàn),不僅僅是作為技術(shù)專家、工程師,同時(shí)他也是GE航空卓有成就的領(lǐng)導(dǎo)人,在辛辛那提GE航空的總部,有一條以他的名字命名的“紐曼路”。
創(chuàng)新:GE航空不斷推出先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品
GE航空在百年歷史里有很多的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)研發(fā)。GE90是第一臺采用復(fù)合材料制作葉片的發(fā)動(dòng)機(jī),由碳纖維和環(huán)氧樹脂制成,前沿包裹鈦合金。復(fù)合材料最大優(yōu)勢是抗疲勞、抗腐蝕、重量輕,為了更好地抗擊飛鳥和外來異物的沖擊,其前緣部分特別加裝了鈦合金包邊。
GEnx是全世界第一款在風(fēng)扇葉片及風(fēng)扇單元體都采用復(fù)合材料的發(fā)動(dòng)機(jī),不僅重量減輕,油耗跟上一代的寬體機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),比如CF6,相比節(jié)省15%;在波音787上跟競品相比,油耗節(jié)省2-2.5%,僅在這一項(xiàng)上就為航空公司節(jié)省更多的費(fèi)用。GEnx已獲得兩千五百臺訂單,其中一千三百多臺已經(jīng)投入使用,主要安裝在787和747-8上。第一臺裝有GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)的787在2013年進(jìn)入南航,目前中國運(yùn)營787的7家航空公司中,6家選用的都是GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)。比如南航最早的10架787-8,以及后續(xù)租的26架,共36架787選用GEnx;海航最早訂了10架787-8,后來又增加了34架,也是選用GEnx;還有廈門航空6架787-8和8架787-9,選擇GEnx;還有東航15架787-9和均瑤10架787-9也選用了GE的發(fā)動(dòng)機(jī)。由此可見,GEnx是經(jīng)過驗(yàn)證的非常成功的一款發(fā)動(dòng)機(jī)。
LEAP發(fā)動(dòng)機(jī):空客320neo采用LEAP-1A發(fā)動(dòng)機(jī),737MAX采用的是LEAP-1B發(fā)動(dòng)機(jī),C919采用的是LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)——三款現(xiàn)代最先進(jìn)的窄體機(jī)都采用LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)。LEAP在320neo上目前市場份額近60%,而在中國有近70%的市場份額。LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)采用了很多獨(dú)到的技術(shù),比如將陶瓷基復(fù)合材料(CMC)用在高壓渦輪的部件上;采用了增材制造打印的燃油噴嘴;此外LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片和機(jī)匣都采用復(fù)合材料。截至目前,LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)獲得的確認(rèn)訂單已達(dá)一萬八千多臺,LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)也是有史以來產(chǎn)量增長速度最快的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。2016年生產(chǎn)110臺,2017年達(dá)到550臺,今年將交付近1800臺,明年預(yù)計(jì)將達(dá)到2000臺。CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)從第一臺發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)到每年生產(chǎn)兩千臺花了30年的時(shí)間,而LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到這一數(shù)據(jù)只用了三年時(shí)間。同時(shí),LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中也深受航空公司喜愛,目前LEAP-1A發(fā)動(dòng)機(jī)在中國的空停率為0。
GE9X是為波音777X飛機(jī)研發(fā)的,這也是目前尺寸最大的發(fā)動(dòng)機(jī),風(fēng)扇直徑約3.4米。GE9X最高的推力達(dá)到13萬4千多磅,超過了此前GE90在實(shí)驗(yàn)時(shí)達(dá)到的12萬7千多磅最大推力,創(chuàng)造了全球最大推力的民用發(fā)動(dòng)機(jī)吉尼斯世界記錄。GE9X也采用了很多新技術(shù),例如因CMC材料在LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)上經(jīng)過驗(yàn)證,所以開始大量應(yīng)用在GE9X上,不僅燃燒室部件采用CMC材料,其高壓渦輪靜子葉片也首次采用CMC材料。GE9X將于今年底到明年早些時(shí)候完成實(shí)驗(yàn)取證,將交付給客戶。
結(jié)緣:GE航空深耕中國市場
GE航空集團(tuán)實(shí)際上是1980年進(jìn)入中國的,主要以零配件采購為主。第一架由CFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的737最早交付給云南航空公司,標(biāo)志著GE航空集團(tuán)正式進(jìn)入中國。到目前為止,GE航空在中國有60多家航空公司客戶,五千八百臺裝機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī),同時(shí)獲得訂單約四千臺左右。據(jù)GE航空預(yù)測,到2025年中國的裝機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)將達(dá)到一萬臺。
上海是GE航空在中國的總部,擁有全球機(jī)隊(duì)支援中心,這是除辛辛那提之外GE航空在全球的第二個(gè)機(jī)隊(duì)支援中心。兩個(gè)全球支援中心分別承擔(dān)每天12小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù),監(jiān)控全球飛行的近三萬六千臺發(fā)動(dòng)機(jī),如果有任何警報(bào)會通知航空公司提前做好準(zhǔn)備。
GE航空與國航合資建立了四川國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)修理維修公司,對CFM56和 LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修。同時(shí),GE航空和太古也合資成立了一個(gè)專門維修GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的維修公司。
2019年GE航空的整體業(yè)務(wù)進(jìn)展非常順利,在巴黎航展上跟長龍航空及多彩貴州航空均簽訂了LEAP-1A發(fā)動(dòng)機(jī)的包修協(xié)議。
此外由CF34提供動(dòng)力的ARJ21,正在不斷地交付給成都航空和天驕航空,目前已經(jīng)交付了15架。LEAP-1C作為C919的動(dòng)力裝置,CFM已經(jīng)支持完成了4架飛機(jī)的試飛工作,今年預(yù)計(jì)共有6架C919進(jìn)行飛行實(shí)驗(yàn)。
此外,珠海摩天宇不久前建立起LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的快修能力。未來除四川國際航空發(fā)動(dòng)機(jī)修理維修公司,珠海摩天宇也會具備LEAP-1A和-1B的大修能力。
GE航空為中國民航以及中國航空工業(yè)提供了眾多人才培養(yǎng)項(xiàng)目。過去十幾年來,GE航空為各航空公司及中航工業(yè)的一萬多名人員提供綠帶六西格瑪?shù)呐嘤?xùn),幫助他們進(jìn)一步改進(jìn)流程。GE航空與廣漢飛行學(xué)院也有合作,建立了航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修培訓(xùn)中心。23年來,GE航空為東南亞以及中國航空公司培養(yǎng)了一萬四千名航線維護(hù)工程師。此外,GE航空跟東航的高管培訓(xùn)項(xiàng)目,已進(jìn)行了17年,今年是第18年,有一千名東航中高管參與了GE管理培訓(xùn)。
GE航空持續(xù)為民航局提供適航審定高管培訓(xùn),截至目前共培訓(xùn)了三百多人。GE航空與中國商飛和昂際航電建立了一個(gè)全球民用航空人才培養(yǎng)計(jì)劃,現(xiàn)在已經(jīng)完成兩期,今年預(yù)計(jì)會有第三期畢業(yè),共培養(yǎng)了28名學(xué)員。近期GE航空與中國商飛達(dá)成共識,將會繼續(xù)進(jìn)行第四期全球工程技術(shù)人員的培訓(xùn)項(xiàng)目。
GE航空集團(tuán)在中國擁有一支180余人的強(qiáng)大工程團(tuán)隊(duì),具備發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期的工程支持服務(wù)能力。團(tuán)隊(duì)成立十幾年來為國產(chǎn)民機(jī)項(xiàng)目發(fā)展、航空制造業(yè)能力升級和航空公司高效安全運(yùn)行提供了全面技術(shù)支持。
未來: GE航空將續(xù)寫下一個(gè)百年輝煌
光榮屬于過去,在迎來下一個(gè)百年之際,GE航空已做好充分準(zhǔn)備,將要續(xù)寫下一個(gè)百年輝煌。
GE航空集團(tuán)首席市場營銷官Bill Brown表示,GE在研發(fā)技術(shù)時(shí)總是圍繞一個(gè)明確的目標(biāo),而不是為技術(shù)而技術(shù)。他指出,GE航空在未來將會圍繞三大領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)研發(fā):先進(jìn)的空氣動(dòng)力學(xué)、材料技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的架構(gòu)。
Brown還稱,雖然預(yù)計(jì)短期內(nèi)不會投入商用,但GE航空已著手研發(fā)燃料電池和全電動(dòng)技術(shù);GE航空在材料領(lǐng)域也有廣泛深入的研究,包括陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用;GE航空對空氣動(dòng)力學(xué)的研究也在繼續(xù),持續(xù)的空氣動(dòng)力學(xué)可以改進(jìn)產(chǎn)品性能,將其提升到新的水平。
GE全球副總裁兼GE航空集團(tuán)大中華區(qū)總裁向偉明表示,技術(shù)變革通常每十年、十五年將迎來一個(gè)跨越式的進(jìn)步,也許十五年之后技術(shù)又將全新的階段。隨著時(shí)間不斷地演變,相信GE航空將會繼續(xù)在技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。