GE9X是世界上最大、最强大的认证商用飞机发动机，也是GE航空航天公司每磅推力效率最高的发动机。采用先进技术，GE9X发动机的燃油效率比其前身提高了10%，氮氧化物(NOx)排放量比现行法规要求低55%。

　　俄亥俄州没有很多沙尘暴。但在辛辛那提以东一小时车程的地方，在一个阳光明媚的日子里，一场沙尘暴正在酝酿。在一个高耸的脚手架上，一排水管把密密麻麻的粉末和沙砾抽出来。它们像一座水平的火山一样，瞬间被吸入几英尺外喷气发动机旋转的风扇叶片中。这是通用航空航天公司位于俄亥俄州皮布尔斯的试验场，在这里，公司对原型发动机进行了大量的破坏，以确保它们能够经受住严酷的飞行考验。在这一天，机组人员正在模拟新的GE9X发动机在为波音777X客机提供动力时在遥远的沙漠跑道上可能遇到的挑战。

　　GE9X发动机的先进技术背后

　　航空制造商称这些条件“炎热而严酷”，他们将在本月体验到真实的情况，因为行业领袖们将齐聚阿拉伯联合酋长国参加两年一度的迪拜航展。该国是世界上最大的两家航空公司阿联酋航空和阿提哈德航空的基地;与卡塔尔航空公司一起，他们负责777X的一半以上订单，777X是GE9X的独家平台。就在本周，阿联酋航空对GE9X发动机的需求翻了一番，又订购了202台GE9X发动机，使其总订单达到460台。

　　迪拜被沙漠包围，是GE航空工程师给GE9X制造沙尘暴的中心。在数千小时的测试中，他们还用葡萄柚大小的冰球和水流冲击发动机，重现了大气中最严酷的环境。

　　经过严格的研发计划，GE9X发动机已成为GE航空航天公司迄今为止最先进的商用发动机。它保持着最大推力的世界纪录——134300磅——这一壮举之所以成为可能，是因为它前所未有的尺寸:直径11英尺，大到足以让勒布朗·詹姆斯在里面扣篮而不会碰到天花板。

　　但这款发动机的设计也是为了减少排放，而不仅仅是为了增加肌肉。在经过验证的GE90发动机架构的基础上，GE9X团队采用了新产品线的关键创新，推出了推力级别中最高效的宽体发动机，比其前身GE90- 115b的比油耗降低了10%。

　　“在这里，我们谈论‘站在巨人的肩膀上’。“GE9X是一个很好的例子，”该项目的系统工程负责人Alisha Kalb说。“我们甚至在不知不觉中就开始开发这款引擎了。几十年来，我们在测试和现场发动机中不断完善这些技术。”

　　作为一个例子，Kalb指出他们使用陶瓷基复合材料(cmc)。cmc由碳化硅、陶瓷纤维和陶瓷树脂制成，强度是金属的两倍，重量是金属的三分之一。它们也更耐热——这是发动机核心的一个关键优势，在那里燃料在足够高的温度下点燃，足以熔化熟铁。燃烧温度越高，燃料燃烧效率越高，但即使是最坚固的金属合金在温度计超过华氏2000度时也会开始软化。由于cmc可以承受更高的温度，它们所需的冷却气流不到传统部件的一半，因此可以燃烧空气以产生额外的推力。

　　GE航空航天公司第一个采用cmc的生产型发动机是LEAP，由CFM国际公司生产，CFM国际公司是GE航空航天公司和赛峰飞机发动机公司各占50%的合资企业。LEAP引擎有一个单一的CMC部件编号。GE9X发动机包含5个CMC组件。“我们在LEAP项目中学到了很多关于cmc的知识，”卡尔布说。我们从小规模开始，积累了制造和可扩展性方面的经验，然后在GE9X上发展了这项技术。”

　　发动机得到了一些关键的设计更新额外的效率提高。Kalb说:“在GE航空航天和CFM项目中，先进的空气动力学一直是我们的骄傲。“我们一直在不断改进GE9X的空气动力学性能。”

　　基于高科技分析，该团队改进了压缩机的翼型，一系列旋转叶片加速并挤压进入的空气。空气压力越高，空气燃烧的速度越快、效率越高，产生的推力也就越大。由于该团队的重新设计，GE9X的压力比(衡量压缩机增加空气压力的程度)达到了60:1的高水平，而GE90发动机的压力比为42:1。

　　与核心的流线型部件一起，风扇的长而薄的碳纤维叶片最大限度地提高了通过发动机的气流。由于叶片的设计更高效，GE9X发动机只需要16个叶片，而GE90发动机需要22个叶片。

　　更少的叶片表面阻碍气流进入发动机，更大的风扇，GE9X实现了另一个效率标志:高涵道比。现代客机发动机引导大部分气流绕过核心，而不是穿过核心。在风扇的驱动下，这些空气从发动机后部排出时产生推力。每条气流的质量之比——环绕核心的空气和穿过核心的空气的质量之比——被称为旁通比。涵道比越高的发动机效率越高，因为通过核心的空气越少，燃烧的燃料就越少。GE9X是商用发动机中涵道比最高的发动机之一，达到10:1，这意味着每单位空气通过燃烧室，就有10单位空气绕过它。

　　GE9X不仅是GE航空航天公司每磅推力最高效的喷气发动机，而且还减少了非二氧化碳排放。为了减少燃料燃烧产生的副产物氮氧化物(NOx)的排放，该团队采用了通用电气航空航天公司自21世纪初以来一直成熟的技术:双环形预混涡流器(TAPS)。TAPS首先在GEnx上实施，在燃烧前而不是燃烧过程中将空气与燃料预混。离开压缩机后，气流被引导通过两个高能旋流器引起湍流。旋涡状的空气然后以理想的比例与燃料混合。因此，GE9X第三代TAPS发动机的氮氧化物排放量比同类发动机低近55%，不到最新法规限制的一半。

　　Kalb和她的同事们通过对GE9X发动机进行数千次耐力和飞行测试来改进这些技术——超过12000小时的飞行测试，超过了GE航空航天公司任何其他商用飞机发动机在投入使用之前所经历的时间。经过多次迭代和分析，团队已经能够做出改进，这将有助于确保可靠性。

　　Kalb说:“在GE航空航天公司的20年里，我学会了尽早测试，经常测试，并一直追求每一个结果的根本原因。”“这从来都不容易。但我认为这些学习是一种天赋。如果我们从中吸取教训，改进引擎，那就是一场胜利。”

　　这篇报道最初出现在《通用电气报告》上。