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GE航空:不止是航空发动机巨头

时间:2019-05-26 21:24:39        来源:

 2019年国民航发展论坛主题为智慧民航,GE航空集团凭借在航空领域的多年积累,其航空大数据系统已经开始步入应用阶段

  数字化、大数据、云计算、人工智能等新科技正在全球民航业得到快速应用,全球民航业正在快速进入“智慧民航”时代。智能化将有效提升全球民航业的生产组织能力运行效率催生民航业新一轮产业变革

  

  其中,GE航空集团结合多年的行业积累,积极投身“智慧民航”领域的建设提供了多款技术产品。例如GE航空大数据分析系统(EMS,Event Measurement System)是一个全面飞行数据处理系统,该系统可以集包括飞行数据、天气导航、飞行计划和其他操作数据等多种不同类型的数据源,通过强大的分析引擎,为航空公司客户提炼出有价值的见解。

  GE航空集团的中国数字化团队还可利用该系统,为客户提供飞行风险、运营效率和维护方面专业分析服务目前,GE在中国已与东航、中国商飞、昂际航电长龙航空、厦门航空5家客户签署了航空数字化合作协议

  

  人工智能算法能帮MRO做什么

  GE全球副总裁兼GE航空集团大中华区总裁向伟明接受本刊记者采访时表示,GE航空集团以创新的数字化解决方案推动“智慧民航”进程,以及在航空领域的大数据分析、人工智能算法等技术持续进行探索。

  

  GE全球副总裁兼GE航空集团大中华区总裁向伟明。

  以发动机的孔探检查为例,如果对在车间单独进行维修的发动机进行检查,一般采用内窥镜查看15个小时;如果检查在翼的发动机要快一些,但可能也需要七八个小时。虽然诸如叶片出现比较明显的裂纹或者烧蚀等问题可以直接通过内窥镜发现,但一般来说都需要做第二次检查,即检查所有内窥镜产生的录像,仔细观察是否存在没有直接被发现的问题。过去对录像的检查,都是维修人员对每台发动机的录像看几个小时,如果有几十台发动机需要检测,就需要看几百个小时的录像,这样很难保证不会错过一些问题。

  

  而GE航空集团的数字化团队集中采集了全球的GE和CFM发动机孔探视频图片,通过对这些资料的整理和标记,运用了深度卷积神经网络的算法,学习图片中的损伤特征,从而自动识别出视频中的损伤。由此降低了由于孔探漏检造成故障停飞风险,规范了孔探操作,也提高了孔探检查的机队覆盖率。

  中国国内的数据合作

  在国内,GE航空和中国东方航空展开了合作,对东航日常运营所产生的数据资料进行分析。据向伟明介绍,GE通过跟东航合作,拿到了将近33000个录像片段,其中包括发动机叶片的裂纹、烧蚀图像。通过对图像进行深度学习,并且建立数学模型,今后再进行孔探检测时,只需要把录像播放,这套模型可以自动识别哪些叶片存在什么样的问题。经过测试,这套模型的精准度大约为99%,检测度在98%左右,比人工检查的结果准确得多,时间也更快。而且这套模型还可以不断地进行学习,时间越长、录像越多,这套模型越精准。

  

  在航材管理方面,GE航空也引入深度学习的理念,对航材管理的复杂场景进行建模,并学习最优的库存调配和补充策略,通过建议航材的站点布局采购数量和采购节点,极大改进了航材的保障率并优化库存。

  

  GE航空在参与东航的航材管理试验时,利用东航各航材站点的情况建模,可以进行深度的人工智能分析。在经过几个月的修正和学习之后,这套人工智能系统可以提供一个解决方案,在不增加航材数量情况下,对航材部件、种类进行调配,最终满足对航材的需求,而且使飞机机队不会因为缺乏航材的问题,造成飞机停飞。

  向伟明表示,虽然这些大数据项目目前是跟东航合作的,但其原理一旦得到验证,完全可以应用到其他航空公司的机队里面。

  航发领域也在持续努力

  在GE的传统优势航空发动机领域,向伟明向媒体介绍了GE和其合资企业CFM的主要几款发动机的最新情况。

  LEAP发动机于2016年首次交付使用,平均每天要完成11小时的飞行,其中多数航班的停机位周转时间为25分钟。与CFM56的最新型号相比,LEAP发动机仍的燃油消耗和二氧化碳排放均降低15%,同时显著降低噪音;而CFM56的整个改进历程中,最新型号的燃油效率的提升相比于早期型号也只有6%~7%。

  

  LEAP发动机的订单接近18000台,其产能也在节节提升,例如,其2017年交付459台,2018年交付量即达到1118台,而今年预测将会生产1800台,2020年产量将达2000台。这也可以看出LEAP发动机的市场需求非常大,而提升产能对GE来说也是非常大的挑战,截至目前一切进展比较顺利

  LEAP发动机的燃油喷嘴是采用3D打印方式制造的,过去发动机上的燃油喷嘴由十几个零件组成,而采用3D打印可以一次成形,而且可以设计成更理想的形状。每台LEAP-1A/C发动机要安装19个燃油喷嘴(LEAP-1B是18个),这些喷嘴比用传统手段制造要轻25%左右,并显著提高耐久性。截至目前,GE已累计生产了45000多个这样的燃油喷嘴。

  

  LEAP发动机上的采用增材制造技术生产的燃油喷嘴。

  对于陶瓷基复合材料(CMC),LEAP发动机上面也有所应用,该发动机的高压涡轮罩环是采用CMC材料制成,每台发动机需要18片,总重约1千克。

  

  GE在阿什维尔的CMC材料工厂生产的LEAP发动机的高压涡轮罩环零件。

  GEnx发动机主要装配于波音787和波音747-8飞机,截至目前,GEnx系列有2500台订单,其中1700台已经交付使用。GEnx也是GE销售最快的大型商用发动机。在中国一共有7家运行波音787的航空公司,其中6家全部采用GEnx。GEnx发动机在中国的波音787占有率达90%,在全球的波音787占有率为64%。

  

  而且,GE用来竞标CR929项目动力系统的方案就是GEnx-1C发动机,该发动机将是GEnx-1B的升级版,GE将提供包括短舱和发动机在内的整体推进系统解决方案。就发动机本身来看,GEnx-1C的主要性能指标与GEnx-1B相当,但如果算上系统集成如短舱和飞发一体化设计等,GE有信心提供一个比GEnx-1B效率更高、更省油的推力系统方案,也将非常适合CR929。

  GE9x发动机是GE航空为波音777x研发的最新型的发动机,它的总压比是60:1,核心机的压比27:1,发动机风扇直径为3.4米,进气口直径为4.5米,推力可达470千牛,涵道比为10:1。

  

  目前GE9X已顺利通过了飞行试验计划,自去年春天以来,该发动机安装在GE的波音747-400飞行测试平台上面共完成了50多次飞行,累计飞行320小时。GE9X现已完成了80%试验,GE已取得发动机认证所需的飞行测试以及地面台架测试数据,装配了GE9X的波音777-9计划在2019年底前进首飞,并在明年完成首架飞机的交付。

  

  相比于LEAP,GE9X中采用了更多的CMC材料零件,共有5种零件采用CMC材料制造:包括燃烧室内衬和外衬、高压涡轮第一级叶冠和高压涡轮出口导向器,以及高压涡轮第二级叶冠等,其运行温度也比LEAP发动机中的CMC零件更高。

  

  采用CMC材料的涡轮叶片

  

  CMC对于该图显示的和各种航空发动机零部件都是不错选择

  Catalyst发动机是一款全新研发的涡轮螺桨发动机,该发动机主要针对公务和通航市场,按下一代全新850~1600轴马力发动机的相关需求设计。该发动机是首台大量采用3D打印手段来制造的发动机。

  

  该发动机在设计之初有855个部件,而在3D打印技术之后,只有12个整体部件,这使发动机重量降低了5%,油耗要降低20%而且未来的维修成本进一步大幅降低。

  

  在未来的超声速客机的发动机方面,GE也推出了相应的产品:Affinity发动机。该发动机将用于美国Aerion公司的AS2超声速公务机。

  

  Affinity是50多年来首台配装超声速民机的发动机,也是首款可满足5级噪声限制要求的超声速民机发动机。Affinity采用双轴两级风扇、中等涵道比设计,可在超声速和亚声速飞行中提供均衡的性能。该发动机推力为80kN,涵道比为3,主要结构为2级风扇、9级高压压气机、1级高压涡轮和2级低压涡轮组成。Affinity的核心机来自CFM56发动机,并与新的低压部件相匹配,更适合超声速飞行

  

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