GE帶冷卻通道的3D打印發(fā)動機

渦輪發(fā)動機

，特別是燃氣或燃氣渦輪發(fā)動機，通過發(fā)動機的多個旋轉(zhuǎn)渦輪葉片上的燃燒氣體流中提取能量，這些渦輪葉片分布在多個渦輪葉片組件中。出于空氣動力學(xué)方面的考慮，葉片的葉身型面通常都設(shè)計成復(fù)雜的自由曲面，且對其制造精度要求極高，而3D打印在成型與控性方面為葉片的制造帶來了新的革命

。

減少裂紋發(fā)生

在渦輪發(fā)動機葉片的運轉(zhuǎn)過程中，裂紋是葉片的致命缺陷

，葉片的發(fā)展趨勢是采用更耐高溫的鎳基合金，而且冷卻設(shè)計越來越復(fù)雜，冷卻效果的要求越來越高，同時采用高效的隔熱涂層。而3D打印通過實現(xiàn)更均勻可控的晶體組織、更耐高溫的復(fù)合材料

、更復(fù)雜的葉片冷卻通道

、與金屬基體結(jié)合更緊密的隔熱涂層，從而提升了葉片的性能

，更有效的避免裂紋發(fā)生

。

航空發(fā)動機作為航天飛行器的核心部件，決定發(fā)動機關(guān)鍵性能的渦輪葉片成為研究的重中之重

。一臺航空發(fā)動機的推動力與渦輪機前沿進氣口溫度密切相關(guān)，渦輪葉片的承溫能力則決定了整臺發(fā)動機的推動力，而提高渦輪葉片承溫能力的方法主要有兩種，一種是探索性能更優(yōu)化更穩(wěn)定的高溫合金；另一種是探索具備復(fù)雜空心結(jié)構(gòu)的葉片冷卻技術(shù)。

根據(jù)《中國工程科學(xué)》1

，葉片在結(jié)構(gòu)上主要由葉身、緣板和榫頭這三部分組成。葉身型面是葉片的主體，其形狀通常都設(shè)計成具有高氣動性能的空間自由曲面