近日，羅-羅（Rolls-Royce,羅爾斯-羅伊斯）成功測試了UltraFan? 飛機發(fā)動機的關(guān)鍵部件-先進低壓系統(tǒng)（ALPS），該系統(tǒng)中的有所復合元件（包括風扇葉片，風機外殼和環(huán)填料）首次在供體發(fā)動機上進行了測試。這標志著羅-羅下一代飛機發(fā)動機UltraFan?又向前邁進了一步。

    根據(jù)羅-羅，UltraFan?在重量、噪音和所需燃料方面將得到顯著降低，與其第一代Trent發(fā)動機相比，燃油效率將高25％。UltraFan?將重新定義噴氣發(fā)動機。羅-羅還通過技術(shù)驗證機Advance3 對將于2025年推出的UltraFan?發(fā)動機設(shè)計的相關(guān)技術(shù)和新核心機進行測試。Advance3 發(fā)動機中集成約2萬個組件，其中的一部分是通過3D打印技術(shù)制造的。

3D打印引領(lǐng)下一代飛機發(fā)動機潮流

    Advance3發(fā)動機將成為羅-羅最新的民用大涵道比發(fā)動機UltraFan?的核心機，UltraFan?計劃在2025年推向市場。在Advance3發(fā)動機的2萬個組件中，其中一部分是通過3D打印技術(shù)制造的，同時羅-羅公司在Advance3 熱端部件制造中使用了尖端的陶瓷基復合材料（CMC）。

根據(jù)羅-羅，Advance3 發(fā)動機中的零件已測試超過100小時，初期測試結(jié)果顯示，發(fā)動機中采用3D打印技術(shù)和陶瓷基復合材料（CMC）制造的部件性能表現(xiàn)卓越。

Advance3驗證機測試的新核心機能實現(xiàn)最高油效，保持低排放，是羅-羅未來技術(shù)戰(zhàn)略的關(guān)鍵要素。羅-羅表示，將于2025年后面世的UltraFan?發(fā)動機與第一代Trent 發(fā)動機相比燃油效率將提高25%。

在驗證機上，新核心機在Trent XWB風扇系統(tǒng)與Trent 1000低壓渦輪之間運行，其壓氣系統(tǒng)可幫助UltraFan?實現(xiàn)高達70:1的總壓比。

當所有測試完成后，新核心機將集成到UltraFan?發(fā)動機組件中。

    Advance3 以創(chuàng)新技術(shù)和數(shù)字能力為基礎(chǔ)，是羅-羅實現(xiàn)智能發(fā)動機（Intelligent Engine）未來愿景的重要組成部分。3D打印是Advance3制造中所采用的創(chuàng)新技術(shù)之一。3D打印可以將原本通過多個構(gòu)件組合的零件進行一體化打印，這樣不僅實現(xiàn)了零件的整體化結(jié)構(gòu)，避免了原始多個零件組合時存在的連接結(jié)構(gòu)（法蘭、焊縫等），也可以幫助設(shè)計者突破束縛實現(xiàn)功能最優(yōu)化設(shè)計。一體化結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)除了帶來輕量化的優(yōu)勢，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開了可行性空間。

此外，金屬3D打印可以讓打印部件達到傳統(tǒng)方式無法達到的薄壁、尖角、懸垂、圓柱等形狀的極限尺寸，讓產(chǎn)品設(shè)計師有了更大的發(fā)揮空間。在進行飛行器中的復雜零部件設(shè)計時，設(shè)計師由過去以考慮零部件的可制造性為主，轉(zhuǎn)變?yōu)樵霾脑O(shè)計思維下的實現(xiàn)零部件功能性為主。

 早期的羅-羅發(fā)動機Trent XWB-97就采用了增材制造/3D打印部件，3D打印的鎳金屬結(jié)構(gòu)件是一件直徑1.5米、厚0.5米的前軸承座，含有48個翼面。而空客A350-1000用的是XWB-97發(fā)動機,XWB-97看起來非常像A350-900的XWB-84發(fā)動機，可產(chǎn)生97000磅的推力。提升的推力主要來自新型高溫渦輪技術(shù)，結(jié)合了更新的發(fā)動機的核心技術(shù)以及更大風量的風扇來實現(xiàn)的。這一切的實現(xiàn)歸根結(jié)底是使用了先進的空氣動力學技術(shù)，以及3D打印零部件。

      除了在核心機Advance 3中應(yīng)用的3D打印技術(shù)，羅-羅在制造UltraFan?發(fā)動機時還應(yīng)用了先進的全自動化制造技術(shù)以及數(shù)字雙胞胎。根據(jù)3D科學谷市場觀察，羅-羅在其復合材料卓越中心采用先進的全自動化制造技術(shù)制造UltraFan?發(fā)動機部件。該發(fā)動機中的葉片都是由機器人制造的，機器人構(gòu)建大約500層碳纖維材料，然后施加熱量和壓力。每個葉片都有一個領(lǐng)先的鈦金屬邊緣，為發(fā)動機提供極好的防異物和鳥撞保護。

     UltraFan發(fā)動機的每個葉片中都配有數(shù)字雙胞胎，即每個葉片都在計算機軟件中有一個虛擬副本。在發(fā)動機測試期間，它們將收集大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將被饋送到數(shù)字雙胞胎中，供工程師預測每個葉片在服務(wù)中的性能。