GE90为许多波音777喷气式飞机提供权力，包括此中国航空公司的飞机。图片来源:通用航空公司
Nick Kray不是Picasso，但他的作品在纽约的现代艺术博物馆展出。十年前，MOMA的设计系列从GE90喷气发动机拿起复合风扇刀片，Kray帮助创建了。
刀刃的缟玛瑙黑色弯曲曲线看起来很赏心悦目，但对克雷来说，它们已经不再是最先进的了。“我们现在正在研发这种技术的第四代，”克赖说。
Kray在通用航空公司担任复合材料设计咨询工程师。上世纪90年代，他参与了通用电气的一项高风险策略，用环氧树脂和碳纤维制造其最大喷气发动机的前风扇。
由碳纤维复合材料制成的叶片使通用电气的航空工程师得以设计出GE90，这款发动机至今仍是世界上最大、最强大的喷气发动机。它也是通用航空最赚钱的机器。“我们的竞争对手用钛和钢制造喷气发动机风扇，甚至我们自己的一些人一开始也不太喜欢使用复合材料，”克雷说。“以前没有人尝试过。”
该工程如此困难到这一天，GE是唯一一个拥有综合风扇刀片的公司。他们在GE90和Genx发动机内工作，为许多梦想者提供权力。
这种材料让通用电气的工程师能够设计出更轻、更高效的发动机叶片，让航空公司通过减少宝贵的重量来节省燃料。
现在，克雷和他的团队正忙于建设未来。他们正在为通用电气迄今为止最大的发动机GE9X研发第四代叶片，专为波音下一代宽体客机777X设计。
通用电气已经从阿联酋航空、卡塔尔航空、阿提哈德航空、汉莎航空、国泰航空和全日空航空等几家不断发展的中东航空公司，获得了价值280亿美元的700台GE9x发动机的订单和承诺。
参加今年迪拜航展的阿联酋航空公司、卡塔尔航空公司、阿提哈德航空公司分别订购了150架、60架、25架GE9X动力777飞机。周一，阿联酋航空还与通用航空签署了一项价值160亿美元的协议，为其GE9X发动机提供12年的服务。
绘制GE9X引擎。在GE90具有22个风扇刀片的情况下，GE9X将仅由第4代碳纤维复合材料制成的16叶片。图片来源:通用航空公司
kray说，刀片将具有几个新组件。它们将使用更硬的碳纤维，因此GE可以使它们更长，更薄。它们的后缘将由特殊的结构玻璃纤维复合材料制成，可以更好地吸收冲击能量。
克雷说:“碳纤维非常坚硬，没有那么灵活，所以当鸟或其他东西撞击叶片时，会在叶片内部产生冲击波。”“但玻璃复合材料可以更好地变形，并转移叶片上的应力。”
GE还将用钢取代目前用于GE90和GEnx刀片的钛前缘。他说:“这是一种坚固的材料，使我们能够保持新型刀片的薄形状，以最大限度地提高性能。”“如果你是一名空气动力学爱好者，越瘦越好。我们想要人类能做到的最好的表现。”
通用电气正在波音公司的一个小型测试平台上测试GE9X叶片的新设计。图片来源:通用航空公司
GE90有22个刀片，GEnx有18个刀片，而GE9X只有16个刀片，尽管它是三个中最大的。除了使发动机更轻，更少和更薄的叶片也将旋转更快。“通过将整个低压风扇和涡轮系统匹配到最佳性能，这对发动机的整体性能非常有利，”Kray说。“这是工程师们一直想要的。”
叶片仍然保持着它们美丽的，弯曲的曲线，向前掠，顶部有一个钩子，腹部在中心。克瑞说:“这是一项了不起的技术。”
当GE设计GE90碳纤维复合风扇刀片时，它不是从划痕开始的。在20世纪80年代，该公司发展了实验GE36开式转子发动机．它在一个不同寻常的地方使用了碳纤维复合叶片混合设计涡轮机和涡轮螺旋桨发动机的组合特征。
GE36是具有复合刀片的第一发动机。但他们在外面。图片来源:通用航空公司
尽管这款发动机与同样大小的传统喷气发动机相比节省了30%以上的燃料，但它并没有流行起来。
回到实验室，挑战比比皆是。典型的钛叶片会吸收能量，当它们碰到障碍物(比如鸟)时会膨胀。但是普通的复合材料会发生分层和断裂。“我们不知道这种新材料对压力的反应如何，”克雷说。
该团队在通用电气的喷气发动机训练营进行了数百次密集测试，模拟鸟击、雨、雪和冰雹风暴皮布尔斯和赖特·帕特森空军基地，都在俄亥俄州。“我们几乎每天都进行测试，并根据我们学到的东西做出改变，”Kray说。“结果让我们对这种材料有了极大的信心，因为我们看到它是多么耐用。”
到1993年，这个团队已经有了合适的材料和叶片设计，但还远远没有完成。他们仍然要生产它。通用航空公司与其欧洲喷气发动机合作伙伴斯奈克马公司合作。这家法国航空公司在制造高科技复合材料方面经验丰富。他们成立了一家名为CFAN的合资企业，并在德克萨斯州的圣马科斯建立了一家新的复合材料工厂。
即使有帮助，制作刀刃也是一项艰难的攀登。“复合材料的制造仍然是一个手工过程，”克雷说。“这种材料会经历化学变化，并倾向于四处移动。我们必须学会如何做对。”
每个GE90发动机都有22个碳纤维刀片。GE90-115B是发动机仍然是世界上最大，最强大的喷气发动机。图片来源:通用航空公司
工人们用x光、超声波、激光和其他工具检查每一个刀片的缺陷。起初，只有30%的学生通过了考试。(目前的收益率约为97%。)
德克萨斯州工人没有学习复合材料。GE也不得不向监管机构解释材料，甚至可以在其777远程喷气机上使用它的波音。第一个计划于1995年留下其植物。“在一切之上，我们在赛跑时赛跑，”克雷说。“这是一个非常陡峭的学习曲线。”
最终，这个赌注得到了回报。尽管GE90发动机的风扇直径为128英寸，比之前的发动机更大，但复合材料使机器减少了400磅。GE9X的风扇直径将为134英寸。
联邦航空管理局在1995年2月认证了发动机和复合材料叶片。“这些引擎基本上为非常高效的双动力宽体飞机打开了大门，”David Joyce说通用航空公司总裁兼首席执行官。
引擎并不羞于展示它的力量和优雅。2002年12月，GE90-115B版本的发动机实现了a吉尼斯世界纪录作为有史以来最强大的喷气发动机，产生的推力超过12.7万磅，比早期的太空火箭发动机还要多。
2005年，一架ge90动力的波音777飞机另一个世界纪录这一次是乘坐商业喷气式飞机进行不间断的长途旅行。这架飞机在香港和伦敦之间飞行了11,664海里，用时22小时42分钟。2007年，纽约现代艺术博物馆(Museum of Modern Art)将这种弯曲的复合材料刀片纳入了其设计收藏。
即使20年后，通用电气仍是唯一一家使用复合材料叶片的喷气发动机制造商。克赖和其他工程师目前正在为波音777的下一代GE9X发动机开发第四代叶片，波音777 x．这架飞机将是世界上最大、效率最高的双引擎喷气机。”新一代复合材料会走得更远，”克雷说。“我们永远不会回到金属时代。”
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