2019年中國民航發(fā)展論壇主題為智慧民航，GE航空集團憑借在航空領域的多年積累，其航空大數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)開始步入應用階段。
數(shù)字化、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新科技正在全球民航業(yè)得到快速應用，全球民航業(yè)正在快速進入“智慧民航”時代。智能化將有效提升全球民航業(yè)的生產(chǎn)組織能力和運行效率，催生民航業(yè)新一輪產(chǎn)業(yè)變革。
其中，GE航空集團結合多年的行業(yè)積累，積極投身“智慧民航”領域的建設，提供了多款技術與產(chǎn)品。例如GE航空大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)（EMS，Event Measurement System）是一個全面的飛行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以集成包括飛行數(shù)據(jù)、天氣、導航、飛行計劃和其他操作數(shù)據(jù)等多種不同類型的數(shù)據(jù)源，通過強大的分析引擎，為航空公司客戶提煉出有價值的見解。
GE航空集團的中國數(shù)字化團隊還可利用該系統(tǒng)，為客戶提供飛行風險、運營效率和維護等方面的專業(yè)分析服務。目前，GE在中國已與東航、中國商飛、昂際航電、長龍航空、廈門航空5家客戶簽署了航空數(shù)字化合作協(xié)議。
人工智能算法能幫MRO做什么
GE全球副總裁兼GE航空集團大中華區(qū)總裁向偉明在接受本刊記者采訪時表示，GE航空集團以創(chuàng)新的數(shù)字化解決方案推動“智慧民航”進程，以及在航空領域的大數(shù)據(jù)分析、人工智能算法等技術持續(xù)進行探索。
GE全球副總裁兼GE航空集團大中華區(qū)總裁向偉明。
以發(fā)動機的孔探檢查為例，如果對在車間單獨進行維修的發(fā)動機進行檢查，一般要采用內窺鏡查看15個小時；如果檢查在翼的發(fā)動機要快一些，但可能也需要七八個小時。雖然諸如葉片出現(xiàn)比較明顯的裂紋或者燒蝕等問題可以直接通過內窺鏡發(fā)現(xiàn)，但一般來說都需要做第二次檢查，即檢查所有內窺鏡產(chǎn)生的錄像，仔細觀察是否存在沒有直接被發(fā)現(xiàn)的問題。過去對錄像的檢查，都是維修人員對每臺發(fā)動機的錄像看幾個小時，如果有幾十臺發(fā)動機需要檢測，就需要看幾百個小時的錄像，這樣很難保證不會錯過一些問題。
而GE航空集團的數(shù)字化團隊集中采集了全球的GE和CFM發(fā)動機孔探視頻和圖片，通過對這些資料的整理和標記，運用了深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的算法，學習圖片中的損傷特征，從而自動識別出視頻中的損傷。由此降低了由于孔探漏檢造成故障停飛風險，規(guī)范了孔探操作，也提高了孔探檢查的機隊覆蓋率。
中國國內的數(shù)據(jù)合作
在國內，GE航空和中國東方航空展開了合作，對東航日常運營所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資料進行分析。據(jù)向偉明介紹，GE通過跟東航合作，拿到了將近33000個錄像片段，其中包括發(fā)動機葉片的裂紋、燒蝕圖像。通過對圖像進行深度學習，并且建立數(shù)學模型，今后再進行孔探檢測時，只需要把錄像播放，這套模型可以自動識別哪些葉片存在什么樣的問題。經(jīng)過測試，這套模型的精準度大約為99%，檢測度在98%左右，比人工檢查的結果準確得多，時間也更快。而且這套模型還可以不斷地進行學習，時間越長、錄像越多，這套模型越精準。
在航材管理方面，GE航空也引入深度學習的理念，對航材管理的復雜場景進行建模，并學習最優(yōu)的庫存調配和補充策略，通過建議航材的站點布局、采購數(shù)量和采購節(jié)點，極大改進了航材的保障率并優(yōu)化庫存。
GE航空在參與東航的航材管理試驗時，利用東航各航材站點的情況建模，可以進行深度的人工智能分析。在經(jīng)過幾個月的修正和學習之后，這套人工智能系統(tǒng)可以提供一個解決方案，在不增加航材數(shù)量情況下，對航材部件、種類進行調配，最終滿足對航材的需求，而且使飛機機隊不會因為缺乏航材的問題，造成飛機停飛。
向偉明表示，雖然這些大數(shù)據(jù)項目目前是跟東航合作的，但其原理一旦得到驗證，完全可以應用到其他航空公司的機隊里面。
航發(fā)領域也在持續(xù)努力
在GE的傳統(tǒng)優(yōu)勢航空發(fā)動機領域，向偉明向媒體介紹了GE和其合資企業(yè)CFM的主要幾款發(fā)動機的最新情況。
LEAP發(fā)動機于2016年首次交付使用，平均每天要完成11小時的飛行，其中多數(shù)航班的停機位周轉時間為25分鐘。與CFM56的最新型號相比，LEAP發(fā)動機仍的燃油消耗和二氧化碳排放均降低15%，同時顯著降低噪音；而CFM56的整個改進歷程中，最新型號的燃油效率的提升相比于早期型號也只有6%~7%。
LEAP發(fā)動機的訂單已接近18000臺，其產(chǎn)能也在節(jié)節(jié)提升，例如，其2017年交付459臺，2018年交付量即達到1118臺，而今年預測將會生產(chǎn)1800臺，2020年產(chǎn)量將達2000臺。這也可以看出LEAP發(fā)動機的市場需求非常大，而提升產(chǎn)能對GE來說也是非常大的挑戰(zhàn)，截至目前一切進展比較順利。
LEAP發(fā)動機的燃油噴嘴是采用3D打印的方式制造的，過去發(fā)動機上的燃油噴嘴由十幾個零件組成，而采用3D打印可以一次成形，而且可以設計成更理想的形狀。每臺LEAP-1A/C發(fā)動機要安裝19個燃油噴嘴（LEAP-1B是18個），這些噴嘴比用傳統(tǒng)手段制造要輕25%左右，并顯著提高耐久性。截至目前，GE已累計生產(chǎn)了45000多個這樣的燃油噴嘴。
LEAP發(fā)動機上的采用增材制造技術生產(chǎn)的燃油噴嘴。
對于陶瓷基復合材料（CMC），LEAP發(fā)動機上面也有所應用，該發(fā)動機的高壓渦輪罩環(huán)是采用CMC材料制成，每臺發(fā)動機需要18片，總重約1千克。
GE在阿什維爾的CMC材料工廠生產(chǎn)的LEAP發(fā)動機的高壓渦輪罩環(huán)零件。
GEnx發(fā)動機主要裝配于波音787和波音747-8飛機，截至目前，GEnx系列有2500臺訂單，其中1700臺已經(jīng)交付使用。GEnx也是GE銷售最快的大型商用發(fā)動機。在中國一共有7家運行波音787的航空公司，其中6家全部采用GEnx。GEnx發(fā)動機在中國的波音787占有率達90%，在全球的波音787占有率為64%。
而且，GE用來競標CR929項目動力系統(tǒng)的方案就是GEnx-1C發(fā)動機，該發(fā)動機將是GEnx-1B的升級版，GE將提供包括短艙和發(fā)動機在內的整體推進系統(tǒng)解決方案。就發(fā)動機本身來看，GEnx-1C的主要性能指標與GEnx-1B相當，但如果算上系統(tǒng)集成如短艙和飛發(fā)一體化設計等，GE有信心提供一個比GEnx-1B效率更高、更省油的推力系統(tǒng)方案，也將非常適合CR929。
GE9x發(fā)動機是GE航空為波音777x研發(fā)的最新型的發(fā)動機，它的總壓比是60:1，核心機的壓比27:1，發(fā)動機風扇直徑為3.4米，進氣口直徑為4.5米，推力可達470千牛，涵道比為10:1。
目前GE9X已順利通過了飛行試驗計劃，自去年春天以來，該發(fā)動機安裝在GE的波音747-400飛行測試平臺上面共完成了50多次飛行，累計飛行320小時。GE9X現(xiàn)已完成了80%試驗，GE已取得發(fā)動機認證所需的飛行測試以及地面臺架測試數(shù)據(jù)，裝配了GE9X的波音777-9計劃在2019年底之前進行首飛，并在明年完成首架飛機的交付。
相比于LEAP，GE9X中采用了更多的CMC材料零件，共有5種零件采用CMC材料制造：包括燃燒室內襯和外襯、高壓渦輪第一級葉冠和高壓渦輪出口導向器，以及高壓渦輪第二級葉冠等，其運行溫度也比LEAP發(fā)動機中的CMC零件更高。
采用CMC材料的渦輪葉片
CMC對于該圖顯示的和各種航空發(fā)動機零部件都是不錯選擇。
Catalyst發(fā)動機是一款全新研發(fā)的渦輪螺槳發(fā)動機，該發(fā)動機主要針對公務和通航市場，按下一代全新850~1600軸馬力發(fā)動機的相關需求設計。該發(fā)動機是首臺大量采用3D打印手段來制造的發(fā)動機。
該發(fā)動機在設計之初有855個部件，而在3D打印技術之后，只有12個整體部件，這使發(fā)動機重量降低了5%，油耗要降低20%而且未來的維修成本會進一步大幅降低。
在未來的超聲速客機的發(fā)動機方面，GE也推出了相應的產(chǎn)品：Affinity發(fā)動機。該發(fā)動機將用于美國Aerion公司的AS2超聲速公務機。
Affinity是50多年來首臺配裝超聲速民機的發(fā)動機，也是首款可滿足5級噪聲限制要求的超聲速民機發(fā)動機。Affinity采用雙軸兩級風扇、中等涵道比設計,可在超聲速和亞聲速飛行中提供均衡的性能。該發(fā)動機推力為80kN，涵道比為3，主要結構為2級風扇、9級高壓壓氣機、1級高壓渦輪和2級低壓渦輪組成。Affinity的核心機來自CFM56發(fā)動機，并與新的低壓部件相匹配，更適合超聲速飛行。
