Дженерал Электрик GE9X
| GE9X | |
|---|---|
| |
| GE9X установлен на 777X во время внедрения в марте 2019 г. | |
| Тип | ТРДД |
| Национальное происхождение | Соединенные Штаты |
| Производитель | GE Аэроспейс |
| Первый запуск | апрель 2016 г. |
| Основные приложения | Боинг 777Х |
| Разработано на основе | Дженерал Электрик GE90 , Дженерал Электрик GEnx |
General Electric GE9X — турбовентиляторный двигатель с большим байпасом, разработанный компанией GE Aerospace специально для Boeing 777X . Впервые он полетел на землю в апреле 2016 года и совершил первый полет 13 марта 2018 года; 777-9 он был использован в первом полете в начале 2020 года. Он получил сертификат типа Федерального управления гражданской авиации (FAA) 25 сентября 2020 года. Он создан на основе General Electric GE90 с более крупным вентилятором, такими современными материалами, как композиты с керамической матрицей (CMC), и более высокие степени двухконтурности и сжатия, он был разработан для повышения топливной эффективности на 10% по сравнению с GE90. Его номинальная тяга составляет 110 000 фунтов силы (490 кН), что на 5 000 фунтов силы (20 кН) меньше, чем у варианта GE90 с максимальной тягой, GE90-115, с номинальной силой 115 000 фунтов силы (510 кН).
Разработка
[ редактировать ]В феврале 2012 года GE объявила об исследованиях более эффективной модификации GE90, назвав ее GE9X, которая будет использоваться в обоих вариантах -8/9 нового Boeing 777X . Он должен был иметь тот же диаметр вентилятора 128 дюймов (325 см), что и GE90-115B, с уменьшенной тягой на 15 800 фунтов силы (70 кН) до новой номинальной мощности 99 500 фунтов силы (443 кН) на двигатель. [ 1 ] Мощность двигателя 777-8X должна была быть снижена до 88 000 фунтов силы (390 кН). [ 2 ]
В 2013 году диаметр вентилятора был увеличен на 3,5 дюйма (9 см) до 132 дюймов (335 см). [ 3 ] В 2014 году тяга была немного увеличена со 102 000 до 105 000 фунтов силы (от 450 до 470 кН), а диаметр вентилятора был увеличен на 1,5 дюйма (4 см) до 133,5 дюйма (339 см). [ 4 ] В 2016 году его прейскурантная цена составила 41,4 миллиона долларов США . [ 5 ]
Ожидалось, что первый двигатель пройдет наземные испытания в 2016 году, летные испытания начнутся в 2017 году, а сертификация состоится в 2018 году. [ 6 ] Из-за задержек первые летные испытания состоялись в марте 2018 года. [ 7 ] сертификация ожидается в конце 2019 года. [ 8 ]
Наземные испытания
[ редактировать ]Первый испытанный двигатель (FETT) завершил свой первый запуск в апреле 2016 года. [ 9 ] Этот двигатель выполнил 375 циклов за 335 часов работы, что подтвердило эффективность конструкции двигателя с точки зрения аэродинамических характеристик, поведения механической системы и управления нагревом системы вторичного воздуха. [ 10 ]
Зимой 2017 года GE9X провел испытания на обледенение. [ 11 ] FETT использовался для наземных испытаний в холодную погоду в условиях естественного обледенения, таких как приземный туман ; незначительные изменения конструкции с использованием аддитивного производства были внесены в течение одного месяца. Сертификация и оценка обледенения завершились зимой 2017–2018 годов в Виннипеге, Манитоба . [ 10 ]
Смоделированные условия высокогорья использовались для тестирования GE9X на предмет обледенения кристаллов льда (обледенения активной зоны), что было проблемой для GEnx . Это тестирование улучшило понимание обледенения керна, а также более знакомого инея . Изменение конструкции, необходимое для GEnx, заключалось в добавлении перепускных дверей между бустером и компрессором высокого давления, которые открываются в путь воздушного потока, чтобы уменьшить вероятность попадания кристаллов льда в активную зону. [ 10 ]
Изменения в конструкции между FETT и вторым двигателем для испытаний (SETT) касались улучшений, необходимых для достижения целей эффективности: минимальная площадь воздуховода между выходом турбины ВД и входом турбины низкого давления была изменена, чтобы задать рабочую линию компрессора, турбины и вентилятора. . Зазор между наконечниками в передней части компрессора ВД был изменен в результате предыдущего опыта эксплуатации. Тестирование SETT началось 16 мая 2017 года в Пиблсе, штат Огайо , через 13 месяцев после FETT; это был первый двигатель, изготовленный в соответствии с утвержденным производственным стандартом для сертификации. [ 10 ] Во время 150-часового блочного испытания FAA рычаг с регулируемыми лопатками статора (VSV) вышел из строя, и его изменение конструкции привело к задержке на 3 месяца. [ 12 ] К маю 2018 года за SETT последовали еще четыре испытательных двигателя. [ 13 ]
Программа сертификации стартовала в мае 2017 года. [ 11 ] Для сертификации было задействовано восемь дополнительных двигателей, а также один для сертификации ETOPS , установленный в гондоле самолета. Основной двигатель был испытан в высотной испытательной камере в Эвендейле, штат Огайо , для проверки вибрации лопастей, а двигатели 003, 004 и 007 были собраны в 2017 году, а четвертый двигатель использовался для летных испытаний позднее в том же году в Викторвилле, штат Калифорния . потребовалось десять двигателей, отвечающих требованиям (включая два запасных) . 777-9 В 2018 году для четырех летно-испытательных самолетов [ 10 ] Сертификация типа была запланирована на четвертый квартал 2018 года. [ 14 ]
10 ноября 2017 года двигатель GE9X достиг рекордной тяги в 134 300 фунтов силы (597 кН) в Пиблсе, что стало новым мировым рекордом Гиннеса , побив рекорд GE90-115B 127 900 фунтов силы (569 кН), установленный в 2002 году. [ 15 ] [ 16 ] Двигатель для блочных испытаний работал на пределе своих возможностей, в трех критических условиях: максимальная скорость вентилятора, максимальная скорость ядра и максимальная температура выхлопных газов . Испытания на обледенение начались в Виннипеге в конце 2017 года. Первые двигатели для летных испытаний 777X были отправлены в 2018 году для первого полета 777-9 в начале 2019 года. [ 17 ] К маю 2018 года была проведена четверть сертификационных испытаний: обледенение, искажение входного отверстия при боковом ветре , искажение входного отверстия, вибрация лопастей вентилятора и ускорителя , ВД вибрация лопастей турбины и тепловое обследование . [ 13 ]
Летные испытания
[ редактировать ]
Поскольку он был больше, чем GE90, GE9X можно было установить под крылом только на Boeing 747-400 с его более крупными стойками главной передачи и большими шинами, а не на предыдущий испытательный стенд 747-100 GE. Двигатель был наклонен на 5° больше, чем у GE CF6 . [ 14 ] Компания Boeing построила для испытательного стенда специально разработанный пилон. [ 10 ] Подвешенный на стойке длиной 19 футов (580 см) четвертый двигатель программы начал летные испытания в конце 2017 года. Двигатель с диаметром вентилятора 134 дюйма (340 см) установлен в самолете диаметром 174 дюйма (440 см). ) диаметром гондолы и дорожным просветом 1,5 фута (0,46 м). [ 17 ] Двигатель и гондола весили 40 000 фунтов (18 т) с новым пилоном и усилением крыла по сравнению с 17 000 фунтов (7,7 т) для CF6-80C2 и его пилона. [ 18 ]
В феврале 2018 года первый полет GE9X был отложен из-за проблем, обнаруженных в регулируемых статорных рычагах лопаток (VSV) компрессора высокого давления (HPC). Кроме того, в ходе плановой проверки двигателей CF6 на испытательном стенде 747 была обнаружена коррозия корпуса вентилятора и аэродинамические поверхности турбины высокого давления в пределах допустимых пределов. [ 19 ] Первый полет он совершил 13 марта с рычагом ВСВ предыдущей конструкции. [ 7 ] В начале мая после 18 полетов и 110 часов наработки был завершен первый из двух этапов летных испытаний: был исследован высотный конверт GE9X и оценены его крейсерские характеристики. второй этап планировалось начать в третьем квартале. [ 13 ]
К октябрю 2018 года половина сертификации была завершена, и использовались восемь механизмов разработки, в основном в Пиблсе, штат Огайо : №1 находился на хранении; лопасть вентилятора была намеренно отделена от ступицы вентилятора № 2 на взлетной тяге для испытания на вылет лопасти ; №3 использовался для наземных испытаний при боковом ветре , циклических и нагрузочных испытаниях ; реверсора тяги каскада №4 исследовал границы диапазона полета, такие как малые высоты; № 5 провел испытание на долговечность с роторами, намеренно разбалансированными, чтобы вызвать вибрацию двигателя на допустимых при эксплуатации пределах вибрации, что является требованием для сертификации ETOPS; №6 провел глотательные тесты позже в 2018 году; после испытаний турбины низкого давления на перегрев, №7 провел второй этап испытаний на обледенение в Виннипеге, Манитоба ; №8 прошел 150-часовое испытание на выносливость тройной красной линией FAA. Для летных испытаний 777-9 потребовалось восемь соответствующих двигателей плюс два запасных. [ 12 ]
Второй этап из 18 полетов начался 10 декабря для оценки программного обеспечения управления двигателем и высоких характеристик и длился до первого квартала 2019 года, после чего FAA в том же году была проведена сертификация на заглатывание воды, боковой ветер, вылет лопастей, град , заглатывание птиц . К тому времени были завершены испытания , а также испытания на блокировку или выносливость. Летные испытания базировались в Викторвилле, Калифорния , и простирались до Сиэтла , Колорадо-Спрингс, Колорадо , Фэрбенкса, Аляска , и Юмы, Аризона . [ 20 ]
К 4 января 2019 года было выполнено восемь испытательных полетов и наработка 55 часов. [ 21 ] В конце января корпус турбины и задняя стойка рамы были повреждены во время испытаний на вылет лопаток , и соответствующие компоненты были перепроектированы. В начале мая программа летных испытаний завершилась после 320 часов наработки, в ходе которых был установлен высотный крейсерский расход топлива . Двигатели были модифицированы до окончательного сертифицированного стандарта конфигурации перед первым полетом 777X, который был отложен после ранее ожидаемого 26 июня из-за проблемы статора в передней части 11-ступенчатого компрессора высокого давления . Перед сертификацией окончательные испытания включали блочное испытание на полную долговечность, заменяющее обычное испытание «тройной красной линии» при максимальной температуре EGT и обеих скоростях ротора, поскольку современные двигатели с высокой степенью двухконтурности не могут достичь всех максимальных условий вблизи уровня моря. [ 22 ] Модернизация статора компрессора высокого давления отложила сертификацию двигателя до осени, в результате чего первый полет 777X был отложен до января 2020 года. [ 8 ]
25 января 2020 года GE9X совершил свой первый полет на самолете 777X, продолжительность полета составила 3 часа 52 минуты, а затем приземлился на аэродроме Боинг Филд. 28 сентября GE объявила о получении сертификата типа FAA , поскольку восемь испытательных двигателей выполнили 8000 циклов и 5000 часов работы. Для одобрения ETOPS необходимо было выполнить 3000 циклов наземных испытаний в качестве требования для ввода в эксплуатацию. [ 23 ]
В 2022 году из-за другой проблемы с GE9X тестирование 777X было приостановлено. [ 24 ]
Дизайн
[ редактировать ]GE9X увеличивает топливную экономичность на 10% по сравнению с GE90. [ 1 ] 61:1 Его общая степень сжатия должна помочь обеспечить на 5% меньший удельный расход топлива (TSFC), чем у XWB-97, при этом затраты на техническое обслуживание сопоставимы с GE90-115B. [ 6 ] За начальной тягой в 105 000 фунтов силы (470 кН) последуют варианты с пониженной мощностью 102 000 и 93 000 фунтов силы (450 и 410 кН). [ 13 ] GE инвестировала в его развитие более $2 млрд. Его гондола имеет ширину 184 дюйма (4700 мм). [ 25 ]
Большая часть увеличения эффективности происходит за счет повышения эффективности тяги вентилятора с более высокой степенью двухконтурности. [ 12 ] Коэффициент двухконтурности планируется 10:1. [ 2 ] Вентилятор помещен в корпус диаметром 134 дюйма (340 см). [ 26 ] У GE9X 16 лопастей , тогда как у GE90 аналогичного размера их 22, а у меньшего GEnx - 18. Меньшее количество лопастей вентилятора снижает вес двигателя, улучшает аэродинамическую эффективность и позволяет вентилятору низкого давления (LP) и усилителю вращаться быстрее, чтобы лучше соответствовать требованиям. его скорость с турбиной низкого давления. Лопасти вентилятора имеют стальные передние кромки и задние кромки из стекловолокна, которые лучше поглощают удары птиц и обладают большей гибкостью, чем углеродное волокно. [ 5 ] четвертого поколения Композиционные материалы из углеродного волокна , составляющие большую часть лопастей вентилятора, делают их легче, тоньше, прочнее и эффективнее. [ 27 ] В GE9X также используется корпус вентилятора из композитного углеродного волокна, впервые разработанный для GEnx, для дальнейшего снижения веса. [ 28 ]
Компрессор высокого давления (HP) более эффективен до 2%. [ 12 ] Поскольку 129,5-дюймовый (329 см) вентилятор GE90 оставлял мало места для улучшения степени двухконтурности, GE искала дополнительную эффективность, увеличив общую степень сжатия с 40 до 60, сосредоточив внимание на увеличении степени сжатия ядра высокого давления с 19:1 до 27. :1 за счет использования 11 ступеней компрессора вместо 9 или 10 и двухкольцевого предварительного завихрителя третьего поколения (TAPS). камера сгорания вместо предыдущей двойной кольцевой камеры сгорания. (CMC), способные выдерживать более высокие температуры, Композиты с керамической матрицей используются в двух вкладышах камеры сгорания, двух соплах и кожухе CFM International LEAP stage 2 турбины . КМЦ не используются для лопаток турбин первой ступени, которым приходится выдерживать экстремальные температуры и центробежные силы. Это улучшения, запланированные для следующей итерации технологии двигателей. [ 29 ]
турбины ВД первой ступени Кожух турбины ВД первой и второй ступени , сопла , а также внутренняя и внешняя футеровка камеры сгорания изготовлены из CMC, только статические компоненты, работающие на 500 ° F (260 ° C) выше, чем никелевые сплавы с некоторым охлаждением. . [ 12 ] КМЦ имеют вдвое большую прочность при весе в одну треть металла и требуют на 59% меньше охлаждения. [ 6 ] Всего в двигателе имеется 65 компонентов CMC, больше, чем в любом двигателе коммерческого самолета на момент его появления.
Компрессор имеет трехмерную аэродинамику , первые пять ступеней представляют собой блиски , комбинированные лопаточно-дисковые. Камера сгорания работает на обедненной смеси для большей эффективности и запаса выбросов NOx на 30% в соответствии с CAEP/8. Компрессор и турбина высокого давления изготовлены из металлического порошка . Профили турбин низкого давления, изготовленные из алюминида титана (TiAl), прочнее, легче и долговечнее, чем никеля . детали на основе [ 26 ] 3D-печать используется для изготовления деталей, которые иначе было бы невозможно изготовить с использованием традиционных производственных процессов. [ 27 ]
В августе 2024 года будет поставлен первый серийный двигатель с новой конструкцией камеры сгорания. [ 30 ] [ 31 ]
Технические характеристики
[ редактировать ]| Вариант | 105Б1А |
|---|---|
| Тип | Двойной ротор, осевой поток, турбовентиляторный двигатель с высокой степенью двухконтурности |
| Камера сгорания | Одинарный кольцевой завихритель предварительного смешивания с двойным кольцом |
| Контроль | двухканальный ФАДЕК |
| Компрессор | 1 вентилятор, 3-ступенчатый НД, 11-ступенчатый ВД |
| Турбина | 2-ступенчатая ВД, 6-ступенчатая НД |
| Вентилятор | Диаметр 134 дюйма (3404 мм), [ 26 ] 16 композитных лопастей с широкой хордой |
| Длина | 224,0 дюйма (5690 мм) [от вертушки вентилятора до самого заднего фланца TRF] |
| Ширина × Высота | 161,3 × 163,7 дюйма (4097 × 4158 мм) |
| Коэффициент двухконтурности | 10:1 |
| Общий коэффициент давления | 60:1, степень давления HPC: 27:1 |
| Масса | 21 230 фунтов (9 630 кг) |
| Взлетная тяга | 110 000 фунтов силы (489,3 кН) |
| Максимальная непрерывная тяга | 103500 фунтов силы (460,4 кН) |
| Тяга/вес | 5.2 |
| Об/мин, 100% | ЛП 2355, ЛП 9561 |
См. также
[ редактировать ]Связанные разработки
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Джон Остроуэр (14 сентября 2011 г.). «В центре внимания — следующее поколение 777» . Полет Глобал . Деловая информация Рида.
- ^ Jump up to: а б «GE планирует повысить расход топлива на 10% для двигателя GE9X» . Флайтглобал . 7 марта 2012 г.
- ^ Алкок, Чарльз (16 июня 2013 г.). «GE расширяет возможности с GE9X для нового Boeing 777» . Международные авиационные новости . Проверено 24 ноября 2018 г.
- ^ «Обнаружены изменения конфигурации 777X» . Авиационная неделя . 9 июня 2014 г.
- ^ Jump up to: а б «Искусство инженерии: крупнейший в мире реактивный двигатель демонстрирует сложные кривые» . Об этом сообщает GE . Компания Дженерал Электрик. 28 апреля 2016. Архивировано из оригинала 25 июня 2017 года . Проверено 2 июня 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с Скотт Фанчер, Рэнди Тинсет, Билл Фицджеральд (18 ноября 2013 г.). «Обзор 777X» (PDF) . Коммерческие самолеты Boeing, GE Aviation.
{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Стивен Тримбл (15 марта 2018 г.). «GE9X вступает в фазу летных испытаний» . Флайтглобал .
- ^ Jump up to: а б Хеммердингер, Джон (24 июля 2019 г.). «Проблема с двигателем GE9X отодвигает первый полет 777X на 2020 год» . Флайтглобал .
- ^ «Запустите двигатели… Начинаются испытания первого полноценного двигателя GE9X» (пресс-релиз). ДжиЭвиэйшн. 11 апреля 2016. Архивировано из оригинала 20 октября 2016 года . Проверено 2 июня 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Норрис, Гай (18 мая 2017 г.). «Испытания двигателя Boeing 777X компании GE набирают обороты» . Неделя авиации и космических технологий .
- ^ Jump up to: а б GE9X: Самый большой в мире любитель льда . Ютуб . ДжиЭвиэйшн. 15 мая 2017 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Норрис, Гай (9 октября 2018 г.). «GE9X для Boeing 777X доставлен для окончательной сертификации на летном испытательном стенде» . Неделя авиации и космических технологий .
- ^ Jump up to: а б с д Стивен Тримбл (29 мая 2018 г.). «GE9X завершает первый этап летных испытаний» . Флайтглобал .
- ^ Jump up to: а б Норрис, Гай (20 мая 2016 г.). «Подготовка к испытанию самого большого в мире двигателя» . Неделя авиации и космических технологий .
- ^ «GE9X побил титул GUINNESS WORLD RECORDS™ по тяге» (пресс-релиз). ДжиЭвиэйшн. 12 июля 2019 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Стивен Тримбл (12 ноября 2017 г.). «Boeing достиг 90-процентного рубежа в разработке 777-9» . Флайтглобал .
- ^ Jump up to: а б Норрис, Гай (27 ноября 2017 г.). «Самый большой в мире двигатель готов к полету» . Сеть «Авиационная неделя» .
- ^ «GE наращивает темпы летных сертификационных испытаний GE9X» . Неделя авиации и космических технологий . 9 октября 2018 г.
- ^ Норрис, Гай (2 февраля 2018 г.). «Летные испытания двигателя Boeing 777X могут быть отложены» . Неделя авиации и космических технологий .
- ^ Джон Хеммердингер (11 декабря 2018 г.). «GE начинает второй этап летных испытаний GE9X» . Флайтглобал .
- ^ Джон Хеммердингер (7 января 2019 г.). «Boeing устанавливает двигатели GE9X на испытательный самолет 777X» . Флайтглобал .
- ^ Гай Норрис (6 июня 2019 г.). «Аномалия двигателя GE9X, вероятно, задержит первый полет Boeing 777X» . Сеть «Авиационная неделя» .
- ^ Джон Хеммердингер (28 сентября 2020 г.). «ФАУ сертифицирует силовые установки GE9X 777X» . Флайтглобал .
- ^ Джон Хеммердингер (1 декабря 2022 г.). «Boeing прекращает летные испытания 777-9 из-за проблемы с двигателем GE9X» . Флайтглобал . Проверено 28 февраля 2024 г.
- ^ Доминик Гейтс (4 января 2019 г.). «Самые большие реактивные двигатели, которые когда-либо видели, будут реветь на Boeing 777X» . Сиэтл Таймс .
- ^ Jump up to: а б с «Двигатель для коммерческих самолетов GE9X» . ДжиЭвиэйшн.
- ^ Jump up to: а б GE Aviation (13 июля 2014 г.). Загляните внутрь GE9X, новейшего устройства, способного изменить правила игры GE . Ютуб .
- ^ «Поклонники GE участвуют в тестировании новых лопастей вентилятора GE9X» (пресс-релиз). ДжиЭвиэйшн. 21 августа 2013 г.
- ^ Стивен Тримбл (30 мая 2017 г.). «Через шесть лет двигатель 777X приступает к сертификационным испытаниям» . Флайтглобал .
- ^ «Ежедневная заметка: GE Aerospace планирует увеличить производство GE9X раньше Boeing 777X | Aviation Week Network» . Aviationweek.com . Проверено 13 июля 2024 г.
- ^ «GE собирается поставить первый серийный двигатель Boeing 777X | Aviation Week Network» . Aviationweek.com . Проверено 13 июля 2024 г.
- ^ «Паспорт типа сертификата E00095EN» . ФАУ. 25 сентября 2020 г.
Примечания
[ редактировать ]Внешние ссылки
[ редактировать ]