General Electric GE9X является высокими турбореактивным двухконтурным , разработанной GE Aviation исключительно для Boeing 777X . Первый полет на земле состоялся в апреле 2016 года, а первый полет - 13 марта 2018 года. на нем был показан первый полет 777-9 в начале 2020 года. 25 сентября он получил сертификат типа Федерального управления гражданской авиации (FAA). Создан на базе General Electric GE90 с большим вентилятором и современными материалами, такими как композиты с керамической матрицей.(CMC), а также более высокие степени перепуска и сжатия, он должен улучшить топливную экономичность на 10% по сравнению с его предшественником. Он рассчитан на тягу 110 000 фунтов-силы (490 кН), что меньше, чем у его предшественника, GE90-115, рассчитанного на 115 000 фунтов-силы.
GE9X | |
---|---|
GE9X под крылом 777X во время развертывания в марте 2019 г. | |
Тип | Турбовентиляторный |
национальное происхождение | Соединенные Штаты |
Производитель | GE Aviation |
Первый забег | Апрель 2016 г. |
Основные приложения | Боинг 777X |
Разработано из | General Electric GE90 |
Разработка
В феврале 2012 года GE объявила об исследованиях более эффективной производной версии, получившей название GE9X, для установки на оба варианта -8/9 нового Boeing 777X . Он должен был иметь такой же диаметр вентилятора 128 дюймов (325 см), что и GE90-115B, с уменьшением тяги на 15 800 фунтов-силы (70 кН) до нового значения 99 500 фунтов-силы (443 кН) на двигатель. [1] Мощность двигателя для -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 с 102 000 до 105 000 фунтов-силы (с 450 до 470 кН), а диаметр вентилятора - до 133,5 дюймов (339 см). [4] В 2016 году его прейскурантная цена составляла 41,4 млн долларов США . [5]
Первый двигатель должен был пройти наземные испытания в 2016 году, летные испытания начнутся в 2017 году, а сертификация - в 2018 году. [6] Из-за задержек первые летные испытания были проведены в марте 2018 года [7], а сертификация ожидается в конец 2019 года. [8]
Наземные испытания
Первый испытанный двигатель (FETT) завершил свой первый тестовый запуск в апреле 2016 года. [9] С 375 циклами и 335 часами испытаний это подтвердило его архитектуру (как систему, а не набор модулей) на аэродинамические характеристики, механические характеристики проверка системы и валидация аэротермического отопления . [10]
GE9X прошел испытания на обледенение зимой 2017 года. [11] Наконец, FETT был использован для 50 контрольных точек в холодную погоду, таких как наземный туман или условия естественного обледенения ; незначительные модификации включали настройку деталей с использованием аддитивного производства для нескольких шарниров, использованных в течение месяца. Сертификация и оценка обледенения завершились зимой 2017-2018 гг. В Виннипеге, Манитоба . [10]
После завершения испытаний для имитации высотных условий на GE9X не должно быть обледенения кристаллов льда (обледенения активной зоны), которое было проблемой для GEnx . Это теперь лучше понимается так же, как и традиционный инейный лед . Усовершенствованиями, разработанными для GEnx, были регулируемые дверцы байпасных клапанов : воздушный поток улучшается за счет того, что они открываются внутрь в путь потока между бустером и компрессором высокого давления, естественным образом выбрасывая лед и песок, чтобы предотвратить их попадание в активную зону. [10]
Незначительные настройки между FETT и вторым двигателем для тестирования (SETT) имеют решающее значение для достижения целей его эффективности: в горловине между выходом турбины высокого давления и входом турбины низкого давления точка защемления турбины изменяется, чтобы установить рабочую линию компрессора, турбины и вентилятор 134,5 дюйма (342 см). Лопатки в задней части 11-ступенчатого компрессора высокого давления имеют высоту чуть более 1 дюйма (25 мм). Зазор переднего конца компрессора ВД был изменен по мере того, как компрессор был настроен с момента первоначальных испытаний в начале 2013 года. УСТАНОВКА, похоже, соответствует расчетным параметрам функции потока и работоспособности. Его тестирование началось 16 мая 2017 года в Пиблсе, штат Огайо , через 13 месяцев после FETT; он первый, который будет построен в соответствии с окончательным производственным стандартом для сертификации. [10] Во время экстремальных условий испытаний FAA 150 часов в блоке, рычаги привода с регулируемой лопаткой статора (VSV) вышли из строя, и их модификация привела к трехмесячной задержке. [12] К маю 2018 года к нему присоединились еще четыре тестовых двигателя. [13]
Программа сертификации началась в мае 2017 года. [11] Восемь других испытательных двигателей будут задействованы в сертификационной кампании, плюс один для сертификации ETOPS с гондолой Boeing. Ядро, которое будет работать в Эвендейле, штат Огайо , испытательная камера на высоте для аэромеханических и вибрационных испытаний, а также испытательные двигатели 003, 004 и 007 будут собраны и завершены в 2017 году, а четвертый двигатель будет испытан на земле в третьем квартале. перед полетом на испытательном стенде позже в том же году из Викторвилля, Калифорния . С начала 2018 года для четырех летно-испытательных самолетов 777-9 будут поставлены восемь двигателей, отвечающих требованиям, плюс пара запасных частей . [10] Его типовая сертификация запланирована на четвертый квартал 2018 года. [14]
10 ноября 2017 года, он достиг рекордной тягу 134,300 фунтов силы (597 кН) в Пиблз, новый мировой рекорд Гиннеса разрывая GE90-115B 127,900 LbF (569 кН) рекорд , установленный в 2002 году [15] К тому времени, пять двигателей был пробный запуск. [16] Второй двигатель пройдет 150-часовой блок-тест FAA в своих эксплуатационных пределах, работая в условиях тройной красной черты: максимальная скорость вентилятора, максимальная частота вращения сердечника и максимальная температура выхлопных газов . Третий двигатель находится в Пиблсе, а пятый отправится в Виннипег для испытаний на обледенение, которые начнутся к концу 2017 года, в то время как три других двигателя в настоящее время находятся на стадии сборки. Первые двигатели для летных испытаний 777X будут отправлены в 2018 году, а начальный полет 777-9 - в начале 2019 года. [17] К маю 2018 года была проведена четверть сертификационных испытаний: обледенение, боковой ветер , воздухозаборник , аэромеханика вентилятора и ускорителя , л.с. турбинная аэромеханика и тепловизионная съемка . [13]
Летные испытания
Поскольку он больше, чем GE90, для тестирования он подходит только к Boeing 747-400 с большими стойками главной передачи и большими шинами, а не к предыдущему испытательному стенду 747-100 GE, а испытываемый двигатель наклонен на 5 ° больше, чем оригинальный GE CF6. . [14] Boeing построил большой пилон специальной конструкции для испытательного стенда. [10] Подвешенный на стойке 19 футов (580 см) четвертый двигатель программы был смонтирован в ноябре, чтобы начать летные испытания в конце 2017 года. Вентилятор 134 дюйма (340 см) заключен в 174-дюймовый ( Гондола 440 см) с дорожным просветом 1,5 фута (0,46 м). [17] Он весит 40 000 фунтов (18 т) с индивидуальным пилоном и усилением крыла, по сравнению с 17 000 фунтов (7,7 т) у CF6-80C2 и его пилона. [18]
В феврале 2018 года первый полет GE9X был задержан из-за проблем, обнаруженных в плечах рычагов регулируемых лопаток статора (VSV) HPC . Они должны быть изменены для серийного двигателя, но не повлияют на его поток. Также обычная проверка обнаружила коррозию корпуса вентилятора и ограничения лопастей турбины высокого давления на двигателях CF6 испытательного стенда 747. [19] Он впервые полетел 13 марта с предыдущей конструкцией внешнего рычага VSV. [7] В начале мая первый этап летных испытаний из двух был завершен после 18 полетов и 110 часов: после проверки самолета и систем был исследован высотный диапазон GE9X и оценены его крейсерские характеристики, запланирован второй этап. начнется в третьем квартале. [13]
К октябрю 2018 года была завершена половина сертификации, и используются восемь прототипов, в основном в Пиблсе, штат Огайо : №1 будет храниться; лезвие-аут будет намеренно отделен от ступицы # 2 при взлетной мощности; после того, как боковой полигона, # 3 будет использоваться для циклического и нагрузок тестирования от тяги реверса каскада сборки; бортовой № 4 будет исследовать больше краев диапазона полета, например малые высоты, для сертификационных летных испытаний с ноября по март; №5 будет испытывать несбалансированную износостойкость для проверки уровней вибрации перед сертификацией ETOPS; # 6 пройдет тесты на проглатывание позже в 2018 году; после испытаний турбины низкого давления на перегрев, № 7 перенесет вторую кампанию обледенения в Виннипеге, Манитоба ; № 8 будет подготовлен к середине октября для испытаний на выносливость с тройной красной линией FAA 150 ч. Восемь двигателей, соответствующих требованиям, плюс два запасных, как ожидается, с ноября в Эверетте, штат Вашингтон , будут установлены на первом Боинге 777-9, который завершит большинство его летных испытаний в 2019 году и будет введен в эксплуатацию в 2020 году [12].
Второй этап из 18 полетов начался 10 декабря для оценки программного обеспечения и высокой производительности до первого квартала 2019 года до сертификации FAA в том же году. К тому времени испытания на попадание воды, перегрев и боковой ветер были завершены, прежде чем были проведены испытания на выпадение лопастей, град , попадание птицы в воду и испытания на блокировку или выносливость. Летные испытания проводятся в Викторвилле, Калифорния , и простираются до Сиэтла , Колорадо-Спрингс, Колорадо , Фэрбенкса, Аляска , и Юмы, Аризона . [20]
К 4 января 2019 года выполнено восемь испытательных полетов и 55 часов автономной работы. [21] В конце января картер и задняя стойка рамы турбины были повреждены во время испытания лопатки, и затронутые компоненты были пересмотрены. В начале мая после 320 часов были завершены летные испытания , в ходе которых основное внимание уделялось сжиганию топлива в крейсерском режиме на большой высоте . Неисправность компрессора была обнаружена во время предпродажных испытаний двигателя, когда первые двигатели были установлены на прототипе 777X. Двигатели должны быть модифицированы до окончательного сертифицированного стандарта конфигурации перед первым полетом, который должен быть отложен после ранее ожидаемого 26 июня. Проблема является механической, а не аэродинамической, не влияет на характеристики или конфигурацию двигателя и находится в передней части 11-ступенчатого максимума. -давление компрессора . Перед сертификацией окончательные испытания включают в себя испытание на полную долговечность, заменяющее обычное испытание «тройной красной чертой» при максимальных температурах, давлениях и скоростях, поскольку современные двигатели с высокой степенью двухконтурности не могут достичь всех максимальных условий вблизи уровня моря. [22] Модернизация статора компрессора высокого давления, вероятно, перенесет сертификацию двигателей на осень, в результате чего первый полет 777X будет отложен до 2020 года. [8]
25 января 2020 года GE9X совершил свой первый полет на 777X, пролетев 3 часа 52 минуты, прежде чем приземлиться на Boeing Field. 28 сентября GE объявила о своем сертификате типа FAA , поскольку восемь испытательных двигателей отработали 8000 циклов и 5000 часов работы. Для утверждения ETOPS необходимо выполнить 3000 циклов наземных испытаний для внедрения услуги. [23]
Дизайн
GE9X должен повысить топливную экономичность на 10% по сравнению с GE90. [1] Его общий коэффициент давлений 61: 1 должен помочь обеспечить на 5% меньший удельный расход топлива (TSFC) тяги, чем у XWB-97, с затратами на техническое обслуживание, сопоставимыми с GE90-115B. [6] За начальной тягой в 105 000 фунтов силы (470 кН) последуют варианты с пониженными номинальными характеристиками на 102 000 и 93 000 фунтов силы (450 и 410 кН). [13] GE инвестировала более 2 миллиардов долларов в свое развитие. Его гондола имеет ширину 184 дюйма (4700 мм). [24]
Наибольший прирост эффективности достигается за счет повышения эффективности тяги вентилятора с более высокой степенью байпаса. [12] Коэффициент байпаса планируется 10: 1. [2] Диаметр вентилятора 134 дюйма (340 см). [25] У него всего 16 лопастей , тогда как у GE90 - 22, а у GEnx - 18. Это делает двигатель легче и позволяет вентилятору низкого давления (НД) и бустеру вращаться быстрее, чтобы лучше соответствовать его скорости с турбиной НД. Лопасти вентилятора имеют стальные передние кромки и задние кромки из стекловолокна, которые лучше поглощают удары птиц и обладают большей гибкостью, чем углеродное волокно. [5] Композитные материалы из углеродного волокна четвертого поколения , составляющие основную часть лопастей вентилятора, делают их легче, тоньше, прочнее и эффективнее. [26] Использование композитного корпуса вентилятора также снизит вес. [27]
Компрессор высокого давления (HP) на 2% эффективнее. [12] Поскольку вентилятор GE90 129,5 дюйма (329 см) оставлял мало места для улучшения коэффициента байпаса, GE искала дополнительную эффективность, увеличив общий коэффициент давления с 40 до 60, сосредоточив внимание на повышении коэффициента заполнения сердечника высокого давления с 19: От 1 до 27: 1 за счет использования 11 ступеней компрессора вместо 9 или 10 и камеры сгорания с двойным кольцом с предварительным закручиванием (TAPS) третьего поколения вместо предыдущей камеры сгорания с двойным кольцом. Способный выдержать горячее температуры, композиты с керамической матрицей (CMC) используются в двух камерах сгорания лайнеров, два сопла, а кожух вверх от CFM International LEAP стадии 2 турбины бандажа . КМЦ не используются для лопаток первой ступени турбины, которые должны выдерживать экстремальные температуры и центробежные силы. Эти улучшения запланированы на следующую итерацию технологии двигателей. [28]
Первой ступень турбины HP бандаж , как первое и вторым ступени турбины HP сопло и внутренняя и наружная камеры сгорание накладка выполнены из КМЦ , только статические компоненты, работающие от 500 ° F (260 ° С) горячего , чем никелевые сплавы с некоторым охлаждением . [12] КМЦ в два раза прочнее и на одну треть легче металла. Компрессор спроектирован с трехмерной аэродинамикой, и его первые пять ступеней представляют собой монолитные диски, совмещенные с лопатками. Камера сгорания работает на обедненной смеси для большей эффективности и 30% запаса NOx по CAEP / 8. Компрессор и турбина высокого давления изготовлены из металлического порошка . Профили турбины низкого давления из алюминида титана (TiAl) прочнее, легче и долговечнее, чем детали на никелевой основе. [25] 3D-печать используется для производства деталей, которые в противном случае было бы невозможно изготовить с использованием традиционных производственных процессов. [26] Для CMC требуется на 20% меньше охлаждения. [6]
Характеристики
Вариант | 105B1A |
---|---|
Тип | Двухроторный, осевой поток, ТРДД с большим байпасом |
Камера сгорания | Однокольцевой завихритель с предварительным смешиванием с двойным кольцевым пространством |
Контроль | двухканальный FADEC |
Компрессор | 1 вентилятор, 3-ступенчатый LP, 11-ступенчатый HP |
Турбина | 2-ступенчатый HP, 6-ступенчатый LP |
Поклонник | Диаметр 134 дюйма (340 см), [25] 16 широких композитных лопастей |
Длина | 224,0 дюйма (5690 мм) [от вращателя вентилятора до заднего фланца TRF] |
Ширина × Высота | 161,3 × 163,7 дюйма (4097 × 4158 мм) |
Коэффициент байпаса | 9,9: 1 |
Общий коэффициент давления | 60: 1, степень сжатия HPC: 27: 1 |
Масса | 21,230 фунтов (9630 кг) |
Взлетная тяга | 110000 фунтов (490 кН) |
Тяга / вес | 5.2 |
Обороты, 100% | LP 2355, HP 9561 |
Смотрите также
Связанная разработка
- General Electric GE90
- General Electric GEnx
Сопоставимые двигатели
- Роллс-Ройс Трент XWB
- Rolls-Royce Advance (будущее)
Связанные списки
- Список авиационных двигателей
Рекомендации
- ^ a b Джон Островер (14 сентября 2011 г.). «Новое поколение 777 - в центре внимания» . Flight Global . Деловая информация компании Reed.
- ^ а б «GE планирует на 10% снизить расход топлива для двигателя GE9X» . Flightglobal . 7 марта 2012 г.
- ^ Олкок, Чарльз (16 июня 2013 г.). «GE продвигает конверт с GE9X для нового Boeing 777» . Авиационные международные новости . Проверено 24 ноября 2018 года .
- ^ «Обнаружены изменения конфигурации 777X» . Авиационная неделя . 9 июня 2014 г.
- ^ а б «Искусство инженерии: самый большой в мире реактивный двигатель демонстрирует сложные кривые» . Об этом сообщает GE . Компания Дженерал Электрик. 28 апреля 2016 г.
- ^ а б в Скотт Фэнчер, Рэнди Тинсет, Билл Фицджеральд (18 ноября 2013 г.). «Обзор 777X» (PDF) . Коммерческие самолеты Boeing, GE Aviation.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ а б Стивен Тримбл (15 марта 2018 г.). «GE9X вступает в фазу летных испытаний» . Flightglobal .
- ^ а б Хеммердингер, Джон (24 июля 2019 г.). «Проблема с двигателем GE9X приближает первый полет 777X к 2020 году» . Flightglobal .
- ^ «Запускайте двигатели… Начинаются испытания первого полноценного двигателя GE9X» (пресс-релиз). GE Aviation. 11 апреля 2016 г.
- ^ а б в г д е Норрис, Гай (18 мая 2017 г.). «Испытания GE для двигателя Boeing 777X переходят на высокую передачу» . Авиационная неделя и космические технологии .
- ^ а б GE9X: Самый большой в мире поклонник льда . YouTube . GE Aviation. 15 мая 2017 года.
- ^ а б в г д Норрис, Гай (9 октября 2018 г.). «GE9X для Boeing 777X доставлен для окончательной сертификации испытательного стенда» . Авиационная неделя и космические технологии .
- ^ а б в г Стивен Тримбл (29 мая 2018 г.). «GE9X завершает первый этап летных испытаний» . Flightglobal .
- ^ а б Норрис, Гай (20 мая 2016 г.). «Подготовка к испытанию самого большого двигателя в мире» . Авиационная неделя и космические технологии .
- ^ «GE9X побил титул GUINNESS WORLD RECORDS ™ в области тяги» (пресс-релиз). GE Aviation. 12 июля 2019.
- ^ Стивен Тримбл (12 ноября 2017 г.). «Боинг достиг 90% -ного показателя прорисовки самолетов 777-9» . Flightglobal .
- ^ а б Норрис, Гай (27 ноября 2017 г.). «Самый большой в мире двигатель, готовый к полету» . Сеть Aviation Week .
- ^ «GE готовится к полетным сертификационным испытаниям GE9X» . Авиационная неделя и космические технологии . 9 октября 2018 г.
- ^ Норрис, Гай (2 февраля 2018 г.). «Задержка летных испытаний двигателя Боинг 777X» . Авиационная неделя и космические технологии .
- ^ Джон Хеммердингер (11 декабря 2018 г.). «GE начинает второй раунд летных испытаний GE9X» . Flightglobal .
- ^ Джон Хеммердингер (7 января 2019 г.). «Boeing устанавливает двигатели GE9X на испытательный самолет 777X» . Flightglobal .
- ^ Гай Норрис (6 июня 2019 г.). «Аномалия двигателя GE9X может задержать первый полет Boeing 777X» . Сеть Aviation Week .
- ^ Джон Хеммердингер (28 сентября 2020 г.). «FAA сертифицирует силовые установки 777X GE9X» . Flightglobal .
- ^ Доминик Гейтс (4 января 2019 г.). «Самые большие реактивные двигатели, которые когда-либо видели, будут работать на Boeing 777X» . Сиэтл Таймс .
- ^ а б в "Двигатель для коммерческих самолетов GE9X" . GE Aviation.
- ^ а б GE Aviation (13 июля 2014 г.). Загляните внутрь GE9X, новейшего устройства, изменившего правила игры GE . YouTube .
- ^ «Поклонники GE вышли на испытания новых лопастей вентилятора GE9X» (пресс-релиз). GE Aviation. 21 августа 2013 года.
- ^ Стивен Тримбл (30 мая 2017 г.). «Спустя шесть лет двигатель 777X начинает сертификационные испытания» . Flightglobal .
- ^ «Типовой паспорт E00095EN» (PDF) . FAA. 25 сентября 2020.
Заметки
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт
- GE9X пресс