stringtranslate.com

Роллс-Ройс Трент

Rolls -Royce Trent — это семейство турбовентиляторных двигателей с высокой степенью двухконтурности, производимых компанией Rolls-Royce . Он продолжает трехкаскадную архитектуру RB211 с максимальной тягой в диапазоне от 61 900 до 97 000  фунтов силы (от 275 до 431  кН ). Запущенный как RB-211-524L в июне 1988 года, прототип впервые поднялся в воздух в августе 1990 года. Его первый вариант — Trent 700, представленный на Airbus A330 в марте 1995 года, затем Trent 800 для Boeing 777 (1996), Trent 500 для A340 ( 2002), Trent 900 для A380 (2007), Trent 1000 для Boeing 787 (2011), Trent XWB для A350 (2015) и Trent 7000 для A330neo (2018). Он также имеет морские и промышленные варианты, такие как RR MT30 .

Разработка

Несмотря на успех RB211, на крупном гражданском рынке турбовентиляторных двигателей доминировали General Electric и Pratt & Whitney , а доля Rolls-Royce составляла всего 8%, когда он был приватизирован в апреле 1987 года. [1] В июне Rolls-Royce изучала возможность запуска RB211-700 , тяги 65 000 фунтов-сил (290 кН) для двухдвигательного реактивного самолета Airbus A330 , дальнемагистрального самолета Boeing 767 и MD-11 , созданного на базе -524D4D модели 747-400 , с потенциалом роста до 70 000 фунтов-сил (310 кН). [2] К июню 1988 года Rolls-Royce инвестировала более 540 миллионов долларов в разработку улучшенного RB-211-524L с новым 95-дюймовым (240 см) вентилятором по сравнению с 86-дюймовым (220 см) у -524G/H и четвертой ступенью турбины низкого давления по сравнению с тремя, что позволило увеличить тягу с 65 000 до 70 000 фунтов силы (с 290 до 310 кН). [3]

На авиасалоне в Фарнборо в сентябре 1988 года была подтверждена разработка 65 000–72 000 фунтов силы (290–320 кН) -524L, оцененная в 300 миллионов фунтов стерлингов, для установки на MD-11 и A330 в качестве полномасштабной модели, представленной Фрэнком Уиттлом . [4] В июне 1989 года был подтвержден RB211-524L Trent для A330, рассчитанный на 74 000 фунтов силы (330 кН). [5] Разработанный на 65 000 фунтов силы (290 кН) для MD-11, Trent совершил свой первый полет 27 августа 1990 года в Дерби . [6] К сентябрю 1992 года двигатели Trent 600 диаметром 94,6 дюйма (240 см) для MD-11 были сняты с производства, а прототипы были переделаны в двигатели Trent 700 для A330 с вентилятором диаметром 97,4 дюйма (247 см). [7]

В соответствии с традицией компании Rolls-Royce называть свои реактивные двигатели именами рек, [8] этот двигатель назван в честь реки Трент в Мидлендсе , Англия .

Правительство Великобритании предоставило Rolls-Royce 450 миллионов фунтов стерлингов для запуска инвестиций с возможностью возврата и процентами на разработку двигателя RB.211 и семейства Trent вплоть до Trent 900. [9] Rolls-Royce получила 200 миллионов фунтов стерлингов на варианты Trent 8104, 500 и 600 в 1997 году и 250 миллионов фунтов стерлингов на варианты Trent 600 и 900 в 2001 году, помощь для варианта Trent 1000 не запрашивалась. [ необходима цитата ]

Новые предлагаемые самолеты требовали более высокой тяги, и клиенты хотели, чтобы двухмоторные самолеты Boeing 777 и Airbus A330 летали в режиме Extended-range Twin-engine Operations при представлении. Rolls-Royce решила предложить двигатель для каждого крупного гражданского авиалайнера на основе общего сердечника для снижения затрат на разработку, а трехвальная конструкция обеспечивала гибкость, позволяя индивидуально масштабировать каждый каскад. Семейство двигателей названо в честь реки Трент , названия, ранее использовавшегося для RB.50 , первого рабочего турбовинтового двигателя Rolls-Royce ; и RB.203 1960-х годов , двухконтурного турбовентиляторного двигателя тягой 9980 фунтов силы (44,4 кН) и первого трехкаскадного двигателя, разработанного для замены Spey, но так и не представленного.

В 2019 году компания Rolls-Royce поставила 510 двигателей Trent. [10]

Дизайн

Лопатки турбин высокого давления из никелевого сплава с охлаждающими отверстиями для использования в газах с температурой выше их точки плавления

Как и его предшественник RB211, Trent использует концентрическую конструкцию с тремя катушками , а не с двумя . Семейство Trent сохраняет похожую компоновку, но каждая катушка может быть индивидуально масштабирована и может вращаться ближе к своей оптимальной скорости. Уровень шума сердечника и выбросы выхлопных газов ниже, чем у RB211.

Полые титановые лопатки вентилятора с внутренней структурой балки Уоррена достигают прочности, жесткости и устойчивости к повреждениям при малом весе. Для работы при температурах выше точки плавления охлаждающий воздух отводится из компрессора через просверленные лазером отверстия в полых лопатках турбины , изготовленных из монокристалла никелевого сплава и покрытых термобарьерными покрытиями . Каждая лопатка турбины отбирает до 560 кВт (750 л.с.) из газового потока. [11]

В апреле 1998 года для 747-400 был представлен RB211-524 HT с сердечником Trent 700, заменив предыдущий RB211-524G/H с улучшенным на 2% TSFC , выбросами NOx на 40% ниже и турбиной с охлаждением на 50 °C. [12] Катушка Trent 800 LP вращается со скоростью 3300 об/мин , [13] его наконечник вентилятора диаметром 110 дюймов (279 см) движется со скоростью 482 м/с. Вентилятор Trent 900 диаметром 116 дюймов (290 см) поддерживает низкую среднюю скорость струи на взлете, чтобы снизить шум Airbus A380 . [14]

Варианты

Первый Трент 600

На момент запуска программы McDonnell Douglas MD-11 в конце 1986 года она предлагалась только с двигателями GE CF6 -80C2 или PW4000 , но Rolls-Royce изучал возможность предложения двигателя RB211 -524D4D для 747-400 с тягой 58 000 фунтов силы (260 кН). [15] К июню 1988 года Rolls-Royce инвестировал более 540 миллионов долларов в разработку улучшенного RB-211-524L с новым вентилятором диаметром 95 дюймов (240 см) по сравнению с 86 дюймами (220 см) у -524G/H и четвертой ступенью турбины низкого давления по сравнению с тремя, что позволило увеличить тягу до 65 000–70 000 фунтов силы (290–310 кН). [3] Trent , рассчитанный на 65 000 фунтов силы (290 кН), совершил свой первый полет 27 августа 1990 года в Дерби . [6] К июлю 1991 года MD-11 Trent был заброшен после распада Air Europe , его единственного клиента. [16] К февралю 1992 года имелось четыре двигателя Trent 600 с вентилятором 94,6 дюйма (240 см). [17] К сентябрю 1992 года три были переделаны в двигатели Trent 700 для A330 с вентилятором 97,4 дюйма (247 см). [7]

Трент 700

Гондола двигателя Trent 700 на самолете A330 оснащена смесителем выхлопных газов.

Rolls-Royce изучал разработку RB211 для Airbus A330 при его запуске в июне 1987 года. Trent 700 был впервые выбран Cathay Pacific в апреле 1989 года, впервые запущен летом 1992 года, сертифицирован в январе 1994 года и введен в эксплуатацию в марте 1995 года. Сохраняя характерную трехвальную архитектуру RB211, он является первым вариантом семейства Trent. С его 97,4-дюймовым (247 см) вентилятором для степени двухконтурности 5:1 , он производит от 300,3 до 316,3 кН (67 500-71 100 фунтов силы) тяги и достигает общего коэффициента давления 36:1. Он конкурирует с GE CF6 -80E1 и PW4000 за питание A330.

Трент 800

Trent 800 — один из вариантов двигателя для ранних вариантов Boeing 777. Запущенный в сентябре 1991 года, он впервые поднялся в воздух в сентябре 1993 года, получил сертификацию EASA 27 января 1995 года и поступил в эксплуатацию в 1996 году. Он достиг доли рынка в 40%, опередив конкурирующие PW4000 и GE90 , а последний 777 с двигателем Trent был поставлен в 2010 году. Trent 800 имеет трехвальную архитектуру семейства Trent с вентилятором диаметром 280 см (110 дюймов). При степени двухконтурности 6,4:1 и общем коэффициенте давления, достигающем 40,7:1, он генерирует до 413,4 кН (92 940 фунтов силы) тяги .

Трент 8100

В ранних исследованиях Trent 800 в 1990 году компания Rolls-Royce прогнозировала потенциал роста с 85 000 до 95 000 фунтов силы (от 380 до 420 кН) с новым сердечником HP. [18] К марту 1997 года компания Boeing изучала производные от 777-200X/300X для внедрения в сентябре 2000 года: GE предлагала GE90-102B с тягой 454 кН (102 000 фунтов силы), в то время как P&W предлагала свой PW4098 с тягой 436 кН (98 000 фунтов силы), а Rolls-Royce предлагала Trent 8100 с тягой 437 кН (98 000 фунтов силы ) . [19] Rolls-Royce также изучал Trent 8102 более 445 кН (100 000 фунтов силы). [20] К декабрю 1997 года максимальный взлетный вес -300X вырос до 324 600 кг (715 600 фунтов силы). [21] Проектирование Trent 8104 454 кН (102 000 фунтов силы) должно было быть завершено к июню 1998 года, в то время как ввод в эксплуатацию -200X отложили до середины 2002 года. Более высокая тяга была получена с новыми стреловидными лопатками вентилятора при сохранении вентилятора диаметром 2,79 м (110 дюймов). [22]

Двигатель Trent 8104 мощностью 104 000 фунтов силы (460 кН) впервые запустился 16 декабря 1998 года и превысил 110 000 фунтов силы (490 кН) тяги пять дней спустя, прежде чем к середине 1999 года к нему присоединились еще два двигателя. Стреловидные лопатки вентилятора обеспечивают на 2–3 % больше потока при заданной скорости с тем же вентилятором диаметром 2,8 м (110 дюймов), что обеспечивает дополнительные 10 000 фунтов силы (44 кН) тяги, а эффективность вентилятора на 1 % выше. Роторы и статоры компрессора высокого давления и статоры компрессора среднего давления были спроектированы с использованием трехмерной аэродинамики . По мере того, как 777-200X/300X росли до MTOW 340 500 кг (750 000 фунтов), требования к тяге дрейфовали до 110 000–114 000 фунтов силы (490–510 кН). Диаметр вентилятора должен был достичь 2,9 м (114 дюймов) для увеличения тяги. [23]

К июню 1999 года двигатель 8104 послужил основой для предлагаемого двигателя Trent 8115 с тягой 115 000 фунтов силы (510 кН) с уменьшенным на 2,5% геометрически и на 5% аэродинамически сердечником и увеличенным с 2,8 до 3,0 м (110 до 118 дюймов) вентилятором, при этом сохранив архитектуру Trent 800: восьмиступенчатый компрессор IP и шестиступенчатый компрессор HP, оба приводимые в действие одноступенчатой ​​турбиной, и пятиступенчатой ​​турбиной LP. [24] В июле 1999 года Boeing выбрала двигатель General Electric GE90 вместо Trent 8115, а P&W предложила оснастить исключительно самолеты 777 с большей дальностью полета, поскольку GE предложила существенно профинансировать разработку реактивного самолета примерно за 100 миллионов долларов. [25] Позднее Rolls-Royce прекратил выпуск Trent 8115, но продолжил работу над Trent 8104 в качестве демонстратора технологий. [26]

Трент 500

Trent 500 на крыле, капоты открыты

Trent 500 устанавливается исключительно на более крупные варианты A340-500/600 . Он был выбран в июне 1997 года, впервые запущен в мае 1999 года, совершил первый полет в июне 2000 года и получил сертификацию 15 декабря 2000 года. Он был введен в эксплуатацию в июле 2002 года, и 524 двигателя были поставлены на крыло до окончания производства A340 в 2011 году. Сохраняя трехкатушечную архитектуру семейства Trent, он имеет вентилятор Trent 700 диаметром 2,47 м (97,5 дюйма) и уменьшенный сердечник Trent 800. Он выдает до 275 кН (61 900 фунтов силы) тяги на взлете и имеет степень двухконтурности до 8,5:1 на крейсерском режиме.

Трент 900

Trent 900 на сборочной линии A380

Trent 900 установлен на Airbus A380 , конкурируя с Engine Alliance GP7000 . Первоначально предложенный для Boeing 747-500/600X в июле 1996 года, этот первый вариант позже был заброшен, но был предложен для A3XX , запущенного как A380 в декабре 2000 года. Он впервые заработал 18 марта 2003 года, совершил свой первый полет 17 мая 2004 года на испытательном стенде A340 и был сертифицирован EASA 29 октября 2004 года. Производя до 374 кН (84 000 фунтов силы), Trent 900 имеет трехвальную архитектуру семейства Trent с вентилятором 2,95 м (116 дюймов). Он имеет степень двухконтурности 8,5–8,7:1 и общую степень повышения давления 37–39:1 .

Второй Трент 600

В марте 2000 года Boeing должен был запустить более дальний 767-400ERX с двигателями 65 000–68 000 фунтов силы (290–300 кН), поставки которого были запланированы на 2004 год. [27] В июле Rolls-Royce должен был поставить свой Trent 600 для 767-400ERX и Boeing 747X , в то время как Европейский союз ограничивал предложение Engine Alliance на квадроциклы. Trent 600 с двигателем 68 000–72 000 фунтов силы (300–320 кН) был масштабирован из Trent 500 с диаметром стреловидного вентилятора, увеличенным до 2,59 м (102 дюйма) для более высокой степени двухконтурности и меньшего расхода топлива. [28] [29] Boeing предложил более дальний 767-400ERX с более высоким максимальным взлетным весом и более высокой тягой для лучших взлетных характеристик. [30] 767-400ERX был снят с производства в 2001 году в пользу Sonic Cruiser . [31] Когда Boeing запустил 747-8 в ноябре 2005 года, он был оснащен исключительно двигателем General Electric GEnx . [32]

Трент 1000

Rolls -Royce Trent 1000 — один из двух вариантов двигателя для Boeing 787 Dreamliner , конкурирующий с General Electric GEnx . Он впервые был запущен 14 февраля 2006 года и совершил первый полет 18 июня 2007 года до совместной сертификации EASA/FAA 7 августа 2007 года и введения в эксплуатацию 26 октября 2011 года. Двигатель 62 264–81 028 фунтов-силы (276,96–360,43 кН) имеет степень двухконтурности более 10:1, вентилятор 2,85 м (9 футов 4 дюйма) м и сохраняет характерную трехкаскадную компоновку серии Trent.

Обновленный Trent 1000 TEN с технологией Trent XWB и Advance3 нацелен на улучшение расхода топлива до 3% , он впервые был запущен в середине 2014 года, был сертифицирован EASA в июле 2016 года, первый полет на 787 состоялся 7 декабря 2016 года и был представлен 23 ноября 2017 года. Усталостное растрескивание лопаток турбины IP, вызванное коррозией, было обнаружено в начале 2016 года, что привело к приземлению до 44 самолетов и обошлось Rolls-Royce не менее чем в 1354 миллиона фунтов стерлингов. К началу 2018 года на него приходилось 38% доли рынка от утвержденного портфеля заказов. Trent 7000 — это версия с отбором воздуха, используемая для Airbus A330neo .

Трент 1500

Когда в ноябре 2005 года впервые поднялся в воздух 380-тонный (840 000 фунтов) MTOW A340-600 HGW, Airbus изучал усовершенствованную версию более крупных вариантов A340 для ввода в эксплуатацию в 2011 году. Он мог бы лучше конкурировать с 777-300ER и его расходом топлива на 8-9% ниже, чем у A340-600: улучшенные двигатели General Electric GEnx или Trent 1500 снизили бы этот показатель на 6-7%. Trent 1500 сохранил бы диаметр вентилятора и гондолы Trent 500 2,47 м (97,4 дюйма) , с меньшим, усовершенствованным сердечником Trent 1000 и пересмотренной турбиной низкого давления для увеличения степени двухконтурности с 7,5-7,6:1 до 9,5:1. [33] Последний A340 был поставлен в 2011 году, поскольку его заменила обновленная модель A350XWB .

Трент XWB

Вентилятор Trent XWB диаметром 3,00 м (118 дюймов)

Trent XWB был выбран в июле 2006 года для установки исключительно на Airbus A350 XWB . Первый двигатель был запущен 14 июня 2010 года, первый полет на испытательном стенде Airbus A380 состоялся 18 февраля 2012 года, он был сертифицирован в начале 2013 года и первый полет на A350 состоялся 14 июня 2013 года. Он сохраняет характерную трехвальную компоновку Trent с вентилятором 3,00 м (118 дюймов), IP и HP spool. XWB-84 генерирует до 84 200 фунтов силы (375 кН) тяги, а XWB-97 — до 97 000 фунтов силы (431 кН). Двигатель имеет степень двухконтурности 9,6:1 и степень повышения давления 50:1 . Первое отключение в полете произошло 11 сентября 2018 года, когда флот налетал 2,2 млн часов. Это самый мощный из всех двигателей Trent.

Трент 7000

Rolls -Royce Trent 7000 устанавливается исключительно на Airbus A330neo . Анонсированный 14 июля 2014 года, он впервые поднялся в воздух 27 ноября 2015 года. Он совершил свой первый полет 19 октября 2017 года на борту A330neo. Он получил сертификат типа EASA 20 июля 2018 года как вариант Trent 1000. Он был впервые доставлен 26 ноября и был допущен к ETOPS 330 к 20 декабря. По сравнению с двигателем Trent 700 A330, двигатель 68 000–72 000 фунтов-сил (300–320 кН) удваивает степень двухконтурности до 10:1 и вдвое снижает уровень шума. Степень давления увеличена до 50:1, и он имеет вентилятор диаметром 112 дюймов (280 см) и систему отбора воздуха . Расход топлива снижен на 11%.

Варианты, не относящиеся к самолетам

MT30 (Морская турбина)

MT30 (Marine Turbine) — это производная от Trent 800 (с установленной коробкой передач Trent 500), вырабатывающая 36  МВт для морского применения. Текущая версия — это турбовальный двигатель, вырабатывающий 36 МВт, использующий сердечник Trent 800 для привода силовой турбины, которая передает мощность на электрогенератор или механические приводы, такие как водометы или гребные винты. Среди прочего, он приводит в действие авианосцы класса Queen Elizabeth Королевского флота .

Промышленная газовая турбина Trent 60

Эта производная предназначена для выработки электроэнергии и механического привода, как и Marine Trent. Она выдает до 66 МВт электроэнергии при КПД 42%. [34] Она поставляется в двух основных версиях DLE (Dry Low Emission) и WLE (Wet Low Emission). WLE — это впрыск воды, что позволяет ей вырабатывать 58 МВт в условиях ISO вместо 52 МВт. Она разделяет компоненты с Trent 700 и 800. [34] Тепло от выхлопных газов, около 416–433 °C, [34] может использоваться для нагрева воды и привода паровых турбин, что повышает эффективность пакета. Помимо Rolls-Royce, ведущим упаковщиком Trent 60 является британская Centrax LTD, [35] частная инжиниринговая фирма, базирующаяся в Ньютон-Эбботе, Великобритания.

История эксплуатации

Впервые запущенный в августе 1990 года как модель Trent 700 , Trent добился значительного коммерческого успеха, будучи выбранным в качестве стартового двигателя для всех трех вариантов 787 ( Trent 1000 ), A380 ( Trent 900 ) и A350 ( Trent XWB ). Его общая доля рынков, на которых он конкурирует, составляет около 40%. [36] Продажи двигателей семейства Trent сделали Rolls-Royce вторым по величине поставщиком больших гражданских турбовентиляторных двигателей после General Electric , [37] оттеснив конкурента Pratt & Whitney на третью позицию. К июню 2019 года семейство Trent наработало более 125 миллионов часов. [38]

British Airways и Thai Airways в настоящее время являются крупнейшими операторами самолетов Trents, четыре варианта которых находятся в эксплуатации или заказаны, за ними следуют Singapore Airlines и Cathay Pacific с тремя вариантами, находящимися в эксплуатации. Примечание 2

Инциденты

17 января 2008 года Boeing 777-236ER авиакомпании British Airways , выполнявший рейс 38 из Пекина в Лондон, совершил аварийную посадку в аэропорту Хитроу после того, как оба двигателя Trent 800 потеряли мощность во время последнего захода на посадку. Последующее расследование показало, что лед, выделившийся из топливной системы, скопился на теплообменнике топливно-масляного топлива, что привело к ограничению потока топлива в двигатели. [39] Это привело к Директивам летной годности, предписывающим замену теплообменника. [40] Этот приказ был распространен на двигатели серий 500 и 700 после того, как аналогичная потеря мощности была обнаружена на одном двигателе Airbus A330 [40] в одном инциденте и на обоих двигателях в другом. [41] Модификация включает замену лицевой пластины с множеством небольших выступающих трубок на одну плоскую. [42]

4 ноября 2010 года самолет Qantas Airbus A380-842 (регистрационный номер VH-OQA), выполнявший рейс 32 из Сингапура в Сидней, потерпел неконтролируемый отказ двигателя (взрыв) в одном из четырех самолетов Trent 972-84. Причиной был назван неправильно изготовленный патрубок подачи масла. Более подробную информацию см. в статье о Trent 900 .

Исследовать

Доступные в краткосрочной перспективе низкие выбросы

В период с 1 марта 2000 года по 28 февраля 2005 года ЕС финансировал проект EEFAE , направленный на разработку и тестирование двух программ по сокращению выбросов CO2 на 12–20% и оксидов азота до 80% с 2007/2008 годов, с общим бюджетом в €101,6 млн., включая €50,9 от ЕС и координируемый Rolls-Royce plc . [43] Он был поровну разделен между демонстратором ANTLE и программой CLEAN для более долгосрочных технологических приложений. Программа ANTLE была нацелена на сокращение выбросов CO2 на 12% , выбросов NOx на 60% , стоимости приобретения на 20%, стоимости жизненного цикла на 30% и цикла разработки на 50%, при одновременном повышении надежности на 60%. Фаза испытаний завершилась к лету 2005 года. [44]

Двигатель ANTLE был основан на Rolls-Royce Trent 500. [ 45] Rolls-Royce Deutschland отвечал за компрессор высокого давления, Rolls-Royce UK за камеру сгорания и турбину высокого давления, Italian Avio за турбину промежуточного давления и ITP за турбину низкого давления (LPT) и внешний кожух с инвестициями в размере 20,5 млн евро, 20% акций программы. [44] Volvo Aero отвечала за задние конструкции турбины. [46] Он имеет новый 5-ступенчатый компрессор высокого давления , камеру сгорания с обедненной смесью и незащищенную турбину высокого давления и турбину IP с изменяемой геометрией. Также были установлены новая вспомогательная коробка передач Hispano Suiza, новая распределенная система управления Goodrich и новая масляная система Techspace Aero.

Усовершенствованная система низкого давления (ALPS)

После летных испытаний в 2014 году лопастей вентилятора CTi с титановой передней кромкой и карбоновым корпусом, в 2017 году они прошли внутренние и наружные испытания, включая исследования бокового ветра , шума и зазора кончика , картографирование флаттера , испытания производительности и условий обледенения . В конце 2018 года Rolls-Royce провел наземные испытания своего демонстратора ALPS: Trent 1000, оснащенного композитными лопастями вентилятора и корпусом, включая испытания на столкновение с птицами . [47] [48]

Продвигать

26 февраля 2014 года Rolls-Royce подробно описала будущие разработки Trent. Advance — это первый проект, который может быть готов к концу 2020-х годов и нацелен на то, чтобы обеспечить как минимум на 20% лучшее сжигание топлива, чем первое поколение Trent. [49] Степень байпаса Advance должна превышать 11:1, а его общая степень сжатия — 60:1. [50]

В предыдущих моделях Trents золотник высокого давления был одинаковым во всех моделях, а двигатель рос за счет увеличения работы золотника промежуточного давления. Advance меняет эту тенденцию, и нагрузка смещается в сторону золотника высокого давления с большей степенью сжатия, до 10 ступеней компрессора по сравнению с 6 на Trent XWB и двухступенчатой ​​турбиной, заменяющей текущую одноступенчатую. Компрессор IP сократится с 8 ступеней сегодняшнего XWB до 4, а турбина IP будет одноступенчатой, а не двухступенчатой. [51]

Наземный демонстрационный образец Advance3 включает в себя обедненную смесь , ранее запущенную только на архитектуре Trent; керамический матричный композит (CMC) для высокотемпературной способности турбины в сегментах уплотнения первой ступени и литых лопатках первой ступени; гибридные шарикоподшипники с керамическими роликами, работающими на металлических дорожках качения, необходимые для работы в условиях высоких нагрузок внутри небольших сердечников. [52]

Открытый в 2016 году завод RR CMC стоимостью 30 миллионов долларов в Калифорнии произвел свои первые детали, уплотнения, для начала их развертывания перед использованием в статических компонентах второй ступени турбины высокого давления. Двойная система распределения топлива в камере сгорания с обедненной смесью добавляет сложности за счет сложной системы управления и переключения и удваивает трубопровод, но должен улучшить расход топлива и сократить выбросы NOx . Гибридные керамические подшипники заново сконфигурированы для работы с изменениями нагрузки и будут выдерживать более высокие температуры. [53]

Большее количество изменяемых лопаток в одной ступени компрессора IP и четырех ступенях компрессора HP будет оптимизировано для постоянных изменений в диапазоне полета . Воздуховод изготавливается методом аддитивного производства , а компоненты прототипа поступают от новых поставщиков. Advance3 будет исследовать нагрузку на подшипник, попадание воды, источники шума и их смягчение, тепло и грохот камеры сгорания , в то время как законцовка лопатки, внутренние зазоры и работа адаптивного управления будут рентгенографироваться в движении для проверки термомеханического моделирования. Новый среднеразмерный самолет Boeing нуждается в падениях в своем диапазоне тяги. Усовершенствованные охлаждаемые металлические компоненты и детали из композитного материала с керамической матрицей будут испытаны в демонстраторе конца 2018 года на основе Trent XWB-97 в рамках инициативы по высокотемпературной турбинной технологии (HT3). [53]

Ядро будет объединено с вентилятором Trent XWB-84 и турбиной Trent 1000 LP для наземных испытаний в середине 2017 года. [54] Демонстрационный образец Advance3 был отправлен с производственного объекта в Бристоле на испытательный стенд в Дерби в июле 2017 года для оценки до начала 2018 года. [53] Демонстрационный образец начал первые запуски в Дерби в ноябре 2017 года. [55]

В начале 2018 года демонстратор достиг 90% мощности ядра, достигнув давления P30 450 фунтов на квадратный дюйм (31 бар) в задней части компрессора высокого давления , при измерении нагрузок на подшипники , измененных другой компоновкой компрессора. [56] Камера сгорания обедненной смеси не создавала никакого грохота , поскольку дальнейшие испытания будут охватывать всасывание воды, шум , рентгеновское излучение работающего двигателя, а также тепловые исследования зоны ядра и горячего конца . [47] К июлю 2018 года ядро ​​Advance3 работало на полной мощности. [57] К началу 2019 года двигатель проработал более 100 часов. [58]

Усовершенствованная система сгорания с низким уровнем выбросов (ALECSys)

Автономный двигатель будет испытывать ALECSys на земле, прежде чем другой будет проходить летные испытания . [53] Наземные испытания камеры сгорания на обедненной смеси в помещении были завершены на модифицированном Trent 1000 в январе 2018 года, перед отправкой в ​​Манитобу для испытаний в холодную погоду в феврале 2018 года, охватывающих запуски и заглатывание льда . Испытания на шум будут проводиться на внешнем стенде, затем летные испытания в течение следующих нескольких лет после 2018 года. [47]

УльтраФан

UltraFan — это турбовентиляторный двигатель с редуктором и системой вентилятора с изменяемым шагом , которая обещает повышение эффективности не менее чем на 25%. [49] UltraFan нацелен на степень двухконтурности 15:1 и общую степень давления 70:1. [50]

Ultrafan сохраняет ядро ​​Advance, но также содержит архитектуру турбовентиляторного двигателя с редуктором и лопастями вентилятора с изменяемым шагом. Вентилятор изменяет шаг для оптимизации для каждой фазы полета, устраняя необходимость в реверсоре тяги . Rolls-Royce планировал использовать лопасти вентилятора из углеродного композита вместо своих обычных полых титановых лопастей. Ожидалось, что эта комбинация снизит вес на 340 кг (750 фунтов) на двигатель. [51]

Вентилятор с переменным шагом обеспечивает работоспособность вентилятора с низким коэффициентом давления . [59] Rolls-Royce работал с Industria de Turbo Propulsores для тестирования технологий ионного покрытия (IP) лопаток турбины. [60] В Далевице недалеко от Берлина Rolls-Royce построил силовую установку, имитирующую условия нагрузки в полете, рассчитанную на системы передач мощностью 15–80 МВт (20 000–107 000 л. с.); и нанял 200 инженеров. Передаточное отношение первоначальной испытательной передачи будет приближаться к 4:1, а тяга может достигать 440 кН (100 000 фунтов силы). [61] Испытательная установка представляет собой инвестиции в размере 84 млн евро (94 млн долларов США). [53]

В партнерстве с Liebherr редуктор UltraFan мощностью 75 МВт (100 000 л. с.) был впервые запущен в октябре 2016 года. [62] [63] После первоначального набора стендовых испытаний вентилятора на низкой скорости и отливки лопаток турбины IP из титанового алюминида второго поколения первоначальный демонстрационный концептуальный проект UltraFan должен был быть заморожен в 2017 году. [54] Испытания имитировали тангаж и крен самолета на стенде в сентябре 2016 года для оценки потока масла в редукторе. [64] Редуктор прошел испытания на высокой мощности в мае 2017 года. [64] [65] Диаметр UltraFan должен был составлять 300 см (120 дюймов). Лопасти вентилятора с титановыми передними кромками были оценены в рамках программы ALPS. [53]

На конференции Международного общества по воздушно-реактивным двигателям (ISABE) в сентябре 2017 года в Манчестере, Великобритания, главный технический директор Rolls-Royce Пол Штайн объявил, что мощность двигателя достигла 52 МВт (70 000 л. с.). [66] В начале 2018 года была испытана на прочность и надежность третья коробка передач . [47] Затем первая коробка передач была разобрана для оценки, подтвердившей прогнозы производительности компонента . [47] В апреле 2018 года Airbus согласилась предоставить интеграцию самолета и его гондолу , а также провести летные испытания, совместно финансируемые исследовательской программой Европейского союза Clean Sky 2. [67]

На авиасалоне ILA в Берлине в апреле 2018 года летные испытания были подтверждены на Boeing 747 -200 компании Rolls-Royce . [68] Демонстрационный образец генерировал 310–360 кН (70 000–80 000 фунтов силы) тяги, используя текущие испытания на Advance 3 и редукторе мощностью 52 МВт (70 000 л. с.). [68] Диаметр вентилятора может составлять до 356 см (140 дюймов) по сравнению с 300 см (118 дюймов) у Trent XWB и 340 см (134 дюйма) у GE9X . [68]

Более высокий байпас и более низкое отношение давления вентилятора вызывают нестабильность вентилятора на низкой скорости , которая устраняется с помощью лопастей с изменяемым шагом вместо реактивного сопла с изменяемой площадью . [69] Наряду с устранением реверсора тяги, короткая, тонкая гондола легче и менее тягучая , но при обратной тяге поток искажается, превращая сопло в байпасный канал , а затем частично снова возвращается в промежуточный компрессор . [69] Большой вентилятор может привести к созданию планеров типа «крыло чайки» . [69] К июлю 2018 года конфигурация UltraFan была заморожена. Детальное проектирование и изготовление компонентов были настроены на проведение наземных испытаний в 2021 году. [57] Планетарный редуктор диаметром 800 мм (2 фута 7 дюймов) имеет пять планетарных передач, рассчитан на мощность турбовентиляторных двигателей 110–490 кН (25 000–110 000 фунтов силы) и к началу 2019 года наработал более 250 часов. [58]

В феврале 2019 года введение было отложено до 2027 года, чтобы переоснастить текущие самолеты после полномасштабных наземных испытаний в 2021 году. [70] Помимо 25% улучшения по сравнению с Trent 800, для 2030-х - 2040-х годов потребуется вентилятор с изменяемым шагом или более электрическая архитектура. [70] Интегрированный стартер-генератор мощностью 100-500 кВт (130-670 л. с.) на холодном конце вала позволит использовать вспомогательный привод меньшего размера . [70] Он может приводить в действие всасывающий вентилятор пограничного слоя в хвостовой части фюзеляжа , что позволит повысить эффективность на 35%. [70]

К февралю 2020 года Rolls-Royce производил лопасти вентилятора из углеродного волокна диаметром 355 см (140 дюймов) в Бристоле, Великобритания, сэкономив за счет композитного корпуса вентилятора до 700 кг (1500 фунтов) на двухдвигательном самолете. [71] К марту 2022 года Rolls-Royce перевез силовой редуктор, испытанный на мощности 64 МВт (86 000 л. с.), из Далевица на свою британскую площадку для сборки, [72]

К маю 2023 года был выполнен первый запуск с демонстратором тягой 80 000 фунтов силы (360 кН), имеющим степень двухконтурности 14:1, лопатки вентилятора из углерод-титана, сердечник Advance3 и новую камеру сгорания. [73] С топливной эффективностью на 10% лучше, чем у Trent XWB, архитектура могла бы охватывать диапазон тяги 111–444 кН (25 000–100 000 фунтов силы ) для одно- или двухпролетных двигателей в 2030-х годах. [73]

В ноябре 2023 года было объявлено, что демонстрационный образец достиг не менее 85 000 фунтов силы (380 кН) в испытаниях на максимальную мощность, превысив проектное задание в 80 000 фунтов силы, и наработал более 70 часов. [74]

На авиасалоне в Фарнборо в 2024 году компания Rolls-Royce представила усовершенствования своих двигателей Trent, некоторые из которых основаны на проекте демонстратора технологии UltraFan. [75]

Приложения

Технические характеристики

Смотрите также

Сопутствующее развитие

Связанные списки

Сноски

Примечания

  1. ^ На 10% лучше, чем Trent 700
  2. ^ 15-процентное преимущество в расходе топлива по сравнению с оригинальным двигателем Trent
1. ^ Взаимозаменяемость двигателей делает 787 более гибким активом для авиакомпаний, позволяя им менять двигатели одного производителя на двигатели другого в свете любых будущих разработок двигателей, которые больше соответствуют их эксплуатационному профилю. Стоимость такой замены потребовала бы значительной разницы в эксплуатационных расходах между двумя типами двигателей, чтобы сделать ее экономичной. Разница, которой нет у современных двигателей. [ необходима цитата ]
2. ^ По состоянию на март 2024 года авиакомпания Singapore Airlines располагает 12 самолетами Airbus A380-800 с двигателями Trent 900, 63 самолетами Airbus A350-900 (включая 7 A350-900ULR) с двигателями Trent XWB, а также 22 самолетами Boeing 787-10 с двигателями Trent 1000. Воздушный флот Singapore Airlines: март 2024 года. Дочерняя компания Singapore Airlines LCC Scoot также эксплуатирует все свои текущие самолеты Boeing 787 (11 самолетов Boeing 787-8 и 10 самолетов Boeing 787-9) с двигателями Trent 1000.

Ссылки

  1. ^ Пью, Питер (2002). Магия имени, часть третья . Icon Books. ISBN 1-84046-405-4.
  2. ^ "Rolls изучает разработку двигателя Rb211-700 для будущего двухдвигательного самолета". Aviation Week . 8 июня 1987 г. стр. 23.
  3. ^ ab "Rolls-Royce инвестирует 540 миллионов долларов в разработку усовершенствованной версии RB211". Aviation Week . 20 июня 1988 г. стр. 30.
  4. ^ "Роллс подтверждает веру в -524L". Flight International . 10 сентября 1988 г.
  5. ^ "Twa подтверждает заказы на 20 самолетов A330, выбирает двигатель Rolls". Aviation Week . 26 июня 1989 г. стр. 91.
  6. ^ ab "Engine Makers Intensify Commercial Marketing Effort". Aviation Week . 10 сентября 1990 г. стр. 18.
  7. ^ ab "Rolls связывает глобальную стратегию с семейством двигателей Trent". Aviation Week . 1992. стр. 72.
  8. ^ Ганстон, Билл (1989). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей . Кембридж, Великобритания: Patrick Stephens Limited. ISBN 978-1-85260-163-8.
  9. ^ "Текущие показатели аэрокосмической промышленности Великобритании - Возвратные инвестиции в запуск (RLI)". Специальный комитет по торговле и промышленности - Пятнадцатый отчет . Палата общин. 5 апреля 2005 г.
  10. ^ Дэвид Камински-Морроу (28 февраля 2020 г.). «Rolls-Royce приближается к безубыточной поставке силовой установки для A350-900». Flightglobal .
  11. ^ Спиттл, Питер (ноябрь 2003 г.). "Газовые турбинные технологии" (PDF) . Rolls-Royce plc .
  12. ^ "Rolls-Royce стандартизирует гибридный RB211 после успешного входа". Flight International . 6 мая 1998 г.
  13. ^ "Паспорт типа сертификата № E.047" (PDF) . EASA. 21 февраля 2019 г.
  14. ^ Donoghue, JA (31 октября 2004 г.). "The fan is the thing". Air Transport World . Архивировано из оригинала 2 сентября 2007 г.
  15. ↑ «Приказывает компании McDonnell запустить программу MD-11». Aviation Week . 5 января 1987 г. стр. 35.
  16. ^ "Rolls, McDonnell Douglas отменяют планы по созданию Md-11 с двигателем Trent". Aviation Week . 29 июля 1991 г. стр. 32.
  17. ^ "Rolls-Royce завершает проектирование двигателя Trent 700 для A330, MD-12". Aviation Week . 17 февраля 1992 г. стр. 67.
  18. ^ «Rolls-Royce увеличит вентилятор двигателя Trent для 767-X, но сохранит много общего». Aviation Week . 16 апреля 1990 г. стр. 21–22.
  19. ^ "Совет директоров [Boeing] одобряет спецификации 777-200X/300X". Flightglobal . 5 марта 1997 г.
  20. ^ "GE первой согласовала Меморандум о взаимопонимании по силовой установке 777-200X/300X". Flightglobal . 26 марта 1997 г.
  21. ^ "Длинный путь Boeing". Flightglobal . 3 декабря 1997 г.
  22. ↑ Гай Норрис (3 июня 1998 г.). «Rolls-Royce завершает разработку Trent 8104 и ждет 777-X». Flightglobal .
  23. ↑ Гай Норрис (27 января 1999 г.). «Первоначальные испытания Trent 8104 выявили новый потенциал роста». Flightglobal .
  24. ↑ Гай Норрис (9 июня 1999 г.). «Абсолютная власть». Flightglobal .
  25. ↑ Гай Норрис и Пол Льюис (14 июля 1999 г.). «GE90 получает эксклюзивное положение на 777X». Flightglobal .
  26. ^ "Вопрос выбора". Flightglobal . 1 марта 2000 г.
  27. ↑ Норрис, Гай (20 марта 2000 г.). «Лауда и Кения пристально следят за 767». Flight International .
  28. ↑ Джулиан Моксон, Гай Норрис (25 июля 2000 г.). «RR предлагает Trent 600 для 767-400ERX и 747X». Flight International .
  29. ↑ Rolls-Royce (25 июля 2000 г.). «Rolls-Royce подписывает соглашение с Boeing о Trent 600» (пресс-релиз).
  30. ^ «Новейший Boeing 767 вдохновлен будущим — представляем Boeing 767-400ER» (пресс-релиз). Boeing. 26 июля 2000 г.
  31. ↑ Гай Норрис, Эмма Келли (3 апреля 2001 г.). «Boeing Sonic Cruiser вытесняет 747X». Flight International .
  32. ^ "Boeing запускает новое семейство 747-8" (пресс-релиз). Boeing. 14 ноября 2005 г.
  33. ^ Макс Кингсли-Джонс, Гай Норрис (29 ноября 2005 г.). «Улучшенный A340, чтобы составить конкуренцию 777». Flight International .
  34. ^ abc "Gas Turbine Industrial Trent 60" . Получено 28 марта 2015 г. .
  35. ^ "Generator Set Trent 60 WLE (66 MW)". Centrax Gas Turbines. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года . Получено 28 марта 2015 года .
  36. ^ "Самая большая доля рынка для широкофюзеляжных самолетов нового поколения". Архивировано из оригинала 18 июля 2007 г. Получено 22 июля 2007 г.
  37. ^ "GE держит ключ к власти – Анализ поставок авиалайнеров 2007". Flight International . 21 февраля 2007 г. Получено 23 февраля 2007 г.
  38. ^ "Rolls-Royce и Аэрофлот празднуют рекорд двигателя" (Пресс-релиз). Rolls-Royce. 19 июня 2019 г.
  39. ^ "Rolls-Royce модифицирует Trent, поскольку испытания повторяют обледенение BA 777". Flight International . 12 марта 2009 г. Получено 15 марта 2009 г.
  40. ^ ab "Директивы летной годности; Турбовентиляторные двигатели Rolls-Royce plc RB211-Trent серий 500, 700 и 800" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2015 г.
  41. ^ Дэвид Камински-Морроу (12 марта 2010 г.). «EASA подозревает обледенение двух двигателей в инциденте с A330». FlightGlobal .
  42. ^ Дэвид Камински-Морроу (9 февраля 2010 г.). «Rolls-Royce: модификация Trent «устранит» риск образования льда на топливе». FlightGlobal .
  43. ^ "Эффективный и экологически чистый авиационный двигатель (EEFAE)". CORDIS . 12 апреля 2005 г.
  44. ^ ab ITP Industria de Turbopropulsores (29 июня 2005 г.). «Заключение испытаний европейского авиационного двигателя ANTLE, разработанного для защиты окружающей среды» (пресс-релиз).
  45. ^ Пол Родригес Гарсия; Кит Р. Холланд (июль 2013 г.). «Исследование и разработка методов обработки для извлечения шума сгорания самолета». 20-й Международный конгресс по звуку и вибрации .
  46. ^ Роберт Лундберг; Матс Лейон; Линда Стрём; Ола Исакссон (2005). «Разработка структурных компонентов для ANTLE и CLEAN, европейских двигателей-валидаторов технологий» (PDF) . Американский институт аэронавтики и астронавтики.
  47. ^ abcde Михаэль Губиш (6 февраля 2018 г.). «Rolls-Royce продвигает демонстраторы новых технологий». Flightglobal .
  48. ^ "Rolls-Royce UltraFan на один шаг ближе, поскольку испытания усовершенствованной системы низкого давления (ALPS) уже начались". www.rolls-royce.com . Получено 22 мая 2024 г.
  49. ^ ab "Rolls-Royce представляет двигатели нового поколения" (пресс-релиз). rolls-royce.com. 26 февраля 2014 г.
  50. ^ ab "Rolls-Royce раскрывает план двигателя следующего поколения". Aviation Week . 26 февраля 2014 г.
  51. ^ ab "Rolls-Royce Details Advance And UltraFan Test Plan". Aviation Week & Space Technology . 25 августа 2014 г.
  52. ^ "Advance3 - Moving The State of the Art Forward". Aviation Week . 23 февраля 2016 г.
  53. ^ abcdef Доминик Перри (16 июня 2017 г.). «Rolls-Royce движется вперед с демонстратором Advance3». Flight Global .
  54. ^ Гай Норрис (3 апреля 2017 г.). «Rolls-Royce может представить UltraFan для нового среднеразмерного самолета Boeing». Aviation Week & Space Technology .
  55. ^ Гай Норрис (27 ноября 2017 г.). «Роллс отмечает Трента и продвигает цели». Aviation Week Network .
  56. ^ Гай Норрис (6 февраля 2018 г.). «Next-Gen Core Demo Boost для Rolls-Royce». Aviation Week Network .
  57. ^ Гай Норрис (15 июля 2018 г.). «Концепция UltraFan заморожена, поскольку Rolls Throttles Up New Core». Aviation Week & Space Technology .
  58. ^ Гай Норрис (9 мая 2019 г.). «Тестирование UltraFan остается ключевым направлением для Rolls, несмотря на отзыв NMA». Aviation Week & Space Technology .
  59. ^ Марк Томас (21 октября 2014 г.). «Двигатели следующего поколения» (PDF) . Rolls-Royce.
  60. ^ "Rolls-Royce объединяется с ITP для исследовательской программы UltraFan™" (пресс-релиз). Rolls-Royce. 15 июля 2015 г.
  61. ↑ Гай Норрис (27 мая 2015 г.). «Rolls-Royce замораживает разработку первого испытательного оборудования UltraFan». Aviation Week & Space Technology .
  62. ^ «Rolls-Royce впервые использует самую мощную в мире коробку передач для аэрокосмической отрасли» (пресс-релиз). Rolls-Royce. 24 октября 2016 г.
  63. ↑ Грегори Полек (24 октября 2016 г.). «Rolls-Royce проводит первый запуск коробки передач UltraFan». Aviation International News .
  64. ^ ab "Редуктор UltraFan начинает высокопроизводительные испытания". Flight Global . 25 мая 2017 г.
  65. ^ Виктория Мурс (25 мая 2017 г.). «Rolls-Royce начинает испытания редуктора UltraFan на высокой мощности». Aviation Week Network .
  66. ^ "Rolls-Royce устанавливает новый рекорд в аэрокосмической отрасли с коробкой передач UltraFan® Power Gearbox" (пресс-релиз). Rolls-Royce. 4 сентября 2017 г.
  67. ^ "Airbus и Rolls-Royce подписывают соглашение о сотрудничестве в области интеграции двигателей UltraFan" (пресс-релиз). Airbus. 25 апреля 2018 г.
  68. ^ abc Guy Norris (2 мая 2018 г.). «Демонстрационный самолет Airbus-Rolls UltraFan будет летать на испытательном стенде 747». Aviation Week Network .
  69. ^ abc Guy Norris (9 мая 2018 г.). «Демонстратор Airbus-Rolls UltraFan использует Boeing 747 в качестве испытательного стенда». Aviation Week & Space Technology .
  70. ^ abcd Гай Норрис (5 ноября 2019 г.). «Rolls-Royce Studies More-Electric UltraFan». Aviation Week & Space Technology .
  71. ↑ Доминик Перри (11 февраля 2020 г.). «Rolls-Royce начинает производство лопастей UltraFan». Flightglobal .
  72. ^ Дэвид Камински-Морроу (11 марта 2022 г.). «Редуктор Crucial UltraFan передан на британские объекты Rolls-Royce». FlightGlobal . Архивировано из оригинала 24 января 2023 г.
  73. ^ ab Доминик Перри (18 мая 2023 г.). «Rolls-Royce впервые запускает UltraFan». FlightGlobal .
  74. ↑ Доминик Перри (13 ноября 2023 г.). «Rolls-Royce использует UltraFan на полную мощность». FlightGlobal .
  75. ^ "Rolls-Royce представляет усовершенствованные двигатели Trent | Aviation Week Network". Aviationweek.com . Получено 16 августа 2024 г. .
  76. ^ "Газовые турбины" (PDF) . Aviation Week . 28 января 2008 г. стр. 137–138. Архивировано из оригинала (PDF) 6 ноября 2018 г. Получено 3 июля 2017 г.
  77. ^ Питт, Иван Л.; Норсуорси, Джон Рэндольф (1999). Экономика коммерческой авиационной отрасли США: производительность, технологии и дерегулирование. Springer Science+Business Media, LLC. стр. 46. doi :10.1007/978-1-4615-5031-0. ISBN 978-1-4613-7286-8. OCLC  828735404.
  78. ^ "Type-Certificate Data Sheet RB211 Trent 700 series engines" (PDF) . EASA. 14 октября 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 августа 2016 г. Получено 1 июля 2017 г.
  79. ^ ab "Плакат Trent 700". Rolls-Royce.
  80. ^ "Trent 800 Type-Certificate Data Sheet". EASA. Архивировано из оригинала (PDF) 29 ноября 2016 года . Получено 1 июля 2017 года .
  81. ^ "Паспорт типа Trent 500" (PDF) . EASA.
  82. ^ "Type Certificate Data Sheet" (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации . 6 июня 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 31 октября 2008 г. Получено 3 ноября 2007 г.
  83. ^ "Паспорт типа сертификата" (PDF) . EASA. 11 июля 2016 г.
  84. ^ "Инфографика Trent 7000" (PDF) . Rolls-Royce Holdings . Ноябрь 2016 г.
  85. ^ "Паспорт типа сертификата E.036" (PDF) . EASA. 20 июля 2018 г.
  86. ^ "Type Certificate Data Sheet E.111" (PDF) . EASA. 20 апреля 2016 г. Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2016 г.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Rolls-Royce Trent .