General Electric GE90 — это семейство турбовентиляторных авиационных двигателей с высокой степенью двухконтурности, созданных GE Aerospace для Boeing 777 , с тягой от 81 000 до 115 000 фунтов-сил (от 360 до 510 килоньютонов ). Он поступил на вооружение British Airways в ноябре 1995 года. Это один из трех вариантов для версий 777-200, -200ER и -300, а также эксклюзивный двигатель для -200LR, -300ER и 777F. Он был самым большим реактивным двигателем [3] , пока в январе 2020 года его не превзошел его преемник, GE9X с тягой 110 000 фунтов-сил (490 кН) , который имеет больший диаметр вентилятора на 6 дюймов (15 см). Однако GE90-115B, новейшая модификация GE90, рассчитана на более высокую тягу (115 000 фунтов), чем GE9X.
В начале 1980-х годов GE начала разрабатывать двигатель с необтекаемым вентилятором (UDF), который считался более экономичным вариантом для ближнемагистральных авиалайнеров, что стало заманчивым предложением после нефтяного кризиса 1979 года . В феврале 1984 года NASA предоставило GE грант на продолжение исследований, в конечном итоге построив экспериментальный GE36 . Одним из главных нововведений для двигателя стали его лопасти вентилятора из композитного углеродного волокна, которые были и легче, и прочнее традиционных материалов. [4] Однако UDF был менее надежным, чем турбовентиляторные двигатели той эпохи, более низкие затраты на топливо сделали стоимость разработки двигателя менее привлекательной, и компания беспокоилась, что GE36 поглотит продажи весьма успешного двигателя CFM56, который она разработала совместно с французской Snecma . [4]
Двигатель GE90 был запущен в производство в 1990 году в качестве большого турбовентиляторного двигателя для Boeing 777 , широкофюзеляжного дальнемагистрального двухмоторного реактивного авиалайнера. [5] GE Aviation объединилась с Snecma (Франция, 24%), IHI (Япония) и Avio (Италия) для этой программы. [6] GE90 столкнулся с жесткой конкуренцией, поскольку Pratt & Whitney и Rolls-Royce также предлагали двигатели для 777, PW4000 и Trent 800 соответственно.
Главным новшеством GE90 было то, что он использовал 22 лопасти вентилятора из композитного углеродного волокна , технология, впервые разработанная для GE36. Эти лопасти обеспечивали вдвое большую прочность при весе в три раза меньшем, чем у традиционных титановых лопастей вентилятора. 22 лопасти вентилятора были значительным сокращением по сравнению с 38 лопастями, используемыми в предыдущем большом турбовентиляторе GE, CF6 , несмотря на больший диаметр GE90 на 30 дюймов (760 мм). Меньшее количество лопастей вентилятора снижает вес двигателя и улучшает аэродинамическую эффективность.
В условиях жесткой конкуренции за оснащение 777, GE попыталась расшириться и использовать GE90 для других самолетов. Тогдашний генеральный директор Брайан Х. Роу зашел так далеко, что предложил оплатить разработку GE90 для Airbus A330 , но Airbus отверг этот план, вместо этого решив сосредоточиться на четырехмоторном A340 для дальнемагистрального рынка. [7]
В конце 1990-х годов Boeing начала разрабатывать сверхдальнемагистральные варианты 777, 777-200LR и 777-300ER. Для этих самолетов требовался более мощный двигатель в классе тяги 100 000 фунтов силы (440 кН), что привело к переговорам между Boeing и производителями двигателей. General Electric предложила разработать двигатель GE90-115B, [8] в то время как Rolls-Royce предложила разработать двигатель Trent 8104. [9] В 1999 году Boeing объявила о соглашении с General Electric, обойдя предложения конкурентов. [8] В рамках сделки с General Electric Boeing согласилась предлагать только двигатели GE90 для новых версий 777. [8] GE90-115B впервые был запущен на заводе GE в Пиблсе , штат Огайо, в ноябре 2001 года. [10]
10-ступенчатый компрессор высокого давления GE90 развивал рекордное для отрасли на тот момент отношение давлений 23:1 и приводился в действие 2-ступенчатой турбиной высокого давления с воздушным охлаждением. 3-ступенчатый компрессор низкого давления, расположенный непосредственно за вентилятором, нагнетает воздух в сердечник. Вентилятор/LPC приводится в действие 6-ступенчатой турбиной низкого давления.
Варианты с большей тягой, GE90-110B1 и -115B, имеют архитектуру, отличную от архитектуры более ранних версий GE90. General Electric включила усовершенствованный вентилятор большего диаметра, изготовленный из композитных материалов , который увеличил тягу на низких скоростях полета. Однако GE также необходимо было увеличить мощность ядра, чтобы улучшить чистую тягу на высоких скоростях полета. Следовательно, GE решила увеличить мощность ядра, чего они достигли, удалив одну ступень из задней части компрессора HP и добавив дополнительную ступень к компрессору LP, что более чем компенсировало снижение степени сжатия компрессора HP, что привело к чистому увеличению массового расхода ядра. [11] Варианты GE90 с большей тягой являются первыми серийными двигателями, которые оснащены стреловидными лопатками ротора. Гондола имеет максимальный диаметр 166 дюймов (4200 мм). [12] Каждая из 22 лопастей вентилятора GE90-115B имеет длину 4 фута (1,2 метра) и массу менее 50 фунтов (23 килограмма). [13]
Будучи одним из трех доступных двигателей для нового дальнемагистрального авиалайнера Boeing 777, GE90 представлял собой совершенно новую конструкцию стоимостью 2 миллиарда долларов в отличие от предложений Pratt & Whitney и Rolls-Royce , которые представляли собой модификации существующих двигателей. [14]
Первый Boeing 777 с двигателем General Electric был поставлен British Airways 12 ноября 1995 года. [15] Самолет с двумя двигателями GE90-77B был введен в эксплуатацию пять дней спустя. Первоначальная эксплуатация была затруднена из- за износа подшипников коробки передач , что заставило авиакомпанию временно вывести свой флот 777 из трансатлантических перевозок в 1997 году. Самолеты British Airways вернулись в полную эксплуатацию позднее в том же году. [16]
Проблемы с разработкой и испытаниями GE90 привели к задержкам в сертификации Федерального управления гражданской авиации . Кроме того, повышенная тяга GE90 еще не была востребована авиакомпаниями, и это был самый тяжелый двигатель из трех доступных вариантов, что сделало его наименее популярным вариантом, в то время как двигатель Rolls-Royce был самым популярным. British Airways вскоре заменила GE90 двигателями Rolls-Royce на своих 777. [14] [17]
Для дальнемагистральных версий Boeing второго поколения 777 (позднее названных 777-200LR, 777-300ER и 777F) требовалась большая тяга для соответствия требованиям самолета. General Electric и Pratt & Whitney настаивали на контракте «победитель получает все» из-за инвестиций в 500 миллионов долларов в модификации двигателя, необходимые для соответствия требованиям. GE получила статус единственного поставщика двигателей для вариантов двигателей с большей тягой для 777-200LR, -300ER и 777F. [14] [17] Улучшенная версия поступила в эксплуатацию в Air France в мае 2004 года. [18]
Двигатели GE90-110B1 и -115B с большей тягой в сочетании с вариантами 777 второго поколения -200LR и -300ER стали основными причинами того, что продажи 777 были выше, чем у конкурирующих серий A330/340. [19] Использование двух двигателей обеспечивает типичное преимущество в эксплуатационных расходах около 8–9% для -300ER по сравнению с A340-600. [20] 777-300ER также рассматривался в качестве замены 747-400 на фоне роста цен на топливо, учитывая его преимущество в 20% расхода топлива. [21]
До тех пор, пока его не обогнала производная модель GE9X , серия GE90 носила титул самых больших двигателей в истории авиации. Диаметр вентилятора оригинальной серии составлял 123 дюйма (310 см), а самый большой вариант GE90-115B имел диаметр вентилятора 128 дюймов (330 см). В результате двигатель GE90 можно перевозить по воздуху только с использованием крупногабаритного грузового самолета, такого как Антонов Ан-124 , что ограничивает возможности доставки, если из-за аварийного отклонения 777 оказался в затруднительном положении, требуя замены двигателя. Если вентилятор и корпус вентилятора сняты, двигатель можно отправить с использованием грузового самолета 747. [22]
-94B для -200ER был модернизирован с использованием некоторых из первых одобренных FAA компонентов, напечатанных на 3D-принтере . [23]
В 2011 году его цена по прейскуранту составляла 27,5 млн долларов США , а показатель отключения двигателя в полете (IFSD) составлял один на миллион летных часов двигателя. [3] К ноябрю 2015 года он накопил более 8 миллионов циклов и 50 миллионов летных часов за 20 лет. [24] В июле 2020 года парк из 2800 двигателей превысил 100 миллионов часов, обеспечивая питание более 1200 самолетов для 70 операторов с показателем надежности отправки 99,97%. [2] Полный капитальный ремонт стоит более 12 миллионов долларов. [25]
Двигатель GE90-115B обеспечивал достаточную тягу для полета N747GE , летающего испытательного самолета Boeing 747-100 компании GE, с тремя другими двигателями на холостом ходу, что было продемонстрировано во время летных испытаний. [26] [27]
Согласно Книге рекордов Гиннесса , при 127 900 фунт-сил (569 кН) двигатель удерживал рекорд по самой высокой тяге, достигнутой авиационным двигателем (максимальной тягой для двигателя, находящегося в эксплуатации, является его номинальная тяга 115 300 фунт-сил (513 кН)). Этот рекорд тяги был достигнут непреднамеренно в рамках одночасового стресс-теста двигателя с тремя красными линиями с использованием опытного двигателя GE90-115B на открытом испытательном комплексе GE недалеко от Пиблса, штат Огайо . Он затмил предыдущий мировой рекорд Гиннесса двигателя в 122 965 фунт-сил (546,98 кН). [28] 10 ноября 2017 года его преемник, GE9X , достиг более высокой рекордной тяги в 134 300 фунт-сил (597 кН) в Пиблсе. [29]
Первоначальные проектные нагрузки вала вентилятора GE90 были значительно увеличены для рабочего крутящего момента и состояния лопасти вентилятора. Для того, чтобы компенсировать увеличение крутильных и изгибающих напряжений вала вентилятора, потребовался стальной сплав GE1014, ранее не использовавшийся в авиационных двигателях. Требовалось значительно более длинное шлицевое соединение вала вентилятора, и поддержание требуемой высокой точности обработки было сложной задачей. [30] [31]
В октябре 2003 года Boeing 777-300ER побил рекорд ETOPS , пролетев пять с половиной часов (330 минут) с одним выключенным двигателем. [32] Самолет с двигателями GE90-115B совершил перелет из Сиэтла в Тайвань в рамках программы сертификации ETOPS.
10 ноября 2005 года GE90 во второй раз попал в Книгу рекордов Гиннесса. GE90-110B1 был установлен на самолете 777-200LR во время самого продолжительного в мире полета коммерческого авиалайнера, хотя на борту не было ни одного пассажира, оплачивающего проезд, только журналисты и приглашенные гости. Самолет 777-200LR пролетел 13 423 мили (21 602 км) за 22 часа 22 минуты, пролетев из Гонконга в Лондон «длинным путем»: над Тихим океаном, над континентальной частью США, затем над Атлантикой в Лондон. [33]
11 августа 2004 года двигатель GE90-85B, установленный на самолете Boeing 777-200ER на рейсе British Airways 2024, потерпел неудачу при взлете из международного аэропорта имени Джорджа Буша в Хьюстоне. Пилоты заметили шум и вибрацию при взлете, но продолжили вращение. На высоте 1500 футов над уровнем земли они заметили дым и дымку в кабине, а бортпроводники сообщили, что салон заполняется дымом. Они вернулись в аэропорт для немедленной аварийной посадки. Результаты показали, что лопатка турбины второй ступени отделилась на хвостовике, повредив задние лопатки, вызвавшие вибрацию. Обломки находились в корпусе двигателя. [34]
28 мая 2012 года самолет Air Canada 777-300ER, взлетевший из Торонто по пути в Токио, потерпел крушение двигателя GE90-115B на высоте 1500 футов (460 м) и благополучно вернулся. На земле были обнаружены обломки двигателя. [35] [36]
8 сентября 2015 года двигатель GE90-85B, установленный на самолете Boeing 777-236ER рейса 2276 авиакомпании British Airways, потерпел неконтролируемый отказ во время разбега при взлете в аэропорту Маккаран в Лас-Вегасе, что привело к пожару. NTSB и FAA начали расследование для определения причины; первоначальные результаты были представлены в сентябре 2015 года. [37] [38]
27 июня 2016 года двигатель GE90-115B, установленный на самолете Boeing 777-300ER рейса 368 авиакомпании Singapore Airlines , получил предупреждение о низком уровне масла в двигателе во время полета и вернулся в аэропорт Сингапура Чанги . При посадке неисправный правый двигатель загорелся, что привело к повреждению двигателя и крыла. [39]
FAA выпустило Директиву о летной годности (AD) 16 мая 2013 года и разослало ее владельцам и операторам турбовентиляторных двигателей General Electric GE90-110B1 и GE90-115B. Эта экстренная AD была вызвана сообщениями о двух отказах узлов раздаточной коробки передач (TGB), которые привели к отключениям в полете (IFSD). Расследование показало, что отказы были вызваны растрескиванием и отделением радиальной шестерни TGB. Это произошло из-за совокупного эффекта производственного процесса и рабочих напряжений. [40] Дальнейшие проверки обнаружили еще две радиальные шестерни с трещинами. Это состояние, если его не исправить, может привести к дополнительным IFSD одного или нескольких двигателей, потере управления тягой и повреждению самолета. Директива о летной годности требует соблюдения путем принятия мер по исправлению положения в течение пяти дней с момента получения AD. Все затронутые модули были заменены. [41]
Двигатель GEnx , разработанный для самолетов Boeing 787 Dreamliner и 747-8 , создан на основе уменьшенного варианта двигателя GE90 и также оснащен вентилятором со стреловидными лопатками ротора.
Компания GE Aviation создала совместное предприятие с Pratt & Whitney под названием Engine Alliance , в рамках которого компании разработали двигатель для Airbus A380 под названием GP7000 на основе 0,72-поточного ядра GE90-110B/115B.
В феврале 2012 года компания GE объявила об исследованиях на 10% более эффективной модификации, получившей название GE9X, для установки на новые самолеты Boeing 777-8X/9X .
LM9000 — это газовая турбина на основе авиатехники, доступная в двух вариантах: LM9000 без водяного наддува мощностью 66 МВт (89 000 л. с.) при эффективности 42,4% до когенерации , и LM9000 с водяным наддувом мощностью 75 МВт (101 000 л. с.) при эффективности 42,7% до когенерации. [49] Степень давления двигателя 33:1 достигается за счет 4-ступенчатого компрессора низкого давления, за которым следует 9-ступенчатый компрессор высокого давления, приводимый в действие 2-ступенчатой турбиной высокого давления и 1-ступенчатой турбиной низкого давления, приводящей в действие 4-ступенчатую свободную турбину. [50]
Сопутствующее развитие
Сравнимые двигатели
Связанные списки