Rolls -Royce Trent 1000 — турбовентиляторный двигатель с высокой степенью двухконтурности производства Rolls-Royce , один из двух вариантов двигателей 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 был введен в эксплуатацию 26 октября 2011 года. Усталостное растрескивание лопаток турбины среднего давления (IP), вызванное коррозией, было обнаружено в начале 2016 года, что привело к приземлению до 44 самолетов и обошлось Rolls-Royce не менее чем в 1,3 миллиарда фунтов стерлингов.
Двигатель мощностью 62 264–81 028 фунтов силы (276,96–360,43 кН) имеет степень двухконтурности более 10:1, вентилятор диаметром 2,85 м (9 футов 4 дюйма) и сохраняет характерную трехкаскадную компоновку серии Trent .
Обновленный Trent 1000 TEN с технологией Trent XWB и Advance 3 нацелен на улучшение расхода топлива до 3% . Впервые он был запущен в середине 2014 года, получил сертификацию EASA в июле 2016 года, впервые поднялся в воздух на 787 7 декабря 2016 года и был представлен 23 ноября 2017 года.
К началу 2018 года доля рынка компании составляла 38% от утвержденного портфеля заказов. Rolls-Royce Trent 7000 — это версия с отбором воздуха, используемая для Airbus A330neo .
В 2003 году Rolls-Royce предложила масштабированную производную от Trent 900 для предлагаемого Boeing 7E7 , которая могла бы включать технологии ANTLE . [1] 6 апреля 2004 года Boeing объявила, что выбрала двух партнеров по двигателям для своего нового 787: Rolls-Royce и General Electric (GE). В июне 2004 года Air New Zealand выбрала Trent 1000 для своих двух твердых заказов. 13 октября 2004 года All Nippon Airways выбрала Rolls-Royce для оснащения 30 самолетов 787-3 и 20 самолетов 787-8, сделка на сумму 1 миллиард долларов ( 560 миллионов фунтов стерлингов ).
Первый запуск Trent 1000 состоялся 14 февраля 2006 года. [2] 18 июня 2007 года он совершил свой первый полет из аэропорта TSTC Waco в Техасе на летающем испытательном стенде Rolls-Royce, модифицированном Boeing 747-200. [3] 7 июля 2007 года лизинговая компания International Lease Finance Corporation разместила заказ стоимостью 1,3 млрд долларов США по каталожным ценам на двигатели Trent 1000 для оснащения 40 из заказанных ею самолетов 787, по 16,25 млн долларов США за двигатель. [4] Двигатель получил совместную сертификацию от FAA и EASA 7 августа 2007 года, [5] или 7/8/7 в Европе. Trent 1000 является стартовым двигателем для обоих первоначальных вариантов 787, -8 у ANA и -9 у Air New Zealand. [6] 27 сентября 2007 года British Airways объявила о выборе двигателя Trent 1000 для оснащения 24 самолетов Boeing 787.
2 августа 2010 года на испытательном стенде у Trent 1000 произошел неконтролируемый отказ двигателя промежуточной турбины. [7] Сообщалось, что причиной стал пожар в масляной системе двигателя. [8]
Rolls-Royce разработала улучшенную версию, нацеленную как минимум на 2% на лучшее сжигание топлива , чем текущий Trent 1000 Package C. [9] Компания утверждает, что предлагает на 3% меньшее сжигание топлива, чем конкуренты. [10] К маю 2015 года Rolls утверждает, что это помогает снизить доминирование GEnx на рынке двигателей Boeing 787, при этом 42% вновь объявленных заказов на двигатели достались Trent. [11] В начале 2018 года из 1277 заказов 681 выбрали GE (53,3%), 420 — Rolls-Royce (32,9%) и 176 не определились (13,8%). [12]
Он оснащен масштабированной версией компрессора Trent XWB -84 от Airbus A350 [9] и технологией Advance 3 core. [13] Расход топлива снижен за счет улучшенного компрессора промежуточного давления, где задние ступени вращаются на более высоких скоростях. В новом компрессоре были введены три ступени блиска , и 75% его деталей новые или заменены на 1000. [14]
Двигатель впервые заработал в середине 2014 года. [14] Изначально Rolls-Royce надеялась сертифицировать Trent TEN до конца 2015 года и ввести его в эксплуатацию в конце 2016 года. Пересмотр функции снижения веса, называемой «ленточные статоры», и другие проблемы конструкции задержали сертификацию двигателя по части 33 FAA. [9] Он был сертифицирован EASA в июле 2016 года. [15]
Первый полет на Boeing 787 состоялся 7 декабря 2016 года. [10] Rolls-Royce будет поставлять TEN в качестве опции двигателя для 787 с 2017 года. [13] Соблюдая ограничения по выбросам дыма в точках режима посадки и взлета , но не на определенных тягах, в августе 2017 года Rolls-Royce обратилась в FAA с просьбой о временном освобождении до 2019 года для разработки модификации. [16] Ограничения по выбросам дыма соблюдаются в соответствии со стандартами EASA, но не на всех тягах, как того требует FAA. [17] Европейский LCC Norwegian Air , сингапурский перевозчик Scoot и Air New Zealand приняли поставку самолетов 787 с двигателем Trent 1000 TEN в ноябре 2017 года, а первая коммерческая эксплуатация состоялась 23 числа. [18]
Trent 1000 — это турбовентиляторный двигатель с высоким двухконтурным контуром , тремя независимыми соосными валами и одной кольцевой камерой сгорания с 18 распылительными соплами. Вал низкого давления с вентилятором со стреловидными лопатками диаметром 2,85 м (9 футов 4 дюйма) приводится в действие шестью осевыми турбинами . Катушка промежуточного давления с 8 осевыми компрессорами приводится в движение одной ступенью турбины. Шестиступенчатый компрессор высокого давления приводится в действие одной ступенью турбины, вращающейся в противоположном направлении двух других валов. Двигатель управляется EEC . [ 19]
Первоначально Boeing рассматривал идею единоличного поставщика силовой установки для 787, при этом GE Aviation была наиболее вероятным кандидатом. Однако потенциальные клиенты требовали выбора, и Boeing уступил.
Впервые в коммерческой авиации оба типа двигателей будут иметь стандартный интерфейс с самолетом, что позволит оснастить любой 787 двигателем GE или Rolls-Royce в любое время, при условии, что пилон также будет модифицирован. [20] Взаимозаменяемость двигателей делает 787 более гибким активом для авиакомпаний, позволяя им переходить с двигателя одного производителя на двигатель другого в свете любых будущих разработок двигателей, которые более точно соответствуют их эксплуатационному профилю. Стоимость такого изменения потребовала бы значительной разницы в эксплуатационных расходах между двумя типами двигателей, чтобы сделать его экономичным — разницы, которая не существует с двигателями сегодня.
Как и в случае с более ранними вариантами семейства Trent, Rolls сотрудничал с партнерами по разделению рисков и доходов в программе Trent 1000. На этот раз партнеров было шесть: Kawasaki Heavy Industries (промежуточный модуль компрессора), Mitsubishi Heavy Industries ( камера сгорания и лопатки турбины низкого давления), Industria de Turbo Propulsores (турбина низкого давления), Carlton Forge Works (корпус вентилятора), Hamilton Sundstrand (коробка передач) и Goodrich Corporation (система управления двигателем). В общей сложности эти партнеры имеют 35 процентов акций в программе.
Семейство Trent 1000 широко использует технологию, полученную от демонстратора Trent 8104. Для того чтобы выполнить требование Boeing к «более электрическому» двигателю, Trent 1000 имеет конструкцию без отбора мощности с катушки промежуточного давления (IP) вместо катушки высокого давления (HP), как в других членах семейства Trent. Был указан стреловидный вентилятор диаметром 2,8 м (110 дюймов) со ступицей меньшего диаметра для максимального увеличения воздушного потока. Степень двухконтурности была увеличена по сравнению с предыдущими вариантами за счет соответствующих корректировок потока в ядре.
Высокая степень сжатия вместе с противоположным вращением золотников IP и HP повышает эффективность. [21] [ проверка не пройдена ] Использование большего количества устаревших компонентов сокращает количество деталей, что позволяет минимизировать затраты на техническое обслуживание. Представлена плиточная камера сгорания.
26 октября 2011 года 787 совершил свой первый коммерческий рейс из токийского аэропорта Нарита в международный аэропорт Гонконга на All Nippon Airways. [22] Он был оснащен двигателями Trent 1000.
787 был представлен в сентябре 2011 года с пакетом A с 1% худшим удельным расходом топлива (TSFC) по сравнению с первоначальной спецификацией Boeing, который был сопоставлен с пакетом B, сертифицированным в декабре 2011 года, затем улучшен пакетом C, предлагающим на 1% лучшее сжигание топлива, чем указано, и сертифицированным EASA в сентябре 2013 года. [23] С момента начала эксплуатации GE заявила о 2% преимуществе в сжигании топлива и 1% лучшем сохранении производительности. [24]
В марте 2014 года из 787 твердых заказов, 321 (31%) принадлежал Rolls-Royce, GE 564 (55%) и 146 не определились (14%). [25] Пакеты улучшения производительности устранили проблемы с расходом топлива и надежностью, но проблемы в активном парке сохраняются, а проблемы с долговечностью определенных компонентов остаются у 400–500 двигателей в 2017 году. [26] В начале 2018 года из 1277 заказов, 681 выбрали GEnx (53%), 420 — Trent 1000 (33%) и 176 не определились (14%). [27]
В начале 2016 года в авиакомпании All Nippon Airways было обнаружено коррозионное усталостное растрескивание лопаток турбины среднего давления (IPT). Двигатели, показывающие чрезмерную коррозию, были сняты с эксплуатации и отремонтированы в ходе визита в мастерскую, были разработаны и выкатаны более коррозионно-стойкие лопатки. Была проверена усталость лопаток HPT и осмотрены уплотнения ротора IPC, но нескольким авиакомпаниям пришлось приземлить самолеты 787. В 2017 году компании Rolls-Royce пришлось потратить 35 миллионов долларов на непредвиденные «технические резервы» для своего парка самолетов Trent 1000, находящихся в эксплуатации. [16]
В апреле 2018 года интервал проверки для 380 самолетов Trent 1000 пакета C был сокращен с каждых 200 полетов до каждых 80 для решения проблем с долговечностью, поскольку EASA должна следовать FAA США, сокращая ETOPS с 330 до 140 минут и влияя на транстихоокеанские перелеты . [28] 17 апреля FAA США подтвердило это сокращение ETOPS . [29] 19 апреля EASA выпустило Директиву о летной годности , в которой говорилось, что «сообщалось о случаях с двигателями RR Trent 1000 'Pack C', когда некоторые лопатки ротора IPC 1 и ротора 2 были обнаружены с трещинами. Это состояние, если его не обнаружить и не устранить, может привести к отсоединению лопаток в полете, что может привести к снижению управляемости самолета». [30] Частота проверок EASA увеличивается, но ETOPS сохраняется. [ необходима цитата ]
26 апреля 2018 года FAA ограничило ETOPS для двигателей пакета C. [31] Это коснулось авиакомпаний Air Europa , Air New Zealand , Avianca , British Airways , Ethiopian , LATAM , LOT Polish , Norwegian Air , Royal Brunei , Scoot , Thai Airways и Virgin Atlantic . [32]
Boeing направила главного вице-президента 737 MAX Кейта Леверкюна, чтобы помочь Rolls-Royce преодолеть проблемы, показав их важность, поскольку 34 самолета находятся на земле , и это число может увеличиться в ближайшие месяцы, поскольку 383 затронутых двигателя работают на четверти парка 787. Производство Boeing 787, возросшее до 14 ежемесячно к середине 2019 года, не должно быть затронуто, поскольку 70% имеют двигатели GE Aircraft Engines , но семь новых авиалайнеров собираются в ожидании двигателей. [33]
Поскольку директивы летной годности FAA и EASA предписывают проведение проверок к 9 июня, число приземленных авиалайнеров должно возрасти до пика в 50: после проверки 80% двигателей 29% из них не прошли проверку и остались на земле. Rolls-Royce назначил 200 человек для решения этой проблемы и установил пересмотренную лопатку компрессора IP для испытаний в начале июня, ускорив разработку постоянного исправления, чтобы иметь детали, доступные для капитального ремонта с конца 2018 года. [34] Для покрытия этих проблем Rolls закладывает в бюджет 340 миллионов фунтов стерлингов (450 миллионов долларов США) в 2018 году и меньше в 2019 году по сравнению с примерно 450 миллионами фунтов стерлингов (643 миллиона долларов США) свободного денежного потока в 2018 году . [35] В начале июня модернизированная лопасть прошла летные испытания на самолете 747-200 компании Rolls-Royce , поскольку 35 самолетов были на земле, а для смягчения ограничений ETOPS необходимо убедить регулирующие органы в том, что нарушение маршрута полета с одним двигателем достаточно маловероятно. [36]
Аналогичная проблема с прочностью компрессора IP была выявлена на некоторых двигателях пакета B, 166 двигателей пакета B будут проверены на крыле, поскольку EASA AD будет опубликован в июне 2018 года. Была начата предупредительная переделка части пакета B, как и для Trent 1000 TEN, хотя его молодой парк не показал снижения прочности IPC. [37] В настоящее время парк пакета B в эксплуатации составляет 61 самолет, а восемь находятся на хранении. [38] Дефицит запасов лопаток компрессора привел к тому, что на устранение неполадок ушло на три дня больше запланированного времени, поскольку число самолетов, находящихся на приземлении, достигло 43, в то время как Rolls выделил почти 1 миллиард фунтов стерлингов (1,3 миллиарда долларов США) на решение этих проблем. [39]
Число самолетов на земле достигло пика в 44, прежде чем упало, что меньше ожидаемых 50, а мощность лопаток турбины, ограничивающий фактор, увеличилась на 50% с начала 2018 года. [40] Проблемы не должны распространяться на Trent XWB , поскольку нет никаких доказательств подобных проблем, и он был разработан с использованием более современных инструментов и другого потока проектирования - в то время как еще не было проверено достаточно двигателей, чтобы исключить это, или на Trent 7000 , который будет включать улучшения Trent 1000. [41] Исключительные расходы в размере 554 миллионов фунтов стерлингов (725 миллионов долларов США) были приняты на 2018 год, 40% от общей денежной стоимости до 2022 года, до 450 миллионов фунтов стерлингов в 2019 году и на 100 миллионов фунтов стерлингов меньше в 2020 году. [42]
Подвергая базовый материал малоцикловой усталости , теплозащитное покрытие на лопатках турбины IP преждевременно разрушилось из-за « горячей коррозии », вызванной высоким содержанием серы в атмосфере из-за загрязняющих производств вокруг крупных городов Азиатско-Тихоокеанского региона. Первоначальное исправление, пересмотренный базовый материал и покрытие для противодействия коррозии турбины IP, были установлены к сентябрю 2018 года на более чем 62% пострадавшего парка. Лабораторные испытания новой турбины оказались удовлетворительными, а срок службы турбины должен быть подтвержден эксплуатационными осмотрами, при этом некоторые двигатели уже отработали 1000–1500 циклов. Программа испытаний материалов была проверена совместно с университетами Великобритании и Европы: испытания на малоцикловую усталость показали, что диффузия агента в основной материал была предотвращена, что позволило избежать образования микротрещин . Модель прогнозирует воздействие коррозионных агентов , чтобы избежать проверок и упорядочить модернизацию. [43]
Механизм отказа не был четко понят, когда проблема была обнаружена в марте, после того как четыре лопатки компрессора на первом роторе IP и одна на втором вышли из строя в двигателе с высокой частотой. Исследования вибрации выявили след вентилятора, влияющий на лопатку компрессора, с разницей частот 100 Гц между катушками IP и LP, создающей синхронизированную собственную моду вибрации в первых двух роторах компрессора. Это вызвало износ, приведший к микротрещинам в основаниях лопаток, которые разрастались до настоящих трещин , разрушающихся примерно через 1000 циклов и приводящих к отключению в полете . Чтобы избежать собственных мод, Rolls смещает массу лопатки от центра к периферии. Испытания показали отсутствие разрушительной вибрации, и сертификация должна быть одобрена к концу года, новое лезвие началось в ожидании производства. Хотя у него другая конструкция ротора IP в стиле Trent XWB без собственной моды, те же ступени были также переработаны для Trent 1000 TEN, а также Trent 7000 . [43]
В марте 2018 года Rolls консервативно ограничил работу одного двигателя на максимальной непрерывной мощности до 140 мин, что привело к тому, что регулирующие органы ограничили ETOPS . Только один двигатель отказал из более чем 100, показав небольшие трещины, одна треть из подозреваемых 366 двигателей, поскольку трещина развивается медленно. На земле в Дерби оснащенный приборами Trent 1000 с треснувшими роторами проработал 10 ч на максимальной непрерывной мощности без распространения трещин , а затем был установлен на испытательный самолет 747 Rolls в середине сентября, чтобы подтвердить, что это не проблема усталости при высоких циклах, чтобы ослабить ограничения ETOPS. Полеты должны начаться в конце сентября у побережья Калифорнии, они будут выполняться на высоте FL120 и максимальной мощности, как и однодвигательный ETOPS , за которыми последуют испытания в холодную погоду на Аляске. [43] К декабрю количество отключённых двигателей всё ещё оставалось высоким и должно было значительно улучшиться в течение первой половины 2019 года. [44] После одобрения EASA и FAA, с января 2019 года на пакете C Trent 1000 была установлена переработанная конструкция лопаток компрессора IP. [45]
К ноябрю 2019 года Rolls-Royce поставила себе цель к середине 2020 года иметь менее десяти самолетов на земле. После оценки конструкции турбины HP, предназначенной для начала 2020 года, переработанная лопасть Trent 1000 TEN HP оказалась не такой прочной, как ожидалось, и ее внедрение было отложено до первой половины 2021 года, последней требуемой модификации. [46] Rolls-Royce рассчитывает получить 1,4 млрд фунтов стерлингов (1,8 млрд долларов США) в 2019 году, что почти вдвое больше 790 млн фунтов стерлингов, поглощенных в 2018 году, поскольку все расходы, распределенные на 2017–2023 годы, увеличиваются до 2,4 млрд фунтов стерлингов по сравнению с 1,6 млрд фунтов стерлингов, оцененными к середине 2019 года. [47]
По состоянию на март 2016 года надежность его работы составляла 99,9 процента, а четыре отключения в полете (IFSD) давали показатель 2 IFSD на миллион летных часов. [48]
10 августа 2019 года у норвежского дальнемагистрального Boeing 787-8, вылетавшего из Рима, отказал двигатель, и экипажу удалось совершить аварийную посадку без происшествий . Детали повредили левое крыло самолета, горизонтальный стабилизатор, фюзеляж и шины основного шасси, и он упал над городскими районами. Лопасть турбины сломалась и, возможно, вызвала разрушение других. [49] [50] Двигатель претерпел другие, менее известные отключения в полете.
Варианты были сертифицированы EASA [19]
Trent 1000 выставлен в Музее машиностроения в Дерби. [51]
Данные EASA [19]
Сравнимые двигатели
Связанные списки
Базовый двигатель Rolls-Royce 7E7 будет основан на Antle, Trent 900
{{cite news}}: CS1 maint: бот: исходный статус URL неизвестен ( ссылка )