General Electric GE9X
| GE9X | |
|---|---|
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| GE9X unter dem Flügel des 777X währendder Einführung im März 2019 | |
| Art | Turbofan |
| nationale Herkunft | Vereinigte Staaten |
| Hersteller | GE Aviation |
| Erster Lauf | April 2016 |
| Hauptanwendungen | Boeing 777X |
| Entwickelt aus | General Electric GE90 |
Der General Electric GE9X ist ein Hochbypass -Turbofan, der von GE Aviation exklusiv für die Boeing 777X entwickelt wurde. Es lief zum ersten Mal im April 2016 am Boden und flog zum ersten Mal am 13. März 2018;Anfang 2020 wurdeder Jungfernflug der 777-9 mit Strom versorgt.Am 25. Septembererhielt sie dasFAA-Musterzertifikat ( Federal Aviation Administration ). Sie wurdevom General Electric GE90 mit einem größeren Lüfter, fortschrittlichen Materialien wie Keramikmatrix-Verbundwerkstoffen (CMCs) und höher abgeleitet Bypass- und Kompressionsverhältnisse sollten die Kraftstoffeffizienz gegenüber dem Vorgänger um 10% verbessern.Es hat eine Schubkraft von 490 kN (110.000 lbf), was weniger ist als die des Vorgängers GE90-115 mit einer Schubkraft von 115.000 lbf.
Inhalt
- 1 Entwicklung
- 1.1 Bodentests
- 1.2 Flugtests
- 2 Design
- 3 Technische Daten
- 4 Siehe auch
- 5 Referenzen
- 5.1 Hinweise
- 6 Externe Links
Entwicklung
Im Februar 2012 kündigte GE Studien zu einem effizienteren Derivat an, das als GE9X bezeichnet wird und beide -8 / 9-Varianten der neuen Boeing 777X antreibt.Es sollte den gleichen 325 cm (128 Zoll) großen Lüfterdurchmesser wie der GE90-115B aufweisen, wobei der Schub um 70 kN (15.800 lbf) auf eine neue Leistung von 443 kN (99.500 lbf) pro Motor verringert wurde.Der Motor für den -8X sollte auf 390 kN (88.000 lbf) reduziert werden.
Im Jahr 2013 wurde der Durchmesser des Lüfters um 9 cm auf 335 cm erhöht.Im Jahr 2014 wurde der Schub leicht von 450 auf 470 kN (102.000 auf 105.000 lbf) und der Lüfterdurchmesser auf 339 cm (133,5 in) erhöht.Im Jahr 2016 lag der Listenpreis bei 41,4 Mio. USD.
Das erste Triebwerk sollte 2016 am Boden getestet werden. Die Flugtests sollten 2017 beginnen und die Zertifizierung 2018 erfolgen. Aufgrund der Verzögerungen fand der erste Flugtest im März 2018 statt. Die Zertifizierung wird Ende 2019 erwartet.
Bodentests
Der erste zu testende Motor (FETT) absolvierte seinen ersten Testlauf im April 2016. Mit 375 Zyklen und 335 Teststunden validierte dies seine Architektur (als System im Gegensatz zu einer Sammlung von Modulen) hinsichtlich aerodynamischer Leistung, mechanischer Systemverifizierung undValidierung der aerothermischen Heizung.
Die GE9X ging durch Vereisung Tests im Winter 2017. Die FETT schließlich für 50 kalt verwendet wurde, Wetter Prüfpunkte wie Bodennebel oder natürliche Vereisungsbedingungen ;Zu den geringfügigen Änderungen gehörte das Optimieren von Teilen mithilfe der additiven Fertigung für mehrere Drehpunkte, die innerhalb eines Monats verwendet wurden.Die Zertifizierung und Bewertung der Vereisung wurde im Winter 2017-2018 in Winnipeg, Manitoba, abgeschlossen.
Nach Abschluss der Tests zur Simulation von Bedingungen in großer Höhe sollte der GE9X frei von Eiskristallglasur (Kernglasur) sein, was für den GEnx ein Problem darstellte.Dies ist jetzt besser zu verstehen als traditionelles Raureifeis. Die für den GEnx entwickelten Verbesserungen betrafen die variablen Bypassventiltüren : Der Luftstrom wird dadurch verbessert, dass sie sich nach innen in den Strömungsweg zwischen Booster und Hochdruckkompressor öffnen und auf natürliche Weise Eis und Sand ausstoßen, um zu verhindern, dass sie in den Kern gelangen.
Kleinere Änderungen zwischen FETT und dem zweiten zu testenden Motor (SETT) sind entscheidend, um seine Effizienzziele zu erreichen: Im Hals zwischen dem HP-Turbinenauslass in den LP-Turbineneinlass wird der Quetschpunkt der Turbine geändert, um die Betriebslinie des Kompressors und der Turbine festzulegen und 342 cm (134,5 Zoll) Lüfter.Die Schaufeln am hinteren Ende des 11-stufigen HP-Kompressors sind etwas mehr als 25 mm hoch.Das Spiel am vorderen Ende des HP-Kompressors wurde geändert, da der Kompressor seit den ersten Tests Anfang 2013 fein abgestimmt wurde. Der SETT scheint die Konstruktionspunkte für Durchflussfunktion und Bedienbarkeit zu erfüllen.Die Tests begannen am 16. Mai 2017 in Peebles, Ohio, 13 Monate nach FETT.Es ist das erste, das zur Zertifizierung nach dem endgültigen Produktionsstandard gebaut wurde.Unter extremen Testbedingungen für den 150-Stunden-Blocktest der FAA fielen die Hebelarme des Stellantriebs mit variabler Statorschaufel (VSV) aus und ihre Neugestaltung führte zu einer Verzögerung von 3 Monaten.Bis Mai 2018 kamen vier weitere Testmotoren hinzu.
Das Zertifizierungsprogramm begann im Mai 2017. Acht weitere Testmotoren werden an der Zertifizierungskampagne beteiligt sein, plus eines für die ETOPS- Zertifizierung, die mit einer Boeing-Gondel konfiguriert ist.Ein Kern, der in der Höhentestzelle Evendale, Ohio, für aeromechanische und Vibrationsprüf- und Testmotoren 003, 004 und 007 laufen wird, wird 2017 fertiggestellt. Der vierte Motor wird im dritten Quartal am Boden getestet bevor er später im Jahr von Victorville, Kalifornien, auf dem Prüfstand flog.Ab Anfang 2018 werden acht Compliance-Triebwerke sowie ein Paar Ersatzteile für die vier 777-9 -Flugtestflugzeuge ausgeliefert.Die Typenzertifizierung ist für das vierte Quartal 2018 geplant.
Am 10. November 2017 erreichte es in Peebles einen Rekordschub von 597 kN (134.300 lbf), ein neuer Guinness-Weltrekord, der den im Jahr 2002 aufgestellten Rekord von 569 kN (GE90-115B 127.900 lbf) brach. Bis dahin waren fünf Motoren getestet worden Lauf.Der zweite Motor besteht den 150-Stunden-Blocktest der FAA an seinen Betriebsgrenzen unter dreifachen Bedingungen der roten Linie: maximale Lüfterdrehzahl, maximale Kerndrehzahl und maximale Abgastemperatur. Der dritte Motor befindet sich in Peebles, während der fünfte ab Ende 2017 zu Vereisungstests nach Winnipeg fährt, während drei weitere Motoren derzeit montiert werden.Die ersten 777X-Flugtesttriebwerke werden 2018 für einen ersten 777-9-Flug Anfang 2019 ausgeliefert. Ein Viertel der Zertifizierungstests wurde bis Mai 2018 durchgeführt: Vereisung, Seitenwind, Einlass-, Lüfter- und Booster- Aeromechanik, HP-Turbinen- Aeromechanik und thermische Vermessung.
Flugtests
GE Propulsion Test Platform Boeing 747-400 Da es größer als das GE90 ist, passt es zum Testen nur für die Boeing 747-400 mit größeren Hauptzahnradstreben und größeren Reifen und nicht für das vorherigeGE-Prüfstand 747-100, und der getestete Motor ist 5 ° mehr geneigt als der ursprüngliche GE CF6. Boeing baute einen großen, speziell für das Prüfstand entworfenen Pylon.Der vierte Motor des Programms wurde im November montiert, um Ende 2017 mit den Flugtests zu beginnen. Der 340-cm-Lüfter ist in einem 440-cm-Lüfter untergebracht. Gondel mit einer Bodenfreiheit von 0,46 m.Mit einem speziellen Pylon und einer Flügelverstärkung wiegt es 18 t (40.000 lb), verglichen mit 7,7 t (17.000 lb) für den CF6-80C2 und seinen Pylon.
Im Februar 2018 wurde die GE9X erster Flug durch Probleme in den HPC Variable entdeckt verzögert Stator Schaufeln (VSV) Hebelarm.Diese sind für den Serienmotor zu ändern, haben jedoch keinen Einfluss auf dessen Durchfluss.Auch eine Routine A Check entdeckte die Korrosion des Lüftergehäuses und die Grenzwerte der HP-Turbinenprofile an den CF6-Motoren des 747-Prüfstands.Es flog erstmals am 13. März mit dem vorherigen Design des externen VSV-Hebelarms.Anfang Mai wurde die erste Testphase von zwei nach 18 Flügen und 110 Stunden abgeschlossen: Nach Überprüfung der Flugzeuge und Systeme wurde die GE9X-Höhenhülle erkundet und ihre Reiseleistung bewertet. Die zweite Phase soll beginnen das dritte Quartal.
Bis Oktober 2018 war die Hälfte der Zertifizierung abgeschlossen, und acht Prototypen werden hauptsächlich in Peebles, Ohio, verwendet : Nr. 1 wird gelagert;Das Blade-Out wird bei Startkraft absichtlich von der Nabe Nr. 2 getrennt.Nach dem Bodentest bei Seitenwind wird Nr. 3 für den zyklischen Test und den Lasttest der Schubumkehrkaskadenbaugruppe verwendet. Die Nummer 4 in der Luft wirdvon November bis Märzmehr Ränder der Flughülle wie niedrige Flughöhen für zertifizierte Flugtestserkunden.# 5 testet die unausgeglichene Ausdauer, um die Vibrationspegel vor der ETOPS-Zertifizierung zu überprüfen.# 6 wird die Einnahme-Tests später im Jahr 2018 bestehen;Nach Übertemperaturtests für LP-Turbinen wird # 7 eine zweite Vereisungskampagne in Winnipeg, Manitoba, bestehen.# 8 wird bis Mitte Oktober für den dreifachen Redline FAA 150 h Ausdauertest vorbereitet.Acht Compliance-Triebwerke sowie zwei Ersatzteile werden voraussichtlich ab November in Everett, Washington, auf der ersten 777-9 installiert, um die meisten Flugtests 2019 abzuschließen und 2020 in Dienst zu stellen.
Eine zweite Phase mit 18 Flügen begann am 10. Dezember, um die Software und die Hot-and-High- Leistung bis zum ersten Quartal 2019 vor der FAA- Zertifizierung im selben Jahrzu bewerten.Bis dahin waren die Wasseraufnahme-, Überhitzungs- und Seitenwindtests abgeschlossen, bevor Blade- Out-, Hagelstein-, Vogel- und Block- oder Dauertests durchgeführt wurden.Flugtests werden in Victorville, Kalifornien, durchgeführt und erstrecken sich bis nach Seattle, Colorado Springs, Colorado, Fairbanks, Alaska und Yuma, Arizona.
Bis zum 4. Januar 2019 wurden acht Testflüge und 55 Stunden Laufzeit abgeschlossen.Ende Januar wurden das Gehäuse und die hintere Turbinenrahmenstrebe während des Blade-Out-Tests beschädigtund die betroffenen Komponenten überarbeitet.Anfang Mai wurde die Flugtestkampagne nach 320 Stunden abgeschlossen, wobei der Schwerpunkt auf der Verbrennung von Kreuzfahrtkraftstoff in großer Höhe lag.Bei einem Motorvorab-Test wurde eine Kompressoranomalie festgestellt, während die ersten Motoren auf dem 777X-Prototyp installiert wurden.Die Triebwerke sollten vor dem Erstflug auf einen endgültigen zertifizierbaren Konfigurationsstandard geändert werden, der sich nach dem zuvor erwarteten 26. Juni verzögert. Das Problem ist mechanisch und nicht aerodynamisch, hat keinen Einfluss auf die Leistung oder die Triebwerkskonfiguration und befindet sich an der Spitze des 11-stufigen Hochs -Druck Kompressor. Vor der Zertifizierung umfassen die abschließenden Tests einen vollständigen Haltbarkeitsblocktest, der den üblichen "Triple Redline" -Test bei maximalen Temperaturen, Drücken und Geschwindigkeiten ersetzt, da moderne Motoren mit hohem Bypass-Verhältnis nicht alle maximalen Bedingungen in der Nähe des Meeresspiegels erreichen können.Die Neugestaltung des Hochdruckkompressorstators dürfte die Triebwerkszertifizierung in den Herbst treiben und den Erstflug des 777X bis 2020 verzögern.
Am 25. Januar 2020 hatte die GE9X ihren ersten Flug auf der 777X, der 3 Stunden und 52 Minuten flog, bevor sie auf Boeing Field landete.Am 28. September gab GE sein FAA- Musterzertifikat bekannt, da acht Testmotoren 8.000 Zyklen und 5.000 Betriebsstunden protokollierten.Für die ETOPS-Zulassung sollten 3.000 Bodentestzyklen erforderlich sein, die für die Einführung des Dienstes abgeschlossen sein müssen.
Design
Der GE9X sollte die Kraftstoffeffizienz gegenüber dem GE90 um 10% steigern.Das Gesamtdruckverhältnis von 61: 1dürfte zu einem um 5% niedrigerenschubspezifischen Kraftstoffverbrauch (TSFC) als beim XWB-97 bei Wartungskosten führen, die mit denen des GE90-115B vergleichbar sind.Dem anfänglichen Schub von 470 kN (105.000 lbf) folgen von 450.000 und 410 kN (102.000 und 93.000 lbf) reduzierte Varianten.GE investierte mehr als 2 Milliarden US-Dollar in seine Entwicklung.Die Gondel ist 4.700 mm breit.
Die größte Effizienzsteigerung ergibt sich aus der besseren Antriebseffizienz des Lüfters mit höherem Bypass-Verhältnis.Das Bypass-Verhältnis ist für 10: 1 geplant.Der Lüfterdurchmesser beträgt 340 cm.Es hat nur 16 Schaufeln, während der GE90 22 und der GEnx 18 Schaufeln hat. Dies macht den Motor leichter und ermöglicht es dem Niederdrucklüfter und -verstärker, schneller zu drehen, um seine Geschwindigkeit besser an die LP-Turbine anzupassen.Die Lüfterflügel verfügen über Stahlvorderkanten und Glasfaser- Hinterkanten, um Vogelstöße flexibler als Kohlefaser besser zu absorbieren. Kohlefaserverbundwerkstoffe der vierten Generation, die den Großteil der Lüfterflügel ausmachen, machen sie leichter, dünner, stärker und effizienter.Die Verwendung eines Verbundlüftergehäuses reduziert auch das Gewicht.
Der Hochdruckkompressor (HP) ist bis zu 2% effizienter.Da der 329 cm (129,5 Zoll) große GE90-Lüfter wenig Raum für eine Verbesserung des Bypass-Verhältnisses ließ, suchte GE nach zusätzlicher Effizienz, indem er das Gesamtdruckverhältnis von 40 auf 60 erhöhte und sich darauf konzentrierte, das Verhältnis des Hochdruckkerns von 19: 1 auf 27 zu erhöhen: 1 durch Verwendung von 11 Kompressorstufen anstelle von 9 oder 10 und einer TAPS-Brennkammer (Twin Annular Pre-Swirl) der dritten Generation anstelle der vorherigen Doppelringbrennkammer.Able heißere Temperaturen auszuhalten, Ceramic Matrix Composites (CMC) ist in zwei Brennkammerauskleidungen, zwei Düsen verwendet, und der Mantel aus der oben CFM International LEAP Stufe 2 Turbinendeckband. CMCs werden nicht für Turbinenschaufeln der ersten Stufe verwendet, die extremer Hitze und Zentrifugalkräften standhalten müssen.Dies sind Verbesserungen, die für die nächste Iteration der Motorentechnologie geplant sind.
Die erste Stufe HP Turbinendeckband, die dieersten und zweite Stufe HP Turbinendüseund die inneren und äußeren Brennkammerauskleidungen aus hergestellt sind CMCs, nur statische Komponenten, Betrieb 500 ° F (260 ° C) heißer als Nickellegierungen mit einigen Kühl.CMCs haben die doppelte Festigkeit und ein Drittel des Gewichts von Metall.Der Kompressor ist mit 3D- Aerodynamik ausgelegt und seine ersten fünf Stufen sind Blisks, kombinierte Schaufelscheiben.Die Brennkammer verbrennt mager, um einen höheren Wirkungsgrad und eine NOx- Marge von30%gegenüber CAEP / 8 zu erzielen.Der Kompressor und die Hochdruckturbine bestehen aus Metallpulver. Die Niederdruckturbinenprofile aus Titanaluminid (TiAl) sind stärker, leichter und langlebiger alsTeile auf Nickelbasis. Mit dem 3D-Druck werden Teile hergestellt, die mit herkömmlichen Herstellungsverfahren sonst nicht hergestellt werden könnten.CMCs benötigen 20% weniger Kühlung.
Spezifikationen
| Variante | 105B1A |
|---|---|
| Art | Doppelrotor, Axialströmung, Turbofan mit hohem Bypass |
| Brennkammer | Single ringförmiger Twin Annulus Premixing Swirler |
| Steuerung | Zweikanal- FADEC |
| Kompressor | 1 Lüfter, 3-stufige LP, 11-stufige HP |
| Turbine | 2-stufige HP, 6-stufige LP |
| Ventilator | 340 cm Durchmesser, 16 breite Akkord-Verbundklingen |
| Länge | 5690 mm (224,0 in) [Lüfterspinner an TRF hinter dem meisten Flansch] |
| Breite × Höhe | 4097 × 4158 mm (161,3 × 163,7 Zoll) |
| Bypass-Verhältnis | 9,9: 1 |
| Gesamtdruckverhältnis | 60: 1, HPC-Druckverhältnis: 27: 1 |
| Gewicht | 9.630 kg (21.230 lb) |
| Takeoff Schub | 490 kN (110.000 lbf) |
| Schub / Gewicht | 5.2 |
| Drehzahl 100% | LP 2355, HP 9561 |
Siehe auch
Verwandte Entwicklung
Vergleichbare Motoren
- Rolls-Royce Trent XWB
- Rolls-Royce Advance (Zukunft)
Verwandte Listen
Verweise
Anmerkungen
Externe Links
 | Wikimedia Commons hat Medien zu General Electric GE9X. |
