О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Здравствуйте, уважаемые читатели!

О двигателях для Супер Джамбо.

Airbus A380-861 c двигателями GP7270.

В конце 90-х годов крупнейшие мировые авиастроительные компании Boeing и Airbus, оценивая состояние и возможности рынка авиационной техники, были всерьез озадачены вопросом создания самолета VLCT (Very Large Commercial Transport). Это должен был быть, в первую очередь, самолет с увеличенной пассажировместимостью (порядка 600-800 мест).

Программа американских авиастроителей носила наименование Boeing-747Х. В этой перспективе предполагались самолеты 747-500Х, -600Х и 700Х с укрупненной «горбатой» частью фюзеляжа, большей, чем у их предшественника Boeing-747-400.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Пример компоновки Boeing 747-500X и 747-600X.

Однако, этим планам помешал Азиатский финансовый кризис 1997—2000 годов. Тогда Боинг решил, что перспективы рынка в выбранном направлении слишком туманны (в первую очередь отсутствие предварительного спроса со стороны авиакомпаний), и проект 747Х был свернут.

Лишившись главного соперника и, тем самым, приобретя определенную свободу действий Airbus продолжил начатую в июне 1994 года работу по созданию собственной концепции самолета VLCT.

При этом с целью еще большего повышения конкурентноспособности нового проекта был взят курс на снижение эксплуатационных расходов на 15-20% по сравнению с уже находящимся в эксплуатации самолетом конкурентов Boeing 747-400. Более того, конструктивно был выбран такой вариант компоновки, который обеспечивал ощутимо большую пассажировместимость, в том числе и по сравнению с 400-м Боингом.

О двигателях для Супер Джамбо

Самолет Boeing 747-400.

В декабре 2000 года программа, тогда еще носившая название А3ХХ, была запущена. Ее итогом стал самый большой в мире пассажирский авиалайнер Airbus А380-800 ( 853 пассажира в одноклассовом варианте), широко сегодня известный в мире широкофюзеляжный двухпалубный самолет, получивший впоследствии полуофициальное название Супер Джамбо (Super Jumbo).

В качестве силовой установки на новом аэробусе изначально предполагалось использовать двигатель Trent 900, как раз в это время находившийся в разработке в британской мультинациональной корпорации Rolls-Royce Group plc.

Rolls-Royce Trent – это целое семейство турбовентиляторных двигателей, получившее такое обозначение по названию реки Трент, относящейся к числу главных рек Великобритании. Один из вариантов перевода названия реки с древнекельтского языка означает что-то вроде «стремительно затапливающий». Определенная логика в сравнении с мощным воздушно-реактивным двигателем просматривается :-) .

Любопытно, что это наименование Rolls-Royce уже и ранее использовал при создании новых образцов двигателей. Так, например, его получил первый в мире турбовинтовой двигатель Rolls-Royce RB.50 Trent, проходивший испытания на самолете Gloster Meteor (в варианте Gloster G.41A Meteor F.Mk.1 (EE227)).

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Первый в мире турбовинтовой двигатель Rolls-Royce RB.50 Trent (музей)

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Gloster Meteor E227.

В дальнейшем такое же наименование обрел первый двухконтурный двигатель Rolls-Royce, выполненный к тому же по трехвальной схеме Rolls-Royce RB.203 Trent. Он имел степень двухконтурности равную трем. Это была самостоятельная разработка на базе двигателя Rolls-Royce Turbomeca Adour , который был продуктом взаимодействия фирм Rolls-Royce и Turbomeca и устанавливался на военные самолеты SEPECAT Jaguar и Hawker Siddeley Hawk.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Истребитель-бомбардировщик французских ВВС Sepecat Jaguar.

Этот двигатель предполагался как замена существующему семейству двухконтурных двигателей с малой степенью двухконтурности Rolls-Royce Spey (RB.163/168/183 Spey, кстати, тоже название реки), устанавливавшихся как на гражданские, так и на военные самолеты в 60-х годах. Однако, в серию он не пошел, но послужил основой для создания нового семейства двигателей Rolls-Royse RB211.

Rolls-Royse RB211 стал уже массовым коммерческим турбовентиляторным двигателем. Создавался он непросто, компания в процессе работы сталкивалась с различными труднорешаемыми техническими проблемами. В результате проекционные затраты оказались значительно больше планируемых, возросла и окончательная стоимость двигателя, и проект вместе с фирмой-проектировщиком оказались в кризисе.

В январе 1971 года Rolls-Royse объявил себя банкротом. Для сохранения на плаву национальной программы L-1011 Tristar, для которой единственно и предназначался двигатель RB211, Правительство Великобритании национализировало компанию и позволило продолжить работу над двигателем.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Лайнер L-1011 Tristar.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатели RB211 на крыле Boeing-747-300.

И хотя самолет L-1011 Tristar не выдержал конкуренции, и производство его было прекращено на 250-ом экземпляре, двигатель RB211 понравился эксплуатирующим авиакомпаниям и продолжал эксплуатироваться на самолетах Boeing 747/757/767 в их различных вариантах. Достаточно успешная эксплуатация продолжается и по сей день, а сам двигатель RB211 в 1990-х годах послужил основой для создания новой линии двигателей – Rolls-Royse Trent.

С началом широкого использования двигателя RB211 в коммерческой авиации авиационное подразделение компании Rolls-Royse (к тому времени уже фирма с государственным управлением) становится крупным игроком на рынке авиационного двигателестроения и занимает третье место после GE Aviation и Pratt & Whitney.

Для поддержания имеющихся позиций и дальнейшего продвижения в направлении завоевания рынка двигателестроения специалисты Rolls-Royse пошли по пути создания нового двигателя, отвечающего современным требованиям и подходящего практически для любого дальнемагистрального пассажирского лайнера или транспортного самолета.

А для снижения затрат (которые теперь жестко контролировались правительством) на проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок за основу была взята уже достаточно хорошо отработанная конструктивная концепция двигателя RB211, выполненного по трехвальной схеме.

Так было положено начало линии двигателей Rolls-Royse Trent. Первый двигатель в этом семействе Trent 600 предназначался для установки на самолет McDonnell Douglas MD-11 для британских авиакомпаний British Caledonian и Air Europe. Однако, первая компания была приобретена British Airways, которая отменила заказ на MD-11, а вторая «благополучно» прекратила свое существование в начале 90-х.

Trent 600 остался без заказчиков и так и не вышел из ранга демонстационного двигателя программы Trent. Все усилия фирмы были направлены для развития следующей модификации в семействе – Trent 700 для самолета Airbus A330.

Этот двигатель был сертифицирован в январе 1994 года и стал одним из вариантов силовой установки лайнеров типа А330-200/300. При этом в мае 1996 года было достигнуто соответствие двигателя нормам ICAO ETOPS180.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Самолет A330-200 c двигателями Trent-772B-60.

Модификация Trent 800 (877, 895, 892) с мая 1995 года успешно используется на самолетах Boeing-777-200/200ER/300. В этом сегменте двигатель Rolls-Royse занимает 41% рынка двигателей. С целью улучшения тяговых характеристик был увеличен диаметр вентилятора: 2,80 м против 2,47 м у Trent 700.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 800.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Самолет Boeing-777/258ER с двигателями Trent 895.

Вариант Trent 500 с 2000-го года устанавливается на сверхдальнем пассажирском лайнере А340-500 (553), а также на модификации А340-600.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Самолет А340-642 с двигателями Trent 500.

В связи с развитием Боингом вариантов В777х увеличенной дальности Rolls-Royse разработал усовершенствованную модификацию двигателя Trent 800, получившую наименование 8104 с дальнейшим развитием ее в вариант 8115. Двигатель рассчитывался на уровень тяги до 100,000 lbf с дальнейшей возможностью преодоления этого знакового порога и увеличения его до 110,000 lbf.

На этой модификации были использованы последние инновационные разработки в области коммерческого двигателестроения, в частности вентилятор с широкохордными титановыми лопатками, имеющими особый саблевидно-стреловидный профиль (swept wide chord fan), позволяющий получить максимальную (на данном этапе) отдачу от вентилятора в плане эффективности работы, снижения массы и шумности. Фирма Rolls-Royse была пионером в этих разработках и занималась ими еще с 1970-х годов.

Однако, Trent 8104 так и остался демонстрационной моделью. Конкурентная борьба сделала свое дело. Boeing получил от GE Aviation более 500 млн.$ на развитие программы 777х с условием эксклюзивного использования в ней двигателей GE – GE90-110B и GE90-115B. Вполне понятно, что вопрос был решен в пользу General Electric.

Но сделанное, конечно, не пропало даром. Серия Trent — это сейчас наиболее популярная линия двигателей Rolls-Royce для коммерческой авиации. Все последние разработки фирмы были воплощены и в последних версиях Трентов — Rolls-Royce Trent 900, Trent 1000 ( для Boeing 787 DreamlinerTrent XWB (для нового самолета Airbus 350XWB). Одним из самых заметных двигателей серии стал Rolls-Royce Trent 900.

Этот двигатель с начала разработки А380 стал основным для силовой установки этого аэробуса, особенно укрепилось его положение с момента начала формирования массовых заказов на самолет. В марте 2000-го года Singapore Airlines и вслед за ней в феврале 2001 -го австралийская авиакомпания Qantas выбрали Trent 900 в качестве основного двигателя для заказанных ими лайнеров.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 900.

Решение о создании Trent 900 конкретно под самолет А380 было принято в 1996 году. В мае 2004 года двигатель был впервые испытан в воздухе в качестве одного двигателей летающей лаборатории на базе самолета А340-300. Европейский сертификат (EASA) был получен в октябре того же года, а в декабре 2006 года была пройдена сертификация в Америке (FAA).

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Испытательный A340 с двигателем Trent 900.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Самолет А340 с испытуемым двигателем Trent 900.

Уже в сентябре 2007 года авиакомпания British Airways, так сказать поддерживая отечественного производителя :-) , приняла решение о выборе двигателя Trent 900 для своего комплекта самолетов А380 (их всего было 12 штук). Таким образом на конец 2009 года доля этого двигателя  в двигательном парке заказанных и произведенных А380 составила 52%.

Как и у любого современнного промышленного производителя, в особенности производителя авиационной техники, у Rolls-Royce есть партнеры, риски и прибыль среди которых поделены в соответствии с их долевым участием.

Их всего шесть: компания Honeywell International, занимающаяся производством пневмоситем; итальянская компания Avio S.p.A., основной прерогативой которой является коробка приводов агрегатов двигателя; компания Volvo Aero, участвующая в производстве корпуса компрессора; компания Goodrich Corporation — корпус вентилятора и сенсорные системы; итальянская компания Industria de Turbo Propulsores S.A., занимающаяся производством турбины низкого давления; компания Hamilton Sundstrand — приборы электронного управления двигателем.

Trent 900трехвальный турбовентиляторный двигатель с большой степенью двухконтурности (8,7-8,5). Считается, что производство и эксплуатация такого двигателя может быть более затруднена, чем обычного двухвального ТВРД, однако в процессе работы такой движок стабильнее и устойчивее.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Схема двигателя Trent 900.

Трехвальность подразумевает наличие газогенератора с тремя независимыми друг от друга механически осевыми агрегатами. Это дает определенную гибкость в конструировании и позволяет выбирать различные комбинации исходных установок, получая при этом различные выходные параметры для различных двигателей, несмотря на внешнюю схожесть конструктивного исполнения.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Конфигурация трехвального двигателя.

Кроме того более короткие и потому более жесткие валы в трехвальном варианте позволяют точнее выдерживать оптимальные скорости обтекания лопаток, повышая тем самым эффективность работы газогенератора, запас его устойчивой, бессрывной работы. Соответственно снижается масса и размеры двигателя.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Различия в размерах двух- и трехвальных ТВРД.

Поэтому Rolls-Royce использует трехвальную конструкцию на всех коммерческих двигателях, получая в итоге целые серии двигателей одинаковой схемы, но разных размеров и тяговых характеристик.

Двигатель Trent 900 унаследовал от своего предшественника, демонстрационной модели Trent 8104, значительное количество передовых технологических решений. В частности вентилятор большого диаметра (2,95 м) с широкохордными лопатками (24 штуки) специальной саблевидно-стреловидной формы. Лопатки как бы отогнуты в сторону, обратную вращению (очень похоже на стреловидное крыло самолета).

При работе двигателя они перемещаются с окружной скоростью до 1730 км/ч, что значительно выше скорости звука. Благодаря лопаткам специфической конфигурации вентилятор и на таких скоростях работает достаточно эффективно и малошумно (один из главных нормативных параметров-требований для эксплуатантов А380), тем более, что скорость потока на входе в двигатель даже на взлетном режиме относительно низка. При этом тяга его выше аналогичного вентилятора обычной формы.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Вентилятор двигателя Trent 900.

Его общая масса почти на 15% ниже массы широкохордных вентиляторов двигателей предшествующих типов. Основная причина этого опять же в лопатках вентилятора. Они изготовлены из титанового сплава, внутри пустотелые и упрочнены по принципу фермы Уоррена (Warren girder — решетка из равносторонних треугольников). Этот делает их прочными, жесткими и одновременно легкими.

Попытки сделать лопатки вентилятора из композитных материалов на этом двигателе не удалась. Он не выдержал тестовых испытаний на попадание птиц в вентилятор.

Интересно, что поставщиком титана для двигателей Роллс-Ройса (как, впрочем, и для большинства авиационной техники, производящейся в мире) является российская корпорация “ВСМПО-Ависма”.

Лопатки турбины используются как монолитные монокристаллические, так и полые с каналами и отверстиями для осуществления эффективного конвективно-пленочного воздушного охлаждения.

Теплонагруженные узлы, такие как элементы камеры сгорания, сопловые и рабочие лопатки турбины защищены специальным антитермальным покрытием (thermal-barrier coating или ТВС) ощутимо уменьшающим теплопередачу.

При профилировании газовоздушного тракта газогенератора за основу взят хорошо зарекомендовавший себя аналогичный агрегат двигателя Trent 500.

Основные компоненты двигателя:

одноступенчатый вентилятор, восьмиступенчатый промежуточный компрессор, шестиступенчатый компрессор высокого давления.

Камера сгорания кольцевая с 24-мя топливными распылителями (форсунками) так называемый тип «Tiled Рhase 5» (собственное название Rolls-Royse). Такого типа камера используется на двигателях Trent 500/800/900/1000. По количеству вредных выбросов удовлетворяет требованиям САЕР 8 с большим запасом.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Камера сгорания типа Phase 5.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Пример камеры сгорания (для Trent 500, такая же стоит на Trent 900)

Такая камера сгорания имеет определенного вида пластинчатую конструкцию стенок жаровой трубы (tiled combustor), которая позволяет в сочетании с антитермальным покрытием (ТВС) значительно улучшить их охлаждение и изоляцию от зоны сверхвысоких температур. Кроме того она обладает укороченной зоной горения и наряду с высокой термальной эффективностью обладает заметно сниженным уровнем выбросов NОх.

Турбина Trent 900 также состоит из трех независимых частей. Это одноступенчатая турбина высокого давления, одноступенчатая промежуточная турбина и пятиступенчатая турбина низкого давления, вращающая вентилятор.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Погрузка Trent 900 в самолет.

Кроме того двигатель, как и практически все современные ТВРД имеет модульную конструкцию, значительно облегчающую (и удешевляющую) его изготовление, эксплуатацию и ремонт.

Как достоинство двигателя преподносится не только его модульная конструкция, но и возможность транспортировки в собранном виде в грузовом отсеке транспортного самолета Boeing-747.

Основные модули конструкции Trent 900.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Модули двигателя Trent 900.

Module 01. Узел ротора компрессора низкого давления или вентилятора. Этот ротор вместе с диском вентилятора, на нем установленном, вращает турбина низкого давления. В диске выполнены пазы по принципу «ласточкин хвост», в которых установлены лопатки вентилятора. В двигателях серии Trent их количество меняется от 26 до 20. Минимальное количество (20) у Trent 1000, у Trent 900 — 24. Лопатки могут быть заменены без съема двигателя с самолета.

Module 02. Промежуточный компрессор. Конструкция собрана из дисков и лопаток в виде барабана. На последней модели линии Trent (XWB) в этом модуле применены блиски, однако в 900-м их еще нет.

Module 03. Внутренний корпус промежуточного компрессора. Расположен между промежуточным и компрессором высокого давления. Внутри него смонтированы подшипники всех роторов. Имеет полые стойки, в которых проходят магистральные масляные и воздушные трубопроводы, а также ось привода коробки агрегатов.

Module 04. Узел (система) высокого давления. Состоит из внутренних корпусов, компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины высокого давления. На двигателях Trent 500/700/800 ротор этой системы вращается в том же направлении, что и два других ротора. Начиная с двигателя Trent 900 это вращение изменено на противоположное, что позволяет существенно увеличить эффективность узла турбины в целом.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Модули двигателя Trent 900.

Module 05. Промежуточная турбина. Состоит из корпуса турбины, диска, рабочих лопаток, лопаток сопловых аппаратов и подшипников промежуточной турбины и турбины высокого давления. Сопловые аппараты вмонтированы в корпус. В лопатках соплового аппарата 1-ой ступени турбины низкого давления вмонтированы термопары для измерения температуры газа.

Module 06. Высокоскоростная коробка передач (HSGB). Расположена на корпусе компрессора низкого давления (и вентилятора) и приводится от внутренней коробки, размещенной во внутреннем корпусе. Является приводом для насосов, как самолетных, так и двигательных и самолетных электрогенераторов. Обеспечивает скорости привода свыше 15000 об/мин.

Module 07. Корпус компрессора низкого давления и вентилятора. Самый большой (по размерам) из модулей двигателя. Сформирован из 2-ух цилиндрических поверхностей и венца выходных направляющих лопаток. Передняя часть служит корпусом вентилятору. Обе цилиндрические части снабжены специальными шумопоглощающими накладками для снижения уровня шума двигателя.

Module 08. Турбина низкого давления. Специальные болтовые диски формируют ротор турбины. Она через вал низкого давления вращает вентилятор, обеспечивая при этом мощность не менее 80000 л.с., что примерно может быть равно мощности тысячи семейных автомобилей.

Для автоматического управления двигателем используется цифровая электронная система производства фирмы Hamilton Sundstrand. Кроме того на нем впервые в линии Trent применена система быстрого непрерывного мониторинга состояния двигателя Engine Health Monitoring (EHM).

Расположение двигателя на А380 с точки зрения ремонтопригодности очень удобное. Двигатель полностью “раскрывается” для обеспечения удобного подхода практически к любой точке его наружной поверхности.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 900 под крылом A380.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 900 под крылом A380.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Trent 900. Двигатель раскрыт.

Основные сертифицированные варианты двигателя на сегодняшний день.

Trent 970B- 84 с тягой 78,304 lbf (348.31 kN) устанавливаются на самолет А380-841 (цифра «4» – код двигателя Trent 900) и используются в авиакомпаниях Singapore Airlines Limited, Deutsche Lufthansa, China Southern Airlines Company Limited, Malaysia Airlines и Thai Airways International Public Company Limited.

Trent 972B- 84 с тягой 80,213 lbf (356.81 kN). Этот вариант двигателя 970 с увеличенной тягой используется на самолетах А380-842 авиакомпании Qantas.

Кроме того разработаны еще два варианта двигателя с еще большей тягой.

Trent 977B- 84 предназначен для грузовой версии Супер Джамбо — А380F и имеет тягу 83,835 lbf (372.92 kN).

Trent 980- 84 – для перспективной версии А380-900 (А380-941) с увеличенной грузоподъемностью, пассажировместимостью и дальностью полета. Тяга этого варианта двигателя 84,098 lbf (374.09 kN).

Однако, пока оба варианта самолета к выпуску не планируются.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 900 под крылом лайнера A380.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 970 под крылом самолета А380-841 компании British Airways.

Как уже говорилось, с начала проектирования самолета А380 двигатель Trent 900 рассматривался как основной для его силовой установки, однако он не остался единственным. Airbus избавился от конкурента по программе создания самолета VLCT, когда Boeing свернул свой проект 747Х, но двигатель, предназначавшийся для этого проекта остался.

Ведь для его разработки специально был образован альянс двух гигантов авиационного двигателестроения GE-Aviation и Pratt & Whitney (как часть United Technologies Corporation (UTC)). Аббревиатура ЕА – Engine Alliance.

ЕА был создан в августе 1996 года для разработки, призводства, продажи и послепродажного обслуживания новой линии двигателей для VLCT на паритетных началах (50/50). К тому времени двигателей с набором необходимых характеристик (в том числе тягой порядка 70,000-85,000 lb( 311-378 kN)) эти компании не имели.

Прогнозируя мировой спрос в этом сегменте рынка специалисты определили, что он может оказаться недостаточным, для покрытия возможных затрат на разработку новой линии двигателей (около 1$ млрд.). Однако, имеющаяся клиентская база и возможный спрос все же не были столь малыми, чтобы их совсем игнорировать.

В этом случае вполне логичным было бы образование совместного предприятия для получения взаимовыгодного результата. В противном случае эти фирмы могли бы быть только жесткими конкурентами. Предприятие было создано. Двигатель получил рабочее наименование GP7000.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Схема двигателя GP7000.

Однако, по уже описанным обстоятельствам, он лишился объекта своей установки. Но, обладая хорошими данными, проект обещал стать перспективным, и было принято решение переоптимизировать его для создававшегося как раз в это время по той же программе самолета А3ХХ, впоследствии ставшим лайнером А380.

Airbus поддержал ЕА в его изысканиях. Сначала с 1998 года по 2000-й согласно частным договоренностям, а с 19-го декабря 2000 года, когда была официально запущена программа разработки и производства А380 также официально двигатель GP7000 стал вторым возможным двигателем силовой установки этого самолета помимо Trent 900. Линия двигателей на А380 получила наименование GP7200.

Еще более прочно этот движок укрепился в своем новом положении 19 мая 2001 года, когда авиакомпания Air France при заказе своих первых 10-ти А380-800 в качестве двигателя для них выбрала GP7270.

В совместной разработке и производстве линии двигателей GP7200 помимо главных создателей Engine Alliance GE-Aviation и Pratt & Whitney принимают участие также и другие европейские авиастроительные фирмы. Это французская SNECMA (газогенератор), немецкая MTU Aero Engines (турбина низкого давления и узлы корпусов турбины) и бельгийская Techspace Aero S.A. (компрессор низкого давления, корпуса подшипников и диск вентилятора).

Наземные испытания первого двигателя линии GP7200 начались уже в апреле 2004 года, а в декабре был выполнен первый полет, в котором испытуемый двигатель установили на летающую лабораторию на базе Boeing-747. FAA сертифицировало GP7200 для коммерческого использования в январе 2006 года.

25 августа 2006 года во Франции, в Тулузе, был совершен первый тестовый полет А380, оборудованного новыми двигателями. В декабре 2007 года получен сертификат типа для использования двигателя GP7200 на самолете А380.

В итоге получился турбовентиляторный двигатель GP7200 со степенью двухконтурности 8,7. Он имеет одноступенчатый вентилятор, пятиступенчатый компрессор низкого давления, девятиступенчатый компрессор высокого давления, низкоэмиссионную кольцевую камеру сгорания, двухступенчатую турбину высокого давления и шестиступенчатую турбину низкого давления.

Один из главный принципов объединения GE и P&W в единый альянс заключался в том, чтобы использовать имеющиеся перспективные разработки обеих фирм для создания нового двигателя. Именно это направление и было принято за главное.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель GE90-115B.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель PW4084.

О двигателях для Супер Джамбо

Двигатель GP7200.

Так, основой для разработки газогенератора GP7200 послужил двигатель от GE Aviation GE90-110B/115B, а для вентилятора и всей системы низкого давления двигатель Pratt & Whitney серии PW4000-112 (семейство с диаметром вентилятора 112 inch (2.8 м)) PW4084/84D. Оба эти двигателя предназначались для самолетов серии Boeing-777 и удовлетворяли нормам ETOPS-240.

Кроме того были использованы определенные разработки, примененные на двигателях серии CF6 и двигателях CFM. Ну и конечно же многие передовые достижения современного двигателестроения нашли свое место в конструкции нового двигателя.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Схема двигателя GP7200.

1.Вентилятор (на основе конструкции вентилятора двигателя PW4084) имеет 24 лопатки из титанового сплава. Лопатки пустотелые, упрочнены по ферменному типу. Аэродинамическая форма их выполнена с использованием 3D-дизайна. Лопатки широкохордные, стреловидные, рассчитанные для работы на сверхзвуковой скорости и исходя из условий минимальной шумности.

Детали корпуса и направляющего аппарата выполнены из алюминиевого сплава с применением кевлара из соображений прочности, малого веса, а также малой шумности. Предусмотрена достаточно быстрая замена лопаток вентилятора без съема двигателя с крыла.

2.Проточная часть компрессора низкого давления также выполнена с применением 3-D технологий, что повышает устойчивость работы компрессора, уменьшает потери и положительно влияет на уменьшение расхода топлива. Совместный дизайн вентилятора и КНД значительно уменьшает возможность попадания грязи и мелких посторонних предметов в канал КНД, что повышает надежность и срок службы двигателя.

3.9-ступенчатый компрессор высокого давления. Выполнен на базе компрессора GE-90-110B. Здесь также применены 3-D технологии, что так же повышает эффективность и возможности бессрывной работы компрессора. Рабочее колесо первой ступени выполнено в виде блиска. Лопатки широкохордные, стреловидные спрофилированы по принципу лопаток вентилятора.

4.Кольцевая камера сгорания (одинарная). Выполнена с использованием технических решений, опробованных на двигателях групп CF6 и CFM. Камера проста по конструкции, но эффективна в работе, малоэмиссионна. Удовлетворяет требованиям норм САЕР 8 с большим запасом.

5.Турбина высокого давления. Применены 3-D технологии. Раздельное охлаждение лопаток и специальное термоизоляционное покрытие ( thermal-barrier coating, ТВС) повышают срок службы лопаток и эффективность двигателя в целом. Термическая согласованность ротора и статора позволяют минимизировать зазор между рабочими лопатками и корпусом турбины. Безболтовая архитектура уменьшает количество деталей (а значит массу двигателя в целом), срок службы дисков и затраты на обслуживание.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Пример антитермального покрытия лопаток турбины GP7200.

6.Турбина низкого давления выполнена на базе 3-D технологий, позволяющих в итоге сократить расход топлива. Новые технические решения в ее конструкции повышают эффективность одновременно со снижением веса и уровнем шума.

7.Система смазки и подшипниковых опор. Простота двухвального двигателя снижает стоимость обслуживания. Специальные антифрикционные углеродные уплотнения снижают расход масла и топлива. Система имеет невысокое рабочее давление. Обслуживание и затраты на него минимизированы.

8.Двигатель управляется цифровой электронной системой последнего поколения FADEC III. Учтен опыт ее работы на двигателях GE90 и CFM. Улучшена и ускорена возможность передачи данных с диагностических датчиков с целью минимизации возможных задержек в наземном обслуживании.

9.Коробка приводов агрегатов выполнена на базе двигателя PW4084 из соображений простоты, долговечности и минимального недорогого обслуживания.

Сертифицированные варианты двигателя GP7200 – это GP7270 и GP7277. Первый предназначен для пассажирского А380-861 (цифра «6» – код двигателя) и имеет взлетную тягу 74,735 lbf (332,440 кN). Второй может быть установлен на версию А380F (в случае ее готовности) и имеет тягу 80,290 lbf (357,100 кN). Однако, уже сейчас конструктивно GP7200 может обеспечить тягу более 81,500 lbf (363 кN).

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель GP7200 на самолете A380.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Взлет А380-861 в Le Burget (июнь 2013 г.).

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Лайнер А380-861 в Le Burget (06.2013).

При этом постоянно ведутся работы по совершенствованию двигателя. Повышается его тяговая эффективность, исследуется возможность применения новых материалов и конструкций для снижения массы. Например, с середины 2011 года в производство двигателя включилась компания Volvo Aero. Использование ее наработок по компрессорам и турбинам позволило снизить массу двигателя на 24 кг.

Возможности транспортировки и ремонтопригодности двигателя GP7200 имеют столь же высокий уровень, как и у его предшественников и соперников. Модульная конструкция значительно повышает возможности в этом плане, а расположение двигателя на самолете (на пилоне) с открывающимися капотами и панелями делает доступ к нему и его системам практически неограниченным, позволяя проводить многие работы (в том числе и серьезные ремонты) оставляя двигатель на крыле.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатели GP7200 под крылом А380.

То же самое можно сказать и о контролепригодности, причем имея ввиду оба двигателя: Trent 900 и GP7200. Один из основных видов контроля практически любого современного двигателя, на котором используется принцип эксплуатации «по техническому состоянию» - это бороскопический контроль. Оба двигателя, используемые на А380, можно сказать, идеально приспособлены для него.

Они, как уже говорилось, могут быть практически полностью открыты для обеспечения удобного доступа ко всем системам, в том числе и к специальным портам-отверстиям для осмотра лопаток и внутренних полостей компрессора, и турбины, а также полостей камеры сгорания. Могут быть осмотрены все ступени и полости без исключения, тем более, что в распоряжении инженерного обслуживающего персонала авиакомпаний есть совершенная бороскопическая аппаратура.

Это различного вида и сложности бороскопы, простые и видео, со специализированными режимами осмотра и записи изображения, с возможностями обмера обнаруженных повреждений с использованием 3-D технологий и отличной артикуляцией оптических зондов (all-way, т.е. 360°).

Кроме того, довольно широки возможности проведения местного ремонта, в частности зачистка лопаток с использованием практически единственного в своем роде оборудования немецкой фирмы Richard Wolf GmbH , которое во многих случаях позволяет устранить повреждение и избежать дорогостоящего ремонта, связанного со съемом двигателя и простоем самолета.

Большое внимание уделяется улучшению топливной эффективности. В наше время авиационная наука и двигателестроение достигли такого высокого уровня, что среди имеющихся образцов двигателей одинакового предназначения нельзя определить какой-либо один, особенно выделяющийся среди других своими выдающимися параметрами.

И это хорошо, потому что положительным образом сказывается на конкуренции. Для здорового развития нового проекта серьезная конкуренция должна присутствовать, иначе при наличии только одного поставщика двигателей к примеру сам проект А380 быстро мог бы стать нежизнеспособным.

Жесткая конкурентная борьба на рынке двигателестроения заставляет разработчиков использовать самые передовые технологии и внедрять в производство самые высокие достижения науки и техники.

Однако стоимость разработки двигателей очень высока, поэтому борьба ведется за каждый, даже самый малый прирост в доле данного производителя на рынке. Часто выбор покупателя определяет довольно небольшое преимущество, которое, однако, в дальнейшем может стать решающим.

Понятно, что все это справедливо и для силовой установки А380. Оба двигателя, и Trent 900 и GP7200, достаточно близки к друг другу по параметрам, и сейчас не прекращается постоянное соперничество между Engine Alliance и Rolls-Royce за то, чей двигатель станет более востребованным.

В наш век дефицита энергоресурсов доминирующим видом эксплуатационных затрат авиакомпаний стали затраты на авиационное топливо. И доля их в общих затратах в дальнейшем будет только увеличиваться. Поэтому любое, даже самое минимальное повышение топливной эффективности двигателя делает экономически оправданным его преимущественное использование при прочих равных условиях.

Именно такое положение сейчас существует в конкурентной борьбе между двигателями Trent 900 и GP7200. Самолет с двигателями Альянса усилиями разработчиков на данный момент имеет топливную эффективность на 1% выше, чем самолет с британскими двигателями, и американцы стараются этот разрыв по крайней мере не сокращать. Получается что компания Rolls-Royce вынуждена определенным образом играть в догонялки :-) .

Цифра, вроде бы, небольшая, но на самом деле, если самолет совершает длительные перелеты (а большинство А-380-х предназначены эксплуатантами именно для этого), то за год экономия может составить до 1,7 млн. долларов на самолет и при этом выбросы СО2 могут сократиться на 4000 тонн в год.

Trent 900 имеет несколько большую тягу (около1,5-2%), меньшую массу (около 300 кг). Он немного короче своего соперника (примерно на 20 см). Но в данном случае, похоже, все это не может стать решающим фактором в определении предпочтений авиакомпаний.

Если на начальных шагах разработки А-380 двигатель Trent 900 был первым и основным, то сейчас уже около 49% всех заказанных А380 должны будут получить двигатели GP7200. Цифры говорят сами за себя и очень вероятно, что они будут расти.

Возможно на положение дел повлияли также отказы двигателя Trent 900, проявившиеся за сравнительно короткое время его эксплуатации ( при этом отказов двигателя GP7200 не наблюдалось). Особенно заметным было летное происшествие случившееся 4 ноября 2010 года с самолетом авиакомпании Qantas А380-842 (номер VH-OQH, двигатель Trent 972).

Во время выполнения рейса Сингапур-Сидней произошло разрушение турбины второго двигателя (в районе промежуточного звена и первой ступени ТНД), повлекшее за собой еще большие разрушения двигателя, мотогондолы, а также поверхностей левого крыла.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Qantas-A380 после аварийной посадки.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Двигатель Trent 972 самолета Qantas А380-842 после посадки.

Экипаж вернул самолет в аэропорт вылета (Чанги, Сингапур) и произвел благополучную посадку. Никто не пострадал. Лайнер был полностью отремонтирован с заменой всех 4-х двигателей и полным тестированием на земле и в воздухе. Ремонт обошелся в 139$ млн. Тогда были до выяснения обстоятельств прекращены полеты не только самолетов А-380 компании Qantas, но и достаточно крупного заказчика компании Singapore Airlines.

Высказывалось мнение, что причиной происшествия стали ошибки в базовом проектировании двигателя, в частности в системе регулирования зазоров в турбине. Стоит сказать, что подобное происшествие (разрушение турбины) во время стендовых испытаний случилось и со следующим (более продвинутым) двигателем в линии Trent – Trent 1000, предназначенным для нового лайнера Boeing 787 Dreamliner.

Образно говоря, создается впечатление, что в погоне за эффективностью двигателя (которая, кстати, во многом зависит и от зазоров в турбине) конкурентная борьба может оказывать, так сказать, никем не контролируемое “давление” на продвижение инновационных технологий, которое в конце концов может привести к взрыву.

Однако, время еще, конечно, покажет, какой из двигателей достойнее. Главное, чтобы неизбежное соперничество происходило исключительно на мирной основе. А-380 летает еще только пятый год и пусть летная судьба этого на самом деле замечательного лайнера будет безупречной…

О двигателях для Супер Джамбо

Самолет А380-841 с двигателями Trent 900.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

Лайнер А380-841.

О двигателях для Супер Джамбо (А380).

A380-861.

До новых встреч.

Фотографии кликабельны.

{lang: 'ru'}
Вам было интересно? Расскажите об этом друзьям:
Приглашаю к общению:

No related posts.

This entry was posted in АВИАЦИОННАЯ ТЕХНИКА. ОБЗОРЫ., АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ and tagged . Bookmark the permalink.

23 Комментариев: О двигателях для Супер Джамбо (А380).

  1. Бахтиёр говорит:

    I need drawing of RR trent 900 at AutoCad. Can you help me?

  2. Doc говорит:

    Спасибо хорошая статья. Движки конечно современные, классные, эффективные, но в плане звука для меня всегда песня Д-30 КУ.

  3. Владимир говорит:

    Здравствуйте,подскажите что за стабилизатор или гребень стоит на всех практически импортных двигателях с надписью”не наступать” в. районе компрессора,принцип назначение.заранее спасибо.

    • Юрий говорит:

      Если я вас правильно понял, то имеются в виду вихреобразователи (или генераторы вихрей), видимо такие. Это специальные аэродинамические поверхности для улучшения характера обтекания крыла (повышения энергетики пограничного слоя, предотвращения его отрыва, увеличение подъемной силы) на больших углах атаки и малых скоростях, то есть взлет-посадка. В местах установки двигательных пилонов при выпущенной механизации крыла (там, где пилоны ее нет, предкрылки) нарушается непрерывность обтекания и для борьбы с этим устанавливают вихреобразователи, которые организуют локальные вихри (на верхней части крыла), упорядочивающие обтекание и предотвращающие срыв. Такие вихри при определенных условиях атмосферы могут быть видны (видел фото, но в этот раз не нашел, к сожалению).

  4. Александр говорит:

    Здравствуйте, очень интересная статья!!!
    Не моглибы вы посвятить в технические подробности, как стыкуют валы, какие допуски на несоосность, как балансируют все в сборе и с каким допуском?

    • Юрий говорит:

      Прошу прощения, но тут я Вам не помогу, к сожалению. Это вопросы чисто технологические, да еще для каждого типа свои. С заводами имел дело очень давно :-) , таких сведений не имею, особенно по допускам.

  5. александр говорит:

    Юрий, вот наглядные (“наслышные”) примеры того самого магического “стонущего spool-up” звука, который внезапно появляется и исчезает при увеличении тяги с “околонейтрали” к средним оборотам:

    CFM56-3 (boeing 737-500):
    http://www.youtube.com/watch?v=swDyfA_a5Y0

    PW4090 (boeing 777-200)
    http://www.youtube.com/watch?v=xyGOlzIDLxA

    RR trent 700 (A330)
    http://www.youtube.com/watch?v=tWjBU279Ezc

    RR trent 800 (B777) – здесь слышно прям несколько раз, что мистический звук возникает именно в определенном диапозоне оборотов, как и у всех, описанных в моем коментарии:
    http://www.youtube.com/watch?v=u1NivHkeiJI

    Ну и немножко слышится на RR trent 500:
    http://www.youtube.com/watch?v=4VVfUzVpB6o

    :) прям сахар для моего слуха, я бы сказал без преувеличения))) Почему-то у других двигателей современных (более менее) с большой степенью двухконтурности этой особенности не наблюдается, таких как RR Rb211, PW2000 (B757) series, IAE2500 (320 series), CFM56-7, SFM56-5, GE CF6-8 series (767,747,330), PW4000-90 (B747,B767) &-100 (a330) series…

    А вот здесь, возвращаясь к “рокоту на верхах”, один из самых ярких представителей – тот самый ярый Рокот RB211 (Rolls Roys) на полной тяге, о котором говорил Юрий :)
    http://www.youtube.com/watch?v=vVD2NQbthgE

    • Юрий говорит:

      Спасибо! Вы мне тоже слух порадовали :-) . Особенно “рокот”… Его и снаружи слышно хорошо.
      “Sloop-up” – звуки тоже в роликах слышны хорошо. У трентов – типичный компрессорный звук переходного режима. У CFM стон, по-моему, еще с примесью соплового звука…

      • Андрей говорит:

        Sloop-up возникает, когда какая-любо гармоника роторной частоты проходит некие резонансы конструкции (или приближается к ним). Тут двигатель явно работает не в оптимальном режиме. Имеет место быть именно на Боинге 777 при взлёте (форсаж/ помпаж?). На Боинге 748 и на Аэрбасах 360 и 380 сие не выражено.

  6. александр говорит:

    Очень интересная статья.. Люблю двигатели семейства трент.. Особенно впечатляет некоторая “звуковая” особенность трент 700 и 800, которую не знаю, как объяснить технически.. может вы знаете? :) в определенном диапазоне оборотов (ниже средних, но выше “нейтральных”) при увеличении оборотов (при уменьшении такое не наблюдается) слышится некий своеобразный звонкий выделяющийся звук, который появляется именно в момент прибавки оборотов и исчезает в момент их достижения.. Сугубо на ассоциативном уровне, складывается впечатление, что некая “маленькая турбинка” быстро раскручивается внутри, помогая при этом уже впоследствии раскрутить сам ГТД :) извиняюсь, если глупо звучит, но это от незнания скорее всего.. звук четко выражен именно на трентах 700 и 800.. доводилось нечто подобное слышать на ранних CFM56-3 (боинги 737-300\400\500) и PW4000-112 серий (Б777 с моторами Pratt& whitney). Интересно было бы узнать четкую техническую природу этих “Spool-up” звуков, уж очень они интересны.. всегда предвкушаю лететь на А330 с ролс ройсами из-за этого :) спасибо

    • HZ66 говорит:

      Ну, раз это происходит на переходных режимах, значит дело, скорее всего, в неустановившемся, неоптимальном режиме течения воздуха или газов.

    • Юрий говорит:

      Вы знаете, четкую техническую природу я Вам не смогу описать, потому как не являюсь непосредственным специалистом по этим движкам. Но с довольно большой долей вероятности можно сказать, что такого звуки издают компрессорные лопатки разных ступеней от вентилятора до, в принципе, последних ступеней. И обычно, если звуки эти появляются на переходных режимах и непостоянны, то это значит характер обтекания лопаток меняется, появляются какие-либо более турбулизированные зоны, то есть обтекание перестает быть оптимальным. Такие режимы всегда есть на движках и звуки при этом могут быть характерные. Появляющиеся, например, зоны сверхзвукового обтекания на концах лопаток вентилятора издают на некоторых типах двигателей определенного тембра жужжание (я бы сказал с тарахтением :-) )….

      • александр говорит:

        Думаю, ваше суждение – определенно имеет истину, в принципе.. просто всегда поражало, почему именно эти двигатели создают такой харрактерный звук на постоянной основе при схожести конструкций с другими двигателями такого же класса.. ну да ладно, скорее всего и вправдду тут все зависит от формы лопаток вентилятора.. Кстати, тот “рокот” на полном трасте, про который вы говорите, наиболее отчетливо среди всех прослеживается у двигателя RB211 ))

        • Юрий говорит:

          Ну то есть дело именно в форме, углах расположения лопаток и т.п….. Действительно именно “рокот” :-) ..

      • HZ66 говорит:

        Кстати, а ленты перепуска на Р-15 Б300 дают какой-либо отличительный звуковой эффект. Как я понял, Вы служили в ТЭЧ в группе двигателей.

        • Юрий говорит:

          Да, в ТЭЧ служил :-) … Не помню никакого особенного звука. Может на стенде что-нибудь проявляется, но самолете ни при опробовании не слышал, ни на полетах на ЦЗТ…. Может просто привык. На турбовентиляторных вообще другой, особенный звук, на мой взгляд. Как-то мягче что ли… больше слышно звуков от компрессора….

    • Евгений говорит:

      Летал на аэрофлотофском Airbus 330 VQ-BPI в июле 2015 г., летел в эконом-классе, не повезло, в самом хвосте. на 44 ряду, дальше уже туалет и служебное помещение стюардов. Так вот в конце непрерывный гул от движков ролс-ройс RR Trent 772b-60 совсем непереносим и поэтому можно сказать, что аэробус 330 в плане шумоизоляции совсем не айс. Уши закладывает на ура, обратно повезло с местом, в начале салона, перед крыльями и гул турбин уже практически совсем не беспокоил. Т.е. всю эту симфонию может прослушать на протяжении долгого перелёта, в 9 или более часов, только любитель авиационных движков, либо сам пилот, который водил подобные машины. Но в плане полёта, действительно, 330-е лайнеры хороши: и незаметный отрыв от земли, и постепенный набор высоты, и занятие эшелона, и более устойчивое положение в зонах турбулентности, естественно в сравнении с типа нашими ту-154 и т.д. Также летал на нашем ИЛ-86, так вот там тоже в этом плане всё на уровне, опять же в сравнении с тушками, практически не ощущается падение в воздушные ямы, турбулентность и т.п. Считаю его одним из наших самых лучших самолетов для дальних перелетов, более 3-4 ч.

  7. HZ66 говорит:

    Я бы добавил, – несмотря на то, что А380 самый большой пассажирский самолет, двигатели у него не самые большие (мощные).

  8. Дарина говорит:

    Как раз только с борта А380))Очень интересно. Спасибо

  9. Александр говорит:

    Отлично, прочитал с большим удовольствием. Спасибо.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

*

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>