已实现的里程碑:l 2004 - 2007 年:PEA * “ECO” - M88-2 发动机的技术改进已进入演示阶段:粉末冶金转子和高压涡轮叶片的新设计……- 在地面模拟高空舱中进行测试 - 精确确定已获得的收益和尚待进行的改进(压缩机、涡轮、加力燃烧室、喷嘴)l 2008 - 2012 年:“总拥有成本包 - CGP”操作(不包括 R&T)- 额外的地面测试以消除风险 - 对 M88 发动机预期的修改进行开发、鉴定和工业化 - 在试验台架飞机上进行飞行测试
摘要:本文回顾了材料选择和设计在确保以氨-氢为燃料的燃气涡轮发动机高效性能和安全运行方面的关键作用。由于这些能源燃料在涡轮燃烧室中表现出独特的燃烧特性,因此确定合适的材料势在必行。详细的材料特性对于辨别涡轮部件中的缺陷和退化途径是必不可少的,从而照亮改进的途径。随着涡轮入口温度的升高,热降解和机械缺陷的敏感性增加,尤其是在高压涡轮叶片中,这是决定寿命的关键部件。本综述重点介绍了氨-氢燃料涡轮设计中的挑战,解决了氨腐蚀、氢脆和应力腐蚀开裂等问题。为了确保发动机的安全性和效率,本文提倡在材料开发和风险评估中利用先进的分析技术,强调技术进步、设备规格、操作标准和分析方法之间的相互作用。
摘要:从飞机的角度来看,从涡扇发动机中提取大量电能的可能性越来越大。未来战斗机的功耗预计将比今天的战斗机高得多。该领域的先前工作集中在高涵道比发动机的功率提取研究上。这促使我们彻底研究低涵道比混流涡扇发动机的性能潜力和局限性。建立了低涵道比混流涡扇发动机模型,并模拟了战斗机任务的关键部分。调查显示了高压涡轮的功率提取如何影响军用发动机在飞行范围内不同任务部分的性能。分析得出的一个重要结论是,如果满足特定的操作条件,可以在高功率设置下从涡扇发动机中提取大量功率,而不会对推力和单位燃料消耗造成太大的损失。如果发动机 (i) 以最大总压力比或接近最大总压力比运行,但 (ii) 远离最大涡轮入口温度极限,则功率提取对发动机推力和推力比燃料消耗的不利影响将受到限制。另一方面,如果发动机已经以最大涡轮入口温度运行,则高压轴的功率提取将导致推力大幅下降。所提出的结果将支持对未来战斗机发动机的战斗机任务优化和循环设计的分析和解释,这些发动机旨在实现大功率提取。这些结果对于飞机设计也很重要,更具体地说,对于确定飞机功率消耗者的最佳能源也很重要。
在运行过程中,现代航空发动机部件,尤其是高压涡轮 (HPT) 叶片,要经受越来越苛刻的运行条件。此类条件会导致这些部件经历不同类型的时间相关退化,其中之一就是蠕变。开发了一种使用有限元法 (FEM) 的模型,以便能够预测 HPT 叶片的蠕变行为。一家商业航空公司提供的特定飞机的飞行数据记录 (FDR) 用于获取三个不同飞行周期的热数据和机械数据。为了创建 FEM 分析所需的 3D 模型,扫描了 HPT 叶片废料,并获取了其化学成分和材料特性。将收集的数据输入 FEM 模型,并运行不同的模拟,首先使用简化的 3D 矩形块形状,以便更好地建立模型,然后使用从叶片废料中获得的真实 3D 网格。观察到了位移方面的总体预期行为,特别是在叶片的后缘。因此,给定一组 FDR 数据,这种模型可用于预测涡轮叶片寿命。© 2016 作者。由 Elsevier B.V. 出版。同行评审由 PCF 2016 科学委员会负责。
卡尔曼滤波器组在飞机发动机故障诊断中的应用 Takahisa Kobayashi QSS Group, Inc. 俄亥俄州克利夫兰 44135 电子邮件:Takahisa.Kobayashi@grc.nasa.gov Donald L. Simon 美国陆军研究实验室 格伦研究中心 俄亥俄州克利夫兰 44135 电子邮件:Donald.L.Simon@grc.nasa.gov 摘要 本文将卡尔曼滤波器组应用于飞机燃气涡轮发动机传感器和执行器故障检测和隔离 (FDI) 以及组件故障检测。这种方法使用多个卡尔曼滤波器,每个滤波器都用于检测特定的传感器或执行器故障。如果确实发生故障,除使用正确假设的滤波器之外的所有滤波器都会产生较大的估计误差,从而隔离特定故障。同时,估计了一组指示发动机部件性能的参数,以检测突然退化。将所提出的 FDI 方法应用于标称和老化条件下的非线性发动机仿真,并给出了巡航运行条件下各种发动机故障的评估结果。证明了所提出的方法能够可靠地检测和隔离传感器和执行器故障。术语 A16 可变旁通管道面积 A8 喷嘴面积 BST 增压器 CLM 组件级模型 FAN 风扇 FDI 故障检测和隔离 FOD 异物损坏 HPC 高压压缩机 HPT 高压涡轮 LPT 低压涡轮 P27 HPC 入口压力 PS15 旁通管道静压 PS3 燃烧室入口静压 PS56 LPT 出口静压 T27D 增压器入口温度 T56 LPT 出口温度
GE 航空新闻稿 非洲航空公司为其空客 A330 飞机机队订购 GE 的 CF6 发动机 俄亥俄州埃文代尔 - 2008 年 8 月 26 日 - 非洲航空公司已订购 GE 的 CF6-80E1 发动机,为其三架确认的和三架备选的空客 A330 飞机提供动力。确认的发动机订单价值超过 1 亿美元。交付将于 2009 年 5 月开始。机长阿非利加航空公司总裁兼董事长 Sabri Shadi 表示:“阿非利加航空公司很高兴再次选择另一种类型的 GE 产品发动机来驾驶其计划于 2009 年中期交付的新型 A330-200 飞机。这肯定会加强我们与 GE 航空集团的关系,我们期待获得他们的支持服务,以确保实现 GE 为其客户所信赖的利益。”“虽然阿非利加航空公司目前在其 A320 机队上运行 CFM56* 发动机,但这是该航空公司首次订购 GE 发动机,”GE 航空集团西欧和非洲地区销售副总裁 Jack Lutze 表示。“GE Aviation 非常高兴能成为航空公司增长计划的一部分。凭借出色的燃油效率和较低的总体拥有成本,CF6- 80E1 发动机将在未来几年为 Afriqiyah Airways 带来诸多好处。”GE 的 CF6 发动机是业内使用率最高、最可靠的发动机之一。该发动机为 10 多种宽体飞机提供动力,建立了无与伦比的可靠性记录,并为全球 250 多家客户提供了超过 3.2 亿飞行小时的服务。GE 仍然致力于 CF6-80E1 发动机,并继续投资于发动机的技术改进。这些进步,加上主动维护和操作程序,在过去四年中显著增加了发动机的在翼时间。今年,CF6-80E1 发动机开始将 Tech CF6 项目的先进技术融入生产发动机中。新的改进技术包括高压涡轮翼型改进,可提高运行可靠性、降低维护成本并提高燃油燃烧保持率。总部位于的黎波里的 Afriqiyah Airways 由利比亚政府全资控制。该公司成立于 2001 年 12 月,业务范围已扩大到包括从非洲到欧洲的国内和国际航线。
GE 的客户门户允许您通过单击浏览发动机车间手册、图解零件目录、服务公告等。如需更多信息,请联系您的 GE 代表或我们的航空运营中心 (AOC),电话:1-877-432-3272(美国)或 +1-513-552-3272(国际)。GE90 发动机为双引擎波音 777 飞机提供动力,它将创纪录的推力和高可靠性与更低的噪音、排放和燃料消耗相结合,成为一款因其尺寸和创新而得到全世界认可的标志性喷气发动机。复合材料风扇叶片 商用发动机采用复合材料风扇叶片,强度提高一倍而重量仅为传统钛风扇叶片的三分之一 – 现已成为 GE 宽体发动机的标志 世界推力纪录发动机达到 127,900 磅推力,创下世界纪录(此后在认证测试中被 GE9X 发动机以 134,300 磅的推力打破) 无 FOD 核心发动机采用内开式可变排气阀门,实现无 FOD(异物碎片)核心 增材部件 发动机获得 FAA 批准可使用增材制造压缩机传感器 GE 一直在投资和改进发动机。GE 工程师已经增强了 GE90-115B 发动机的压缩机、燃烧室以及高低压涡轮部件,以减轻重量、提高燃油效率和增强耐用性。与初始发布规格相比,燃油消耗降低了 3.6% 在翼时间提高了 60% 达到世界一流水平 99.98% 的可靠率 GE 已向世界各地交付了 2,800 多台 GE90 发动机,其及其全球维护、维修和大修 (MRO) 提供商网络可以随时随地为客户提供支持。通过 GE 的 TrueChoice 发动机服务套件,GE90 运营商可以使用 MRO 选项,这些选项可以优化发动机,通过有针对性的工作范围满足所需的生命周期,优化硬件利用率并最大限度地降低拥有成本。GE90-94B 发动机的额定推力为 94,000 磅,建立在早期 GE90 发动机型号的成功经验之上,用于为波音 777-200 和 777-300 飞机提供动力。在被波音公司选中开发推力为 110,000 至 115,000 磅的发动机后推力,GE 交付了 GE90-115B 发动机,现在为远程波音 777-200LR、777-300ER 和 777 货机提供动力。低压涡轮/高压涡轮最大直径(英寸)最大功率时的总压力比 1 GE90 - 简介 GE-90 涡扇发动机(剖面图)由通用电气与法国 SNECMA、日本 IHI 和意大利 FiatAvio 联合制造,并于最近(1995 年 9 月)首次由英国航空公司为其新波音 777 机队委托,它是当今最强大的商用飞机发动机。经认证的起飞推力为 380 kN(85,000 磅),仅需两台发动机便足以满足 777 等大型飞机的需要,该飞机可搭载 375 名乘客(重量约为 230 吨)。它是 GE/NASA 节能发动机 (E3) 项目的衍生产品,也是燃油效率最高的发动机,当今最安静、最环保的发动机。除了提供最高推力外,GE90 预计还能为航空公司带来 5-6% 的燃油效率提升、更低的噪音污染和 33% 的 NOX 排放量,比当今的高涵道比发动机低。本次研讨会试图通过简要介绍发动机的特点来突出发动机的各个方面。 2 比较高推力级涡扇发动机 (> 200 kN) (根据 [2] 修改) GE-90 CF6-50C2 CF6-80C2 公司通用电气 (美国) 通用电气 (美国) 通用电气 (美国) 自 1995 年 9 月 1978 年 10 月开始使用 1985 年 10 月首次在空客 A-340 和 B-777 上飞行 KC-10 (军用) A-300/310, 747/767 描述高涵道比 TF 双轴高 BPR TF 双轴高 BPR TF 重量 (干重) --- 3960 千克 4144 千克总长度 4775 毫米 4394 毫米 4087 毫米进气口/风扇直径 3124 毫米 2195 毫米 2362 mm压力比 39.3 29.13 30.4涵道比 8.4 5.7 5.05TO推力 388.8 kN 233.5 kN 276 kN巡航推力 70 kN 50.3 kN 50.4 kNS。燃油消耗(SLS) 8.30 mg/Ns 10.51 mg/Ns 9.32 mg/N-s空气质量流量 1350 kg/s 591 kg/s 802 kg/s是否存在FADEC* 是 否 是其他信息 NOx排放量降低33%。噪音比同级别的其他TF发动机低(由于风扇尖端速度低)。LPT的TET为1144 K。燃油消耗(sfc)比其他发动机低,寿命长,可靠性高。 RB-211-524G/H Trent-882 JT-9D-7R4公司劳斯莱斯(英国)劳斯莱斯(英国)普惠(美国)自 1990 年 2 月开始使用 1994 年 8 月(认证)1969 年 2 月(首次)首次飞行于 747-400 和 767-300 波音 777 波音 747/767、A310 描述三轴轴向 TF 三轴 TF 双轴 TF 重量(干重)4479 千克 5447 千克 4029 千克总长度 3175 毫米 4369 毫米 3371 毫米进气口/风扇直径 2192 毫米 2794 毫米 2463 毫米压力比 33 33+ 22 涵道比 4.3 4.3+ 5TO 时推力 269.4 kN 366.1 kN 202.3 kN巡航时推力 52.1 kN 72.2 kN 176.3 kNS.FC 15.95 mg/Ns(巡航)15.66 mg/Ns(巡航)10.06 mg/N-s空气质量流量 728 kg/s 728+ kg/s 687 kg/sFADEC(Y/N)否是否其他信息合同中(截至 95 年 9 月)世界上功率最强大的常规空调发动机(Trent 772)*FADEC - 全自动数字发动机控制 • 降低燃油消耗。• 通过与飞机计算机交互,更好地控制发动机并减少飞行员的工作负担。• 降低飞机运营成本。低推力级涡扇发动机 (< 200 kN) ([2] 之后改进) 3 CFM56-5C2 JT-8D-17R V 2500-A1公司 CFM International (法国) & GE (美国)Pratt & Whitney (美国) Intl.航空发动机(美国) 自 1992 年底开始使用 1970 年 2 月 1988 年 7 月 首次在空客 A-340 波音 727/737 和 DC-9 空客 A-320 上飞行 描述 双轴亚音速 TF 轴流双轴 TFT 双轴亚音速 TF 重量(干重) 2492 千克(裸机)3856 千克(约) 1585 千克 2242 千克(裸机)3311 千克(带动力装置) 总长 2616 毫米 3137 毫米 3200 毫米进气口/风扇直径 1836 毫米 1080 毫米 1600 毫米 压力比 37.4 17.3 29.4 涵道比 6.6 1.00 5.42 TO 时推力 138.8 kN 72.9千牛 111.25 kN巡航推力30.78 kN18.9 kN21.6 kN SFC16.06 mg/Ns23.37 mg/Ns16.29 mg/N-s空气质量流量466 kg/s148 kg/s355 kg/sFADEC(Y/N)是否是其他信息4 GE-90涡扇发动机循环分析以下是借助计算机程序进行的简单大涵道比涡扇发动机循环分析的结果。分析理论可参见[3]。更广泛和准确的分析可参见[4]。GE90发动机的可用数据仅限于其起飞推力、涵道比(BPR)和总压比(OPR)。其余数据是暂定的,是基于其他类似的 GE 发动机(例如 CF6-80C2 和 CFM56)并考虑了适当的改进而得出的。发动机数据进气效率 = 0.980风扇多变效率 = 0.930压缩机多变效率 = 0.910涡轮多变效率 = 0.930等熵喷嘴效率 = 0.950机械效率 = 0.990燃烧压力损失(比率) = 0.050燃料燃烧效率 = 0.990热喷嘴面积 = 1.0111 m2冷喷嘴面积 = 3.5935 m2设计点(巡航)非设计点(起飞)高度(公里)10.668 0.000马赫数0.850 0.000RAMPR 1.590 1.000FPR 1.650 1.580LPCPR 1.140 1.100HPCPR 21.500 23.000OPR 40.440 39.970Pa(巴)0.239 1.014Ta(K)218.820 288.160Ca(米/秒)252.000 0.000BPR 8.100 8.400TIT(K)1380.000 1592.000ma(千克/秒)576.000 1350.000推力(kN)69.200 375.300mf(千克/秒)1.079 2.968SFC(毫克/纳秒)15.600 7.910Sp。推力(Ns/kg) 120.100 278.100 计算出的巡航推力值与装有两台 GE90 发动机的波音 777 飞机所需的推力(每台发动机约 65-70 kN)非常接近。 93759555539.pdf 5 设计点运行图(巡航)推力和 SFC 与 FPR 64 65 66 67 68 69 70 1.40 1.43 1.46 1.49 1.52 1.55 1.58 1.61 1.64 1.67 1.70 1.73 1.76 1.79 FPR 推力 ( kN) 15.50 15.75 16.00 16.25 16.50 16.75 17.00 推力 SFC 推力和 SFC 与 OPR 66 68 70 72 74 76 78 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 OPR 推力 ( kN) 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 推力 SFC 6 推力 & SFC vs BPR 50.0 57.5 65.0 72.5 80.0 87.5 95.0 102.5 110.0 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6 6.0 6.4 6.8 7.2 7.6 8.0 8.4 8.8 9.2 9.6 BPR 推力 ( kN) 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 推力SFC 推力 & SFC vs TIT 40 50 60 70 80 90 100 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 TIT (K) 推力 ( kN) 15 16 17 18 19 20 21 推力 SFC 7 认证 ([1] 和 [2]) 里程碑 日期 事件 1992 年 11 月 首次核心测试 1993 年 3 月 第一台发动机以 377.8 kN 推力进行测试 1993 年 4 月 第一台发动机以 468.5 kN 推力进行测试 1993 年 12 月 第一个 GE90 飞行试验台在波音 747 上飞行 1994 年 11 月 GE90 认证388.8 kN 推力 1994 年 12 月 首次波音 777 飞行测试 1995 年 8 月 波音 777/GE90 飞机认证 1995 年 9 月 波音 777/GE90 投入使用 GE90 地面和飞行测试 - 随着 FAA 对 GE90 的认证,GE 航空发动机公司完成了有史以来最广泛的地面和飞行测试项目之一,这是发动机制造商开展过的项目之一。GE 于 1990 年 1 月宣布开发 GE90。1992 年 11 月,第一台全尺寸发动机核心机开始测试;随后,1993 年 3 月,第一台全尺寸发动机投入使用。unisolve_pharmacy_software_manual.pdf 自那时起,GE 及其收益共享参与者共运行了 13 台开发发动机,验证了发动机固有的设计优势。总体而言,这些发动机的运行时间超过 5,000 小时,包括在 GE 改装的波音 747 飞行试验台上飞行的 228 小时。GE90 耐力发动机完成了超过 14,000 个循环,并展示了出色的分段耐久性。七台发动机的推力超过 100,000 磅(444.5 千牛),其中一台创下了 110,000 磅(489 千牛)的推力纪录。事实上,GE90 开发发动机的推力水平已超过 100,000 磅(444.5 千牛),持续超过 65 小时。作为必需认证测试的一部分,GE90 成功完成了 2.5 磅和 8 磅(1.13 千克和 3.63 千克)的复合叶片鸟吞测试。1994 年 10 月,在炎热天气下,四台 2.5 磅的鸟被吞噬,发动机以产生 85,000 磅(377.8 千牛)推力所需的速度运转。没有推力损失,发动机在吸入后所需的 20 分钟运行时间内响应所有油门指令。所有风扇叶片都处于良好状态,并继续在其他发动机测试中运转。1994 年 11 月中旬,GE 在 FAA 的陪同下进行了风扇叶片引爆测试。释放叶片以 2,485 rpm 的风扇速度引爆,比目标速度高出 10rpm,发动机产生超过 105,000 磅(466.8kN)的海平面静态(SLS)校正推力。发动机支架系统按设计运行,测试证明了风扇叶片的遏制力。复合材料风扇叶片的坚固性得到成功展示,8 观察到的尾部叶片损坏与测试前分析相符,验证了复合材料叶片设计的固有优势。GE90 于 1993 年底首次飞行,安装在 747 飞行试验台上。在第一阶段的测试中,该发动机在 45 次飞行中累计飞行了近 228 小时。发动机表现异常出色,其性能水平超出规格,并在整个飞行包线内为飞行员提供了不受限制的油门运动。34042629589.pdf 为什么要使用全新发动机?市场要求从历史上看,飞机的重量和推力要求不断增加。lowrider 汽车展评判评分表今天,市场青睐重量更重、航程更远、内置推力增长的飞机。增长图 1 增长图 2 上述增长图显示,趋势有利于使用 GE90 驱动的大型宽体飞机。为航空公司的未来做好准备 • 为整个新型大型飞机系列提供通用发动机。• 新型宽体飞机需要比现在的发动机高 20-30% 的推力。• 历史上飞机需要 20-30% 的额外推力来增加 TOGW。现代循环设计具有内在的总体性能优势• 比今天的发动机高 10% 的 SFC。• 高推力增长与通用性。• 低噪音和排放。结合“经验教训”的成熟技术的可靠性。GE90 设计GE90 设计用于:• 推力增长。• 与 777 飞机系列的发动机通用性。• 燃油效率。• 180 分钟 ETOPS(延长双发运行)。9• 低排放。• 低噪音。• 降低运营成本。选择可显著节省燃油的循环。总计其余乘以三级• 涵道比优化。• 总压比优化。• 设计用于最低 SFC 和燃油消耗。 10. 总结 pdf 选择的设计可使航空公司获得最大利益。• 设计和演示高可靠性技术。• 以 CF6 和 CFM56 可靠性为基础。• ETOPS 批准。• 运营商制定的维护程序。• 低噪音、低排放设计。• 最低运营成本设计。发动机尺寸符合未来飞机的要求。• 初始认证推力为 84,700 磅(376.5 kN)- 1995 年 2 月• 首次增长认证推力为 92,000 磅(408.9 kN)- 1996 年 5 月。• 可能增长到 120,000 磅(533.4 kN)。高推力和测试经验总结• > 422.3 kN 下超过 145 小时• > 435.6 kN 下超过 95 小时• > 440.0 kN 下超过 75 小时• > 444.5 kN 下超过 65 小时• > 444.5 kN 下在 900-105/1A 上连续运行 20 小时注:海平面静态(SLS)校正推力水平八台 GE90 发动机已在 445 kN 的 SLS 推力下或以上运行。进行了各种测试• 风扇测绘。• 助推器应力调查。• 超速认证(490.3 kN)。• 三重红线段测试“彩排”。• 1.13 公斤鸟牌认证/叶片伸出认证。 10 发动机及其部件 ([2]) GE-90 涡扇发动机(横截面图)以下是发动机的主要部件 - 1. 复合风扇2. 低压压缩机 (LPC)/增压器3. 高压压缩机 (HPC)4. bugavufawenesa.pdf 双圆顶燃烧室5. 高压涡轮 (HPT)6. 低压涡轮 (LPT) 11 复合风扇 GE90 风扇设计 风扇图 • 22 个复合宽弦叶片和平台。• 大风扇直径可实现更高的空气质量流量。• 风扇齿轮传动 - 降低风扇尖端速度,从而产生更少的噪音。• 低尖端速度和压力比,实现安静高效的运行。• 轻质三网盘,便于检查并减轻重量。• 混合(圆锥形/椭圆形)旋转器,减少核心碎片摄入。• 风扇压力比 (FPR) 约为 1.60-1.65(暂定)。 GE90 风扇叶片 风扇叶片 • 宽弦复合风扇 – 性能高、重量轻。• 耐环境性 – GE90 风扇材料系统表现出与当前飞机复合材料相同的耐环境性。12 • GE90 风扇复合材料系统与目前服役的风扇复合材料系统类似。 • 完全暴露在航空液体中的层压样品通常可保持 95% 的基本性能。 • 实际叶片完全受聚氨酯涂层保护。• 不暴露于紫外线辐射。 复合材料风扇开发历史• GE90 复合材料叶片受益于 25 年的开发。• 材料、制造和计算方面的进步提供了必要的技术。 los baker van a peru book pdf 13 压缩机 压缩机图 第一级 HPC 叶片 •结构类似于成功的 CFM56。•紧凑的发动机结构。•坚固的低纵横比翼型。•减少零件数量。•降低运营成本。•短 LPC/助推器 - 3 个阶段。•LPC 压力比(LPCPR)约为 1.10-1.14(暂定)。•低 LPT 入口温度以增加推力。•10 级 HPC,压力比为 23:1(HPCPR)。•NASA 节能发动机(E3)的扩大规模在测试单元和飞行测试中都展示了性能和可操作性。 燃烧室 •来自成功的先进军事计划的双圆顶环形燃烧室。 • 降低 NOX 排放水平(低至 10 ppm)。• 降低未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳和烟雾水平。• 提高可操作性。• 长寿命衬套结构。• 针对功率设置进行调节的圆顶气动热调节。• 高度重新点火能力 30,000 英尺(9.144 公里),留有余地。14 涡轮机涡轮图 HP 涡轮叶片 - 分别为 1 级和 2 级。 • 高压涡轮机采用了成熟的设计技术。• 6 级 LPT 和 2 级 HPT。• 类似于 CFM56 的刚性、简单支撑转子系统,可实现动态稳定性。• 仿照成功的 CF6-80 设计设计的无螺栓组装翼型和罩壳冷却回路。• 从成熟的涡轮机经验中引入薄膜冷却技术。• 多孔涡轮冷却技术 - 冷却效果更佳。• 成功的 CF6-80 设计和被动间隙控制系统特点。• 带有激光钻孔冷却孔图案的第 1 级 HPT 叶片铸件(材料 N5)。• 带有激光钻孔冷却孔图案的第 2 级 HPT 叶片(材料 N5)。• 基于 CFM56 和 CF6-80 设计的模块化喷嘴组件。 15 其他特点 ([2]) GE90 和环境 减少排放和烟雾 • 双圆顶燃烧室。• 降低噪音。• 低风扇压力比和大纵横比低压涡轮。• 总体上降低任务总燃料消耗 = 降低任务总污染物。• 提高推力与核心流量比。 GE90 燃烧室在降低排放水平的同时提高了可操作性 • 双环形燃烧室。• 优化了飞行员圆顶以提高可操作性 - 优化了主圆顶以提高功率。• 减少排放 基于 15 年的 NASA 和先进军用发动机开发经验。• 全面的 GE90 测试。• 出口温度曲线符合设计意图。• 验证了排放水平。 可运输性• 针对标准发动机运输方法设计。GE90推进器• 比今天的高涵道比涡扇发动机更小 GE90模块化设计• 只允许更换推进器• 推进器/喷嘴与风扇定子模块分离• 风扇定子模块留在主基座或飞机上• 拆卸和更换时间估计少于6小时 16 GE90的未来 ([2]) 推力增长GE90组件的尺寸适合增长。如果市场需要,通过进一步投资,GE90可以产生110,000磅(511千牛)的推力。通用电气打算通过以下方式实现推力增量 - • 376.5千牛风扇认证发动机。B777“B”市场。 • 409 kN 风扇改进的 LPT 材料。增强的 HPT 冷却和第一级叶片 TBC。B777“B”市场。B777 拉伸。 • 422.3 - 435.6 kN 风扇改进的涡轮机械。 • 466.8 kN 风扇带有降级核心的更高 P/P 风扇。 • 511.2 + kN TF带有降级核心的更高速度和 P/P 风扇。 17 结论可以看出,GE90 确实是 90 年代最强大、最高效的商用运输发动机。 85086163020.pdf 它还具有足够的推力增长空间,以满足未来的需求。虽然缺乏有关该发动机的确切技术信息(例如其重量、压力比、TIT、巡航推力、sfc 等),导致本报告中的数据具有不确定性,但与其他发动机的比较清楚地表明,它在推力和燃油效率方面是独一无二的。18 参考文献 1.
GE 的客户门户允许您通过单击浏览发动机车间手册、图解零件目录、服务公告等。如需更多信息,请联系您的 GE 代表或我们的航空运营中心 (AOC),电话:1-877-432-3272(美国)或 +1-513-552-3272(国际)。 GE90 发动机为双引擎波音 777 飞机提供动力,它将创纪录的推力和高可靠性与更低的噪音、排放和燃料消耗相结合,成为一款因其尺寸和创新而受到全世界认可的标志性喷气发动机。复合材料风扇叶片 商用发动机采用复合材料风扇叶片,强度提高一倍,重量仅为传统钛风扇叶片的三分之一 - 现已成为 GE 宽体发动机的标志 世界纪录推力发动机达到 127,900 磅推力,创下世界纪录(此后在认证测试中被 GE9X 发动机以 134,300 磅的推力打破) 无 FOD 核心发动机采用内开式可变排气阀门,实现无 FOD(异物碎片)核心 增材制造部件 发动机获得 FAA 批准,可使用增材制造压缩机传感器 GE 继续投资和改进发动机。GE 工程师改进了 GE90-115B 发动机的压缩机、燃烧室以及高低压涡轮部件,以减轻重量、提高燃油效率和增强耐用性。与初始发射规格相比,燃油消耗减少了 3.6% 在翼时间缩短了 60% 世界一流的 99.98% 的可靠率 GE 已向世界各地交付了 2,800 多台 GE90 发动机,其全球维护、维修和大修 (MRO) 提供商网络可随时随地为客户提供支持。通过 GE 的 TrueChoice 发动机服务套件,GE90 运营商可以使用 MRO 选项,这些选项可以优化发动机以满足具有目标工作范围的预期生命周期,从而优化硬件利用率并最大限度地降低拥有成本。额定推力为 94,000 磅GE90-94B 发动机以早期 GE90 发动机型号的成功经验为基础,为波音 777-200 和 777-300 飞机提供动力。在被波音公司选中开发推力为 110,000 至 115,000 磅的发动机后。GE 交付了 GE90-115B 发动机,该发动机目前为远程波音 777-200LR、777-300ER 和 777 货机提供动力。低压涡轮/高压涡轮最大直径(英寸)最大功率时的总压力比 1 GE90 - 简介 GE-90 涡扇发动机(剖面图)由通用电气与法国 SNECMA、日本 IHI 和意大利 FiatAvio 联合制造,并于最近(1995 年 9 月)首次由英国航空公司为其新波音 777 机队委托,它是当今最强大的商用飞机发动机。经认证,起飞推力为 380 kN(85,000 磅)。,对于像 777 这样可搭载 375 名乘客(重量约 230 吨)的大型飞机,仅需两台发动机即可。作为 GE/NASA 节能发动机 (E3) 计划的衍生产品,它也是当今最省油、最安静、最环保的发动机。除了提供最大的推力外,GE90 预计还能为航空公司带来 5-6% 的燃油效率改进、更低的噪音污染和比当今高涵道比发动机低 33% 的氮氧化物排放量。本次研讨会试图通过简要介绍发动机的功能来突出介绍发动机的各个方面。2 对比高推力级涡扇发动机 (> 200 kN) (修改自 [2]) GE-90 CF6-50C2 CF6-80C2公司通用电气 (美国)通用电气 (美国)通用电气 (美国)自 1995 年 9 月 1978 年 10 月 1985 年 10 月开始使用在空客 A-340 和 B-777 KC-10 (军用) A-300/310, 747/767 上首次飞行描述高涵道比 TF 双轴高 BPR TF 双轴高 BPR TF 重量 (干重) --- 3960 千克 4144 千克总长度 4775 毫米 4394 毫米 4087 毫米进气口/风扇直径 3124 毫米 2195 mm 2362 mm压力比 39.3 29.13 30.4涵道比 8.4 5.7 5.05TO时推力 388.8 kN 233.5 kN 276 kN巡航时推力 70 kN 50.3 kN 50.4 kNS.F.C.(SLS) 8.30 mg/N-s 10.51 mg/N-s 9.32 mg/N-s空气质量流量 1350 kg/s 591 kg/s 802 kg/sFADEC的存在* 是 否 是其他信息 NOx排放量降低33%。噪音低于同级其他 TF(由于风扇叶尖速度低)LPT 的 TET 为 1144 K。燃油消耗(s.f.c.)低于其他发动机,寿命长,可靠性高。RB-211-524G/H Trent-882 JT-9D-7R4公司劳斯莱斯(英国)劳斯莱斯(英国)普惠(美国)自 1990 年 2 月开始使用 1994 年 8 月(认证)1969 年 2 月(首次)首次飞行于 747-400 和 767-300 波音 777 波音 747/767、A310描述三轴轴向 TF 三轴 TF 双轴 TF 重量(干重)4479 千克 5447 千克 4029 千克总长度 3175 毫米 4369 毫米 3371 毫米进气口/风扇直径 2192 毫米 2794 毫米 2463 毫米压力比 33 33+ 22 涵道比 4.3 4.3+ 5 TO 推力 269.4 kN 366.1 kN 202.3 kN 巡航推力 52.1 kN 72.2 kN 176.3 kNS.F.C.15.95 mg/N-s(巡航) 15.66 mg/N-s(巡航) 10.06 mg/N-s 空气质量流量 728 kg/s 728+ kg/s 687 kg/s FADEC(Y/N) 否 是 否其他信息 合同中(截至 1995 年 9 月)世界上功率最强大的传统空调发动机(Trent 772) *FADEC - 全自动数字发动机控制 • 降低燃油消耗。• 通过与飞机计算机交互,更好地控制发动机并减少飞行员的工作量。• 降低飞机运营成本。分析理论可参见 [3]。低推力级涡扇发动机 (< 200 kN)(根据 [2] 修改)3 CFM56-5C2 JT-8D-17R V 2500-A1公司 CFM International (法国) & GE (美国)Pratt & Whitney (美国) Intl.航空发动机(美国) 自 1992 年底 1970 年 2 月 1988 年 7 月开始使用 首次飞行于空客 A-340 波音 727/737 和 DC-9 空客 A-320 描述 双轴亚音速 TF 轴流双轴 TFT 双轴亚音速 TF 重量(干重) 2492 千克(裸机)3856 千克(约)1585 千克 2242 千克(裸机)3311 千克(带动力装置) 总长度 2616 毫米 3137 毫米 3200 毫米进气口/风扇直径 1836 毫米 1080 毫米 1600 毫米压力比 37.4 17.3 29.4涵道比 6.6 1.00 5.42TO时推力 138.8 kN 72.9 kN 111.25 kN巡航时推力 30.78 kN 18.9 kN 21.6 kN S.F.C.16.06 mg/N-s 23.37 mg/N-s 16.29 mg/N-s空气质量流量 466 kg/s 148 kg/s 355 kg/sFADEC(Y/N) 是 否 是其他信息 4 GE-90涡扇发动机循环分析 以下是借助计算机程序进行的简单高涵道比涡扇发动机循环分析的结果。可以从[4]中获得更广泛和准确的分析。GE90 发动机的可用数据仅限于其起飞推力、涵道比 (BPR) 和总压比 (OPR)。其余数据是暂定的,是基于其他类似的 GE 发动机(如 CF6-80C2 和 CFM56)并考虑了适当的改进而假设的。发动机数据进气效率 = 0.980风扇多变效率 = 0.930压缩机多变效率 = 0.910涡轮多变效率 = 0.930等熵喷嘴效率 = 0.950机械效率 = 0.990燃烧压力损失(比率) = 0.050燃料燃烧效率 = 0.990热喷嘴面积 = 1.0111 m2冷喷嘴面积 = 3.5935 m2设计点(巡航)非设计点(起飞)高度(km)10.668 0.000马赫数0.850 0.000RAMPR 1.590 1.000FPR 1.650 1.580LPCPR 1.140 1.100HPCPR 21.500 23.000OPR 40.440 39.970Pa(巴)0.239 1.014Ta(K)218.820 288.160Ca(米/秒)252.000 0.000BPR 8.100 8.400TIT(K)1380.000 1592.000ma(千克/秒)576.000 1350.000推力(kN)69.200 375.300m f(千克/秒)1.079 2.968SFC(毫克/氮-秒)15.600 7.910Sp。推力 (N-s/kg) 120.100 278.100 计算得出的巡航推力值与配备两台 GE90 发动机的波音 777 飞机所需的推力非常接近,即每台发动机约 65-70 kN。GE 于 1990 年 1 月宣布开发 GE90。总体而言,这些发动机的运行时间超过 5,000 小时,包括在 GE 改装的波音 747 飞行试验台上的 228 小时飞行时间。GE90 耐力发动机完成了超过 14,000 个循环,并表现出出色的分段耐久性。(489 kN) 的推力。93759555539.pdf 5 设计点运行图(巡航)推力和 SFC 与 FPR 的关系 64 65 66 67 68 69 70 1.40 1.43 1.46 1.49 1.52 1.55 1.58 1.61 1.64 1.67 1.70 1.73 1.76 1.79 FPR 推力 ( kN) 15.50 15.75 16.00 16.25 16.50 16.75 17.00 推力 SFC 推力和 SFC 与 OPR 的关系 66 68 70 72 74 76 78 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 OPR 推力 ( kN) 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 推力 SFC 6 推力 & SFC vs BPR 50.0 57.5 65.0 72.5 80.0 87.5 95.0 102.5 110.0 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6 6.0 6.4 6.8 7.2 7.6 8.0 8.4 8.8 9.2 9.6 BPR 推力 ( kN) 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0推力 SFC 推力和 SFC 与 TIT 40 50 60 70 80 90 100 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 TIT (K) 推力 ( kN) 15 16 17 18 19 20 21 推力 SFC 7 认证 ([1] 和 [2]) 里程碑 日期 事件 1992 年 11 月 首次核心测试 1993 年 3 月 第一台发动机以 377.8 kN 推力进行测试 1993 年 4 月 第一台发动机以 468.5 kN 推力进行测试 1993 年 12 月 第一个 GE90 飞行试验台在波音 747 上飞行 1994 年 11 月 GE90 认证388.8 kN 推力 1994 年 12 月 首次波音 777 飞行测试 1995 年 8 月 波音 777/GE90 飞机认证 1995 年 9 月 波音 777/GE90 投入使用 GE90 地面和飞行测试 - 随着 GE90 获得 FAA 认证,GE 航空发动机公司完成了有史以来由发动机制造商进行的最广泛的地面和飞行测试项目之一。1992 年 11 月,第一台全尺寸发动机核心机开始测试;随后,1993 年 3 月,第一台完整的发动机问世。unisolve_pharmacy_software_manual.pdf 从那时起,GE 及其收益分享参与者共运行了 13 台开发发动机,这些发动机验证了发动机固有的设计优势。七台发动机的推力超过 100,000 磅。(444.5 kN),其中一台发动机的推力达到创纪录的 110,000 磅。事实上,GE90 开发发动机的推力水平已超过 100,000 磅。(444.5 kN),持续超过 65 小时。作为所需认证测试的一部分,GE90 成功完成了 2.5 磅和 8 磅。(1.13 和 3.63 千克) 的发动机复合叶片鸟类吞食测试。1994 年 10 月,四只 2.5 磅的鸟被吸入,发动机以产生 85,000 磅(377.8 kN) 推力所需的速度运行,在炎热的天气下起飞。没有推力损失,发动机在吸入后所需的 20 分钟运行期间响应所有油门命令。所有风扇叶片都处于良好状态,并继续在其他发动机测试中运行。1994 年 11 月中旬,GE 在 FAA 的陪同下进行了风扇叶片脱落测试。34042629589.pdf 为什么要使用全新发动机?释放叶片在风扇转速为 2,485 rpm 时引爆,比目标高出 10rpm,发动机产生超过 105,000 lb。(466.8kN) 的海平面静态 (SLS) 校正推力。发动机支架系统按设计运行,测试展示了风扇叶片的遏制力。复合材料风扇叶片的坚固性得到成功展示,8 观察到的尾部叶片损坏与测试前分析相符,验证了复合材料叶片设计的固有优势。GE90 于 1993 年底首次飞行,安装在 747 飞行试验台上。在整个测试的第一阶段,发动机在 45 次飞行中累计运行近 228 小时。发动机性能异常出色,性能水平超出规格,并在整个飞行包线内为飞行员提供不受限制的油门运动。市场需求 从历史上看,飞机的重量和推力要求一直在增长。低底盘汽车展评判评分表 如今,市场青睐重量更重、航程更长且内置推力增长的飞机。增长图 1 增长图 2 上述增长图显示,趋势有利于采用 GE90 动力的大型宽体飞机。为航空公司的未来做好准备 • 适用于整个新型大型飞机系列的通用发动机。• 新型宽体飞机所需的推力比当今的发动机高 20-30%。• 飞机历史上需要 20-30% 的额外推力来增加 TOGW。现代循环设计具有内置的总体性能优势 • 比当今的发动机高 10% 的 SFC。• 具有通用性的高推力增长。• 低噪音和排放。结合“经验教训”的成熟技术的可靠性。GE90 设计 GE90 的设计目的在于: • 推力增长。• 777 飞机系列的发动机通用性。• 燃油效率。• 180 分钟 ETOPS(延长双发运行)。9 • 低排放。• 低噪音。• 降低运营成本。选择循环以节省大量燃料。其余的乘法和除法依次为 • 优化了旁通比。• 优化了总压比。• 为最低 SFC 和燃油消耗而设计。10.sinıfya coru bankası pdf 选择的设计可最大限度地提高航空公司的利益。• 设计和演示高可靠性技术。• 以 CF6 和 CFM56 可靠性为基础。• ETOPS 批准。• 运营商开发的维护程序。• 低噪音和低排放设计。• 最低运营成本设计。发动机尺寸符合未来飞机的要求。• 初始认证为 84,700 磅。(533.4 kN)。复合材料风扇 2。(376.5 kN) 推力 - 1995 年 2 月• 首次增长认证为 92,000 磅。(408.9 kN) 推力 - 1996 年 5 月。• 可能增长到 120,000 磅。高推力和测试经验总结• > 422.3 kN 下运行超过 145 小时• > 435.6 kN 下运行超过 95 小时• > 440.0 kN 下运行超过 75 小时• > 444.5 kN 下运行超过 65 小时• > 444.5 kN 下在 900-105/1A 上连续运行 20 小时 注:海平面静态 (SLS) 校正推力水平 八台 GE90 发动机已在 445 kN 或以上的 SLS 推力下运行。进行了各种测试• 风扇测绘。• 助推器应力调查。• 超速认证 (490.3 kN)。• 三重红线块测试的“彩排”。• 1.13 kg 伯德认证/叶片脱落认证。10 发动机及其部件 ([2]) GE-90 涡扇发动机(横截面图)以下是发动机的主要部件 - 1.低压压缩机 (LPC)/助推器3.高压压缩机 (HPC)4. bugavufawenesa.pdf 双圆顶燃烧室5.高压涡轮机 (HPT)6.低压涡轮 (LPT) 11 复合材料风扇 GE90 风扇设计 风扇图 • 22 复合材料宽弦叶片和平台。• 大风扇直径,可实现更高的空气流量。• 风扇齿轮传动 - 降低风扇叶尖速度,从而产生更少的噪音。• 低叶尖速度和压力比,实现安静高效的运行。• 轻质三网盘,便于检查,重量更轻。• 混合(锥形/椭圆形)旋转器,减少核心碎片的摄入。• 风扇压力比 (FPR) 约为 1.60-1.65(暂定)。GE90 风扇叶片 风扇叶片 • 宽弦复合材料风扇 - 高性能、低重量。• 环境阻力 - GE90 风扇材料系统表现出与当前飞机复合材料相同的环境阻力。12 • GE90 风扇复合材料系统与目前在用的风扇复合材料系统类似。• 完全暴露在航空液体中的层压样品通常可保持 95% 的基本性能。• 实际叶片完全受聚氨酯涂层保护。• 不暴露于紫外线辐射。复合材料风扇开发历史• GE90 复合材料叶片受益于 25 年的开发。• 材料、制造和计算方面的进步提供了必要的技术。燃烧室 • 成功的先进军用项目的双圆顶环形燃烧室。• 降低 NOX 排放水平(低至 10 ppm。)。• 降低未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳和烟雾水平。• 提高可操作性。• 长寿命衬套结构。• 圆顶气动热调节功率设置。• 高度重新点火能力 30,000 英尺(9.144 公里),有裕度。14 涡轮机涡轮图 HP 涡轮叶片 - 分别为第 1 级和第 2 级。los baker van a peru book pdf 13 压缩机 压缩机图 第一级 HPC 叶片 •结构类似于成功的 CFM56。•紧凑的发动机结构。•坚固的低纵横比翼型。•减少零件数量。•降低运营成本。•短 LPC/助推器 - 3 个阶段。•LPC 压力比(LPCPR)约为 1.10-1.14(暂定)。•低 LPT 入口温度以增加推力。•10 级 HPC,压力比为 23:1(HPCPR)。•NASA 节能发动机(E3)的放大在测试单元和飞行测试中展示了性能和可操作性。• 高压涡轮机采用了成熟的设计技术。• 6 级 LPT 和 2 级 HPT。• 刚性、简单支撑的转子系统(如 CFM56)可实现动态稳定性。• 仿照成功的 CF6-80 设计而构建的无螺栓组装翼型和罩壳冷却回路。• 从成熟的涡轮机经验中引入薄膜冷却技术。• 多孔涡轮冷却技术 - 冷却效果更佳。• 成功的 CF6-80 设计和被动间隙控制系统功能。• 具有激光钻孔冷却孔图案的第 1 级 HPT 叶片铸件(材料 N5)。• 具有激光钻孔冷却孔图案的第 2 级 HPT 叶片(材料 N5)。• 基于 CFM56 和 CF6-80 设计的模块化喷嘴组件。15 其他特点 ([2]) GE90 与环境 减少排放和烟雾 • 双圆顶燃烧室。• 降低噪音。• 低风扇压力比和大纵横比低压涡轮。• 总体降低任务总燃料消耗 = 降低任务总污染物。• 推力与核心流量比更高。GE90 燃烧室提供更好的可操作性,同时降低排放水平 • 双环形燃烧室。• 飞行员圆顶针对可操作性进行了优化 - 主圆顶针对高功率进行了优化。• 减少排放 基于 15 年的 NASA 和先进军用发动机开发。• 全面的 GE90 测试。• 出口温度曲线符合设计意图。• 已验证排放水平。可运输性• 专为标准发动机运输方法而设计。GE90推进器• 比当今的高涵道比涡扇发动机更小 GE90模块化设计• 仅允许更换推进器• 将推进器/喷嘴与风扇定子模块分开• 风扇定子模块保留在主基座或飞机上• 拆卸和更换时间估计少于6小时 16 GE90的未来 ([2]) 推力增长GE90组件的尺寸适合增长。如果市场需要,110,000磅。通过进一步投资,GE90可以产生110,000磅(511千牛)的推力。通用电气打算通过以下方式实现推力增量 - • 376.5千牛风扇认证发动机。B777“B”市场。• 422.3 - 435.6 kN 风扇改进的涡轮机械。18 参考文献 1.• 409 kN 风扇改进的 LPT 材料。增强的 HPT 冷却和第一级叶片 TBC。B777“B”市场。B777 拉伸。• 466.8 kN 风扇带有分离式核心的更高 P/P 风扇。• 511.2 + kN TF带有分离式核心的更高速度和 P/P 风扇。17 结论可以看出,GE90 确实是 90 年代最强大、最高效的商用运输发动机。85086163020.pdf 它还具有足够的推力增长空间,以满足未来的需求。虽然无法获得有关该发动机的确切技术信息,例如其重量、压力比、TIT、巡航推力、sf.c 等。导致本报告中的数据具有不确定性,但与其他发动机的比较清楚地表明,在推力和燃油效率方面,该发动机是独一无二的。