GEnx发动机的故事

本文介绍了通用电气公司的Genx发动机及其维护特性。 

 

通用电气公司的GEnx发动机有两种型号:GEnx-1B发动机为波音787系列飞机提供动力, GEnx-2B发动机则为747-8飞机提供动力。GEnx-1B发动机的测试开始于2006年3月,GEnx-2B发动机的测试则开始于2008年。到2010年1月,GEnx项目已经经过了7,800小时,以及10,500个循环测试。这包括在GE 747空中实验飞行器上进行的飞行测试,两种发动机都进行了超过130次飞行,总计超过700小时的飞行数。GEnx-1B的认证工作从2008年3月开始,而GEnx-2B的认证则是计划今年进行。

这两款发动机拥有相同的内核,不过仍然具有型号与型号之间的差别。GEnx–1B发动机的扇叶直径为111英寸,产生的推力为70,000磅,GEnx-2B的扇叶直径为104英寸能产生67, 000磅的推力。另外一个区别是,之前放气系统的功能,如今在波音787上则是使用了GEnx-1B上启动发动机所产生的电力来执行。但这一特性在GEnx-2B上则是不具备。
GEnx发动机是专为目前通用电气公司CF6-80C2发动机市场所研发的,后者运行于当今大多数宽体喷气式客机。通用电气表示,新的发动机与CF6-80C2发动机相比拥有多项优势,例如排烟温度(exhaust gas temperature)的保留增进了35%,GEnx零配件数量少30%,在翼时间长30%,而且噪音也要小30%。另外,与装配CF6-80C2发动机的波音767相比,装配GEnx发动机的飞机其噪音污染面积要小50%。

GEnx的项目经理Tom Walker谈到了这种发动机所使用的一些技术。Walker说:“GEnx与GE90-115B使用了相同的基础构架,不过拥有更多的新特性。”例如,GEnx使用了双转子设计以及360度的压缩机箱。Walker解释说,新特性还包括了第三代复合材料风机叶片,新的复合材料叶片罩,第二代3D翼型,新的TAPS燃烧室,相反旋转的高压和低压涡轮机以及先进的发动机诊断系统。此外,新的发动机拥有新的金属合金、涂层以及冷却技术,这延长了发动机及零部件的寿命。

更多复合材料发动机部件

当发动机的尺寸变得越来越大,扇片的尺寸也跟着同样在变大,而且它们会变得越来越重。GEnx的叶片使用的是复合材料,因此扇片的密度可以更小,重量就则会更轻。宽弦复合材料叶片在边缘处使用了钛制材料进行保护,以避免撞击造成的损失。GEnx使用的扇叶数为18片,GE90-115B与CF6-80C2的扇叶书分别为22和36片。这也降低了发动机的总体重量。通用公司表示发动机叶片基本上是无需维护的。

发动机叶片罩使用的是由纤维编织的复合材料。新复合材料叶片罩的密度更高,抗损伤、抗疲劳、抗高温和腐蚀。发动机使用复合材料后每个重量减少了152千克。

Walker说:“HPC(高压压缩机)的压缩比例为23:1,是全行业中最高的。”另外,该发动机还拥有一个TAPS燃烧室,可以让燃油跟空气的结合物在较低的温度下燃烧。这将减少氧化氮物质、一氧化碳、未燃碳氢及烟雾的产生。峰值温度变化的降低将可以延长燃烧室衬套以及涡轮机部件的寿命。通用电气表示,采用反向旋转的高压压缩机及低压压缩机与采用单转向涡轮机相比,效率更高。

环保优势

采用双GEnx发动机的飞机会因为复合材料的使用而减轻362千克的重量,这直接影响到了燃油消耗率,这也意味着飞行距离会更远,或者更大的装载量。有毒NOx气体的排放减少了大约40%到50%,更少的扇片及更低的风扇转速让发动机更为安静。

 关于维修


为了减少异物造成的损伤及叶片侵蚀,GEnx发动机自身的设计就可以将大多数进入叶片的异物引至旁通空气流。

发动机支撑螺栓的设计更容易接近,方便了发动机的移除和更换。GEnx发动机本身的全面诊断能力为维护小组提供了解决问题的重要数据,最终即能帮助他们进行及时和快速的维修。该系统能提供许多数据,例如燃油系统趋势及故障隔离、轴承退化趋势、润滑油过滤器置换预测、启动及点火系统退化、气体通道异常现象等等。

Walker介绍说:“在建模阶段我们就考虑到了发动机的维护。”发动机的模块化设计业意味着当需要对推进器进行大规模维修时,风机装配可以从推进器上拆卸下来,然后推进器可以送到维修站进行仔细维修,叶片则可以重新投入使用,安装在另一个推进器上。

到目前为止,通用电气为GEnx研发了80套独立的维修程序,重点是外场维护和模块级别的维护。而通用电气目前正在研发另外85个维护程序,其重点则是零部件级别的维护。

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