Компания Pratt & Whitney в июне 2013 г. планирует приступить к первым летным испытаниям редукторных турбовентиляторных двигателей PW1100G, которые предназначены для установки на узкофюзеляжных лайнерах Airbus A320neo. Сообщается, что летные испытания двигателей начнутся на одном из двух тестовых самолетов Boeing 747SP.
По мнению экспертов, предстоящие испытания новых двигателей будут играть критическую роль не только в плане оценки их реальной топливной экономичности, но и других не менее важных эксплуатационных параметров. Силовые установки PW1100G будут первыми двигателями нового поколения в своем классе, которые войдут в фазу летных испытаний. Такой двигатель, как CFM Leap-1A, разрабатываемый альянсом компаний General Electric и Snecma, лишь к сентябрю войдет в фазу наземных испытаний, а первые летные испытания этого мотора начнутся в 2014 г.
Многие из авиакомпаний, которые уже заказали лайнеры A320neo, но еще не выбрали силовые установки, будут пристально следить за предстоящими испытаниями. По информации компании Airbus, моторы обеих компаний по своим характеристикам близки друг к другу. На данный момент двигатели Leap-1A были выбраны для 630 заказанных лайнеров A320neo, в то время как PW1100G были выбраны на 590 самолетов. В то же время для 900 заказанных воздушных судов силовые установки еще не выбраны, и предстоящие испытания должны будут определить выбор авиакомпаний.
Специалисты P&W настроены оптимистично, что обусловлено хорошими результатами, продемонстрированными силовыми установками во время наземных испытаний. Напомним, что первые наземные испытания были завершены в Канаде на заводе P&W в начале апреля 2013 г. Двигатели с тягой в 147 кН завершили 120 часов наземных испытаний, которые начались в декабре и завершились 10 апреля акустическими тестами.
По словам руководства P&W, все полученные до настоящего времени результаты вселяют уверенность в разработчиков редукторных двигателей. В частности, президент компании Дейв Хесс говорит, что результаты тестов полностью отвечают ожиданиям инженеров. Первоначально предполагалось, что силовые установки PW1100G будут на 12% экономичнее двигателей CFM56-5B, которые сейчас используются на лайнерах Airbus A320. Теперь же разработчики полагают, что экономия топлива может составить до 16%. По словам Д. Хесса, в плане экономии топлива результаты должны полностью соответствовать заявленному ранее уровню для всех трех платформ, на которых будут использоваться редукторные двигатели P&W. Напомним, что помимо лайнеров A320neo такие силовые установки можно будет увидеть на самолетах Mitsubishi Regional Jet и Bombardier CSeries.
Второй образец двигателя PW1100G в настоящее время проходит испытания конструкции и будет задействован в испытаниях при боковом ветре. Данные испытания позволят оценить характеристики вентилятора двигателя перед тем, как разработчики смогут перейти к тестам других элементов системы низкого давления.
Лопатки вентилятора на двигателях PW1100G представляют собой увеличенную версию лопаток, используемых в силовых установках PW1500G, которые предназначены для лайнеров Bombardier CSeries. Как отмечает Боб Сайя, вице-президент программы Next-Generation Products Family компании P&W, лопатки вентилятора на двигателях PW1500G зарекомендовали себя с наилучшей стороны.
Третий опытный двигатель PW1100G будет задействован в испытаниях каскада высокого давления в следующем месяце, тогда как четвертый двигатель будет использоваться для проведения ресурсных испытаний. Как ожидают разработчики, все четыре двигателя за время тестов должны будут отработать порядка тысячи часов в преддверии начала сертификационных испытаний.
Тем временем компания P&W поставила первые четыре серийных двигателя PW1500G авиастроительному концерну Bombardier, два из которых уже установлены на опытном лайнере CSeries, на котором в ближайшем времени будет произведен запуск электропитания. Сообщается, что первый полет лайнера CSeries должен состояться в июне месяце текущего года. Пятая силовая установка проходит испытания на заводе P&W в Канаде, тогда как еще четыре двигателя находятся на сборочной линии.
Инженеры P&W продолжают работу над программой испытаний двигателей семейства PW1200G, которые предназначены для установки на самолетах Mitsubishi Regional Jet. По словам руководства компании P&W, данные силовые установки уже практически готовы к началу процедуры сертификации.
Не менее интересные изменения происходят и в сегменте авиадвигателей для новых широкофюзеляжных самолетов. Недавний выбор корпорации Boeing силовых установок General Electric GE9X для трех вариантов будущего авиалайнера 777X ознаменовал собой начало пятилетней кампании по разработке нового продукта для одной из ведущих моторостроительных компаний мира.
Согласно предварительным планам GE сертификация силовых установок GE9X намечена на май 2018 г. У всех двигателей будет один общий газогенератор, тогда как основные отличия предлагаемых моторов будут заключаться в их конечных характеристиках. Так, для авиалайнеров 777-9X предлагаются двигатели с тягой в 445 кН, тогда как самолеты 777-8X будут оснащаться силовыми установками с тягой в 400 кН. Также предусмотрен третий вариант двигателя GE9X для авиалайнера Boeing 777-8LX, который будет отличаться от других моделей увеличенной дальностью полета.
Составленный GE график разработки новых силовых установок косвенно указывает на то, что запуск в эксплуатацию лайнеров 777X состоится не раньше середины 2019 г., поскольку обычно с момента сертификации двигателя до момента окончания программы сертификации воздушного судна проходит около одного года. Кроме того, неопределенность с характеристиками моторов GE9X, предназначенных для модели 777-8LX (с дальностью полета 17550 км), говорит о том, что разработка данного самолета пока что находится в долгосрочных планах компании Boeing.
Маркетологи и инженеры Boeing пока что прорабатывают все оставшиеся нюансы проекта 777X перед тем, как данная программа будет представлена на рассмотрение руководство американской авиастроительной корпорации, которое примет окончательное решение об официальном запуске этого проекта. В настоящее время GE является официальным партнером Boeing в качестве поставщика двигателей для самолетов 777X на этапе проектирования.
Представители Boeing отмечают, что сейчас компания проводит многочисленные переговоры с потенциальными заказчиками новых самолетов. На данный момент никаких твердых графиков и даты запуска проекта неизвестно, поэтому ориентировочно в Boeing озвучивают момент запуска в эксплуатацию нового лайнера к концу текущего десятилетия.
Двигатели GE9X входят в число трех ключевых особенностей лайнеров 777X наряду с новым композитным крылом и удлиненным фюзеляжем. Все эти изменения, в конечном счете, должны привести к повышению эффективности и конкурентоспособности самолетов 777-й серии, которым придется столкнуться с сильной конкуренцией со стороны лайнеров Airbus A350-900 и A350-1000, которые в скором времени появятся на рынке.
Инженеры General Electric в сентябре представили предварительную конфигурацию нового двигателя GE9X, которая предполагала наличие вентилятора диаметром 3,28 м. Весной текущего года сообщалось о том, что диаметр вентилятора будет увеличен до 3,35 м. Правда, представители General Electric в беседе с журналистами отметили, что диаметр вентилятора будет равен 3,34 м.
В GE отмечают, что Boeing решила использовать двигатели с увеличенным диаметром вентилятора, что позволит повысить мощность силовых установок. Также ожидается незначительное увеличение размеров газогенератора.
Использование вентилятора с увеличенным диаметров приведет к повышению степени двухконтурности двигателя до 10,3:1, что на 14% выше по сравнению с моторами GE90-115B (степень двухконтурности - 9:1), которые в настоящее время устанавливаются на самолетах Boeing 777-300ER.
Увеличение степени двухконтурности - это один из главных факторов, который обеспечит двигателям GE9X снижение расхода топлива на 10% по сравнению с моторами GE90-115B. Помимо этого конструкторы GE разрабатывают ряд других новшеств, которые позволят снизить массу двигателя и улучшить его топливную экономичность.
Снижение массы двигателя обусловлено рядом изменений, включая применение композитных лопаток и кожуха вентилятора. Эти новшества были апробированы компанией GE на силовых установках семейства GEnx. В конструкции вентилятора двигателя GE9X будет всего лишь 16 лопаток, то есть на шесть лопаток меньше по сравнению с моторами GE90-115B.
Диаметр вентилятора двигателя GE9X будет на 0,51 м шире по сравнению с моторами GEnx-1B, а значит, кожух вентилятора должен быть спроектирован таким образом, чтобы выдерживать более высокие ударные нагрузки в случае поломок лопаток вентилятора.
Другим шагом, направленным на снижение общей массы двигателя, является использование термически закаленных композитных материалов на основе керамической матрицы в новых элементах двигателя. Данные материалы уже используются GE в конструкции корпуса первого каскада турбины высокого давления двигателей семейства Leap-X, которые разрабатываются консорциумом CFM International.
В двигателях GE9X использование композитных материалов на основе керамической матрицы будет расширено. В частности, такие материалы будут задействованы при изготовлении внутреннего и внешнего покрытия камеры сгорания, сопла первой и второй ступени турбины, а также лопатки второй ступени турбины. Использование таких материалов также поможет конструкторам справиться с высокими температурами, возникающими в результате работы двигателя.
Необходимо подчеркнуть, что двигатели GE9X будут обладать достаточно высокой степенью сжатия. Так, например, килограмм воздуха проходящий через вентилятор в итоге будет сжат до такой степени, что его вес увеличится до 61 кг к тому моменту, когда он попадет в камеру сгорания. Таким образом, суммарная степень повышения давления в двигателе будет составлять 61:1. Среднее значение данного показателя по отрасли в настоящее время составляет 50:1, тогда как степень повышения давления двигателей GE90 была равна 40:1. Тот же килограмм воздуха, выходящий из вентилятора и попадающий в первую ступень компрессора будет весить 27 кг к тому моменту, когда он доберется до 11 ступени компрессора. Таким образом, степень повышения давления в компрессоре силовой установки GE9X будет составлять 27:1. Это также достаточно высокое значение по сравнению с современными двигателями, степень повышения давления в компрессорах которых составляет 24:1.
Увеличение степени повышения давления приведет и к росту рабочей температуры в компрессоре. Использование композитных материалов на основе керамической матрицы в конструкции камеры сгорания позволит уменьшить степень охлаждения данного элемента. По словам инженеров General Electric, на выходе из 11-й ступени компрессора мотора GE9X температура воздуха будет на 26,7 градусов Цельсия больше, чем на той же самой ступени двигателя GEnx. Такое обстоятельство вынуждает GE использовать при производстве своих силовых установок четвертое поколение металлических сплавов, которые предназначены для высокотемпературных условий.
Все передовые технологии, задействованные при производстве компрессора, будут протестированы компанией GE в июле-августе текущего года. В середине 2015 г. ожидаются испытания всего газогенератора. А испытания непосредственно самой силовой установки должны будут начаться в середине 2016 г.
Артур Нургалеев
Обзор подготовлен по материалам Aviation Week и Flightglobal.
