Le moteur le plus insolite créé par Rolls-Royce. Problèmes de Dreamliner avec les moteurs Rolls Royce

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Depuis plus de deux décennies, Rolls-Royce fabrique des moteurs puissants pour les gros porteurs basés sur une conception unifiée à trois arbres. Cependant, l'avenir de la technologie des moteurs réside dans des groupes motopropulseurs de ventilateur plus grands et des générateurs de gaz plus petits, et Rolls-Royce doit trouver des moyens de combiner sa formule à succès avec de nouvelles technologies pour créer des moteurs plus efficaces.

Actuellement, la plupart des efforts de Rolls-Royce se concentrent sur le développement des moteurs Trent XWB pour l'Airbus A350 et la nouvelle version de la famille de moteurs Trent 1000 TEN, destinée à être installée sur les Boeing 787. Cependant, la société ne s'arrête pas là. , et dans un avenir proche, comme suit À partir de la feuille de route présentée, Rolls-Royce développera de nouveaux moteurs qui entreront en service à partir de 2020.

Les plans ambitieux des Britanniques se concentrent sur un développement en deux étapes d'un schéma à trois arbres, qui permettra à Rolls-Royce de prendre une nouvelle position dans le segment des centrales électriques pour avions de ligne à gros porteurs. L'avantage de la nouvelle technologie est qu'elle peut être mise à l'échelle afin que Rolls-Royce puisse développer une plate-forme pour les moteurs de taille moyenne, avec un retour concomitant sur le marché des avions à fuselage étroit. De plus, l'entreprise a l'intention d'étendre l'utilisation des matériaux composites dans de nouveaux domaines tels que les aubes et les carters de soufflantes. Selon la feuille de route, Rolls-Royce développera des turbosoufflantes à engrenages dans la phase 2. La poursuite du développement stratégique de l'entreprise sera basée sur les technologies de moteurs à rotor ouvert.

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Airbus A380-861 avec moteurs GP7270.

À la fin des années 90, les plus grandes sociétés de fabrication d'avions au monde, Boeing et Airbus, évaluant l'état et les opportunités du marché des équipements aéronautiques, ont été sérieusement intriguées par la question de la création d'un avion VLCT (Très Grand Transport Commercial) . Il était censé être, tout d'abord, un avion avec une capacité de passagers accrue (environ 600 à 800 sièges).

Le programme des avionneurs américains s'appelait Boeing-747X. Dans cette perspective, les avions 747-500X, -600X et 700X ont été supposés avec une partie agrandie "en bosse" du fuselage, plus grande que celle de leur prédécesseur Boeing-747-400.

Exemple d'agencement de Boeing 747-500X et 747-600X.

Cependant, ces plans ont été contrecarrés par la crise financière asiatique de 1997-2000. Ensuite, Boeing a décidé que les perspectives de marché dans la direction choisie étaient trop vagues (principalement le manque de demande préliminaire des compagnies aériennes), et le projet 747X a été écourté.

Ayant perdu son principal concurrent et acquérant ainsi une certaine liberté d'action, Airbus poursuit les travaux entamés en juin 1994 pour créer son propre concept d'avion VLCT.

Dans le même temps, afin d'augmenter encore la compétitivité du nouveau projet, un cap a été pris pour réduire les coûts d'exploitation de 15 à 20% par rapport aux Boeing 747-400 du concurrent déjà en service. De plus, une telle option d'aménagement a été choisie de manière constructive, ce qui a fourni une capacité de passagers beaucoup plus importante, y compris par rapport au 400e Boeing.

Boeing 747-400.

En décembre 2000, le programme, alors appelé A3XX, est lancé. Son résultat a été le plus grand avion de transport de passagers au monde, l'Airbus A380-800 (853 passagers dans une version à classe unique), un avion à double pont à large fuselage largement connu dans le monde aujourd'hui, qui a ensuite reçu le nom semi-officiel de Super Jumbo.

En tant que centrale électrique sur le nouvel Airbus, il était initialement prévu d'utiliser le moteur Trente 900, juste à ce moment-là était en cours de développement dans la multinationale britannique Groupe Rolls-Royce plc.

Rolls-Royce Trent est une famille de turbosoufflantes, du nom de la rivière Trent, l'une des principales rivières du Royaume-Uni. L'une des options pour traduire le nom de la rivière de l'ancienne langue celtique signifie quelque chose comme "une inondation rapide". Une certaine logique par rapport à un puissant moteur à jet d'air est visible :-).

Il est curieux que Rolls-Royce ait déjà utilisé ce nom lors de la création de nouveaux modèles de moteurs. Ainsi, par exemple, il a été reçu par la première Rolls-Royce RB.50 Trent au monde, qui a été testée sur un avion Gloster Meteor (dans la variante Gloster G.41A Meteor F.Mk.1 (EE227)).

Le premier turbopropulseur au monde Rolls-Royce RB.50 Trent (musée)

Gloster Météore E227.

Plus tard, le premier moteur de dérivation Rolls-Royce, également fabriqué selon le schéma à trois arbres Rolls-Royce RB.203 Trent, a acquis le même nom. Il avait un taux de contournement de trois. C'était un développement indépendant basé sur le moteur Rolls Royce Turbomeca Adour, qui était le produit de l'interaction des firmes Rolls-Royce et Turboméca et installé sur des avions militaires SEPECAT Jaguar et Faucon Hawker Sideley.

Chasseur-bombardier de l'Armée de l'Air française Sepecat Jaguar.

Ce moteur était destiné à remplacer la famille Rolls-Royce Spey à faible taux de dérivation existante (RB.163/168/183 Spey, soit dit en passant, est aussi le nom de la rivière), installé sur les avions civils et militaires dans les années 60. Cependant, il n'est pas entré dans la série, mais a servi de base à la création d'une nouvelle famille de moteurs Rolls-Royse RB211.

La Rolls-Royse RB211 est devenue un moteur à double flux commercial grand public. Ce n'était pas facile à créer, l'entreprise a rencontré divers problèmes techniques insolubles dans le cadre de son travail. En conséquence, les coûts prévus se sont avérés beaucoup plus élevés que prévu, le coût final du moteur a également augmenté et le projet, avec la société de conception, s'est retrouvé en crise.

En janvier 1971, Rolls-Royse se déclare en faillite. Pour maintenir à flot le programme national L-1011 Tristar, pour lequel le moteur RB211 était le seul prévu, le gouvernement britannique a nationalisé l'entreprise et a autorisé la poursuite des travaux sur le moteur.

Doublure L-1011 Tristar.

Moteurs RB211 sur l'aile d'un Boeing 747-300.

Et bien que l'avion L-1011 Tristar n'ait pas pu supporter la concurrence et que sa production ait été interrompue au 250e exemplaire, les compagnies aériennes en exploitation ont aimé le moteur RB211 et ont continué à être exploitées sur les Boeing 747/757/767 dans leurs différentes versions. Un fonctionnement assez réussi se poursuit à ce jour, et le moteur RB211 lui-même dans les années 1990 a servi de base à la création d'une nouvelle gamme de moteurs - Rolls-Royse Trent.

Avec la généralisation du moteur RB211 dans l'aviation commerciale, la division aviation de Rolls-Royse (alors entreprise publique) devient un acteur majeur sur le marché des moteurs d'avions et prend la troisième place après GE Aviation et Pratt & Whitney.

Pour maintenir sa position actuelle et continuer à conquérir le marché des moteurs, les spécialistes de Rolls-Royse ont choisi la voie de la création d'un nouveau moteur qui répond aux exigences modernes et convient à presque tous les avions de ligne ou de transport long-courriers.

Et pour réduire les coûts (qui étaient désormais étroitement contrôlés par le gouvernement) pour la recherche et le développement, le concept de conception déjà bien établi du moteur RB211, fabriqué selon schéma à trois arbres.

Ainsi fut le début de la gamme de moteurs Rolls-Royse Trent. Le premier moteur de cette famille, le Trent 600, était destiné à être installé dans un avion. McDonnell Douglas MD-11 pour les compagnies aériennes britanniques British Caledonian et Air Europe. Cependant, la première société a été acquise par British Airways, qui a annulé la commande du MD-11, et la seconde a "en toute sécurité" cessé d'exister au début des années 90.

Le Trent 600 est resté sans clients et n'a jamais quitté le rang de moteur de démonstration du programme Trent. Tous les efforts de la société ont été dirigés vers le développement de la prochaine modification de la famille - Trent 700 pour l'Airbus A330.

Ce moteur a été certifié en janvier 1994 et est devenu l'une des options de la motorisation des avions de ligne A330-200/300. Dans le même temps, en mai 1996, la conformité aux normes moteurs est atteinte. OACI ETOPS180.

Avion A330-200 avec moteurs Trent-772B-60.

La modification Trent 800 (877, 895, 892) est utilisée avec succès depuis mai 1995 sur les Boeing-777-200/200ER/300. Sur ce segment, le moteur Rolls-Royse détient 41 % du marché des moteurs. Afin d'améliorer les performances de traction, le diamètre du ventilateur a été augmenté : 2,80 m contre 2,47 m pour le Trent 700.

Moteur Trent 800.

Boeing-777/258ER avec moteurs Trent 895.

Depuis 2000, la variante Trent 500 est installée sur le paquebot ultra-long A340-500 (553), ainsi que sur la modification A340-600.

Avion A340-642 avec moteurs Trent 500.

Dans le cadre du développement par Boeing de variantes B777x à portée étendue, Rolls-Royse a développé une modification améliorée du moteur Trent 800, appelée 8104, avec son développement ultérieur dans la variante 8115. Le moteur a été calculé pour un niveau de poussée jusqu'à 100 000 lbf avec la possibilité supplémentaire de franchir ce seuil symbolique et de le porter à 110 000 lbf.

Sur cette modification, les derniers développements innovants dans le domaine de la construction de moteurs commerciaux ont été utilisés, en particulier, un ventilateur avec lames en titane à corde large, qui ont un profil spécial de ventilateur à larges cordes balayées, ce qui vous permet d'obtenir le maximum (à ce stade) de retour du ventilateur en termes d'efficacité, de réduction de poids et de bruit. Rolls-Royse a été un pionnier dans ces développements et les réalise depuis les années 1970.

Cependant, le Trent 8104 est resté un démonstrateur. La concurrence a fait son travail. Boeing a reçu plus de 500 millions de dollars de GE Aviation pour développer le programme 777x avec la condition d'utilisation exclusive des moteurs GE - GE90-110B et GE90-115B. Il est tout à fait clair que la question a été résolue en faveur de General Electric.

Mais ce qui a été fait, bien sûr, n'a pas été vain. La série Trent est désormais la gamme de moteurs d'aviation commerciale la plus populaire de Rolls-Royce. Tous les derniers développements de l'entreprise ont été incorporés dans les dernières versions de Trent - Rolls-Royce Trente 900, Trent 1000 (pour le Boeing 787 Dreamliner) et Trent XWB (pour le nouvel Airbus 350XWB). L'un des moteurs les plus remarquables de la série était le Rolls-Royce Trent 900.

Ce moteur depuis le début du développement A380 devenu le principal pour la centrale électrique de cet airbus, sa position s'est particulièrement renforcée depuis la formation de commandes massives pour l'avion. En mars 2000, Singapore Airlines, suivie en février 2001 par la compagnie aérienne australienne Qantas, a choisi Trente 900 comme moteur principal des paquebots commandés par eux.

Moteur Trent 900.

La décision de créer un Trent 900 spécifiquement pour l'avion A380 a été adopté en 1996. En mai 2004, le moteur a été testé pour la première fois dans les airs en tant que moteur unique dans un laboratoire de vol basé sur l'avion A340-300. Le certificat européen (EASA) a été reçu en octobre de la même année et en décembre 2006, la certification a été adoptée en Amérique (FAA).

Essai A340 avec moteur Trent 900.

Avion A340 avec moteur d'essai Trent 900.

Déjà en septembre 2007, British Airways, pour ainsi dire, soutenant le constructeur national :-), a décidé de choisir le moteur Trent 900 pour son ensemble d'avions A380 (il y en avait 12 au total). Ainsi, fin 2009, la part de ce moteur dans le parc moteur commandé et produit A380 s'élevait à 52 %.

Comme tout constructeur industriel moderne, notamment un constructeur aéronautique, Rolls-Royce a des partenaires, entre lesquels les risques et les bénéfices sont répartis en fonction de leur participation au capital.

Il n'y en a que six : Honeywell International, qui fabrique des systèmes pneumatiques ; La société italienne Avio S.p.A. , dont la principale prérogative est la boîte de vitesses des unités motrices ; Volvo Aero, impliqué dans la fabrication du carter du compresseur ; Goodrich Corporation - boîtier de ventilateur et systèmes de capteurs ; Entreprise italienne Industria de Turbo Propulsores S.A., engagé dans la production de turbines basse pression ; Hamilton Sundstrand - dispositifs de contrôle électronique du moteur.

Trente 900- trois arbres avec un grand taux de dérivation (8,7-8,5). On pense que la production et le fonctionnement d'un tel moteur peuvent être plus difficiles que les moteurs conventionnels turboréacteur à double arbre, cependant, en cours de fonctionnement, un tel moteur est plus stable et plus stable.

Schéma du moteur Trent 900.

Trois arbres signifie la présence d'un générateur de gaz avec trois unités axiales mécaniquement indépendantes. Cela donne une certaine flexibilité dans la conception et permet de choisir différentes combinaisons de réglages initiaux, tout en obtenant différents paramètres de sortie pour différents moteurs, malgré la similitude externe de la conception.

Configuration du moteur à trois arbres.

De plus, des arbres plus courts et donc plus rigides dans la version à trois arbres permettent de maintenir plus précisément les vitesses d'écoulement optimales autour des aubes, augmentant ainsi l'efficacité du générateur de gaz, à la marge de son fonctionnement stable et ininterrompu. En conséquence, le poids et les dimensions du moteur sont réduits.

Différences de taille des turboréacteurs à deux et trois arbres.

Par conséquent, Rolls-Royce utilise la conception à trois arbres sur tous les moteurs commerciaux, ce qui donne toute une série de moteurs avec la même disposition, mais des tailles et des caractéristiques de traction différentes.

Moteur Trente 900 a hérité d'un nombre important de solutions technologiques avancées de son prédécesseur, le modèle de démonstration Trent 8104. En particulier, un ventilateur de grand diamètre (2,95 m) avec pales à corde large(24 pièces) d'une forme spéciale de flèche de sabre. Les pales sont, pour ainsi dire, pliées du côté opposé à la rotation (très similaire à l'aile balayée d'un avion).

Lorsque le moteur tourne, ils se déplacent à une vitesse circonférentielle pouvant atteindre 1730 km/h, ce qui est bien supérieur à la vitesse du son. Grâce aux pales d'une configuration spécifique, le ventilateur fonctionne assez efficacement et silencieusement à de telles vitesses (l'un des principaux paramètres réglementaires-exigences pour les opérateurs A380), d'autant plus que la vitesse d'écoulement à l'entrée du moteur, même en mode décollage, est relativement faible. Dans le même temps, sa poussée est supérieure à celle d'un ventilateur similaire de la forme habituelle.

Ventilateur moteur Trent 900.

Sa masse totale est inférieure de près de 15% à la masse des ventilateurs à corde large des moteurs des types précédents. La raison principale en est encore une fois dans les pales du ventilateur. Ils sont en alliage de titane, creux à l'intérieur et trempés selon le principe Fermes Warren(Warren girder - treillis de triangles équilatéraux). Cela les rend solides, rigides et légers à la fois.

Les tentatives de fabrication d'aubes de ventilateur à partir de matériaux composites sur ce moteur ont échoué. Il n'a pas réussi les tests de test pour les oiseaux entrant dans le ventilateur.

Fait intéressant, le fournisseur de titane pour les moteurs Rolls-Royce (comme d'ailleurs pour la plupart des équipements aéronautiques produits dans le monde) est la société russe VSMPO-Avisma.

Les aubes de turbine sont utilisées comme monolithiques monocristallin, et creux avec des canaux et des trous pour un refroidissement efficace de l'air par film convectif.

Les composants chargés de chaleur, tels que les éléments de la chambre de combustion, la tuyère et les aubes de turbine sont protégés par une protection spéciale revêtement antithermique (thermal-barrier coating ou TVS) réduisant considérablement le transfert de chaleur.

Lors du profilage du trajet gaz-air du générateur de gaz, une unité similaire éprouvée du moteur Trent 500 a été prise comme base.

Principaux composants du moteur :

ventilateur à un étage, compresseur intermédiaire à huit étages, compresseur haute pression à six étages.

La chambre de combustion est annulaire avec 24 injecteurs de carburant (buses), du type dit Tiled Phase 5 (nom propre Rolls-Royse). Ce type de chambre est utilisé sur les moteurs Trent 500/800/900/1000. En termes de quantité d'émissions nocives, il répond aux exigences du CAEP 8 avec une large marge.

Chambre de combustion phase 5.

Exemple de chambre de combustion (pour Trent 500, idem pour Trent 900)

Une telle chambre de combustion présente un certain type de conception lamellaire des parois du tube à flamme (combusteur en mosaïque), qui, en combinaison avec un revêtement antithermique (FA), améliore considérablement leur refroidissement et leur isolation de la zone à ultra-haute température. De plus, il a une zone de combustion courte et, en plus d'une efficacité thermique élevée, a un niveau d'émissions de NOx nettement réduit.

Turbine Trente 900 se compose également de trois parties indépendantes. Il s'agit d'une turbine haute pression à un étage, d'une turbine intermédiaire à un étage et d'une turbine basse pression à cinq étages faisant tourner un ventilateur.

Chargement d'un Trent 900 dans un avion.

De plus, le moteur, comme presque tous les turboréacteurs modernes, a conception modulaire, ce qui facilite grandement (et réduit le coût de) sa fabrication, son fonctionnement et sa réparation.

Comme avantage du moteur, non seulement sa conception modulaire est présentée, mais également la possibilité de transport sous forme assemblée dans la soute d'un avion de transport Boeing-747.

Les principaux modules de la conception Trent 900.

Modules moteur Trent 900.

Module 01 . Compresseur basse pression ou rotor de ventilateur. Ce rotor, ainsi que le disque de ventilateur qui y est monté, est entraîné en rotation par une turbine basse pression. Le disque a des rainures en queue d'aronde dans lesquelles les pales du ventilateur sont installées. Dans les moteurs de la série Trent, leur nombre varie de 26 à 20. Le nombre minimum (20) pour le Trent 1000, pour le Trent 900 est de 24. Les pales peuvent être remplacées sans démonter le moteur de l'avion.

Module 02 . compresseur intermédiaire. La conception est assemblée à partir de disques et de lames en forme de tambour. Sur le dernier modèle de la ligne Trent (XWB), des blisks sont appliqués dans ce module, mais ils ne le sont pas encore dans le 900e.

Module 03. Carter intérieur du compresseur intermédiaire. Il est situé entre le compresseur intermédiaire et le compresseur haute pression. Les roulements de tous les rotors sont montés à l'intérieur. Il a des crémaillères creuses, dans lesquelles passent les principales canalisations d'huile et d'air, ainsi que l'axe de l'entraînement de la boîte de vitesses.

Module 04 . Nœud (système) de haute pression. Il se compose de carters internes, d'un compresseur haute pression, d'une chambre de combustion et d'une turbine haute pression. Sur les moteurs Trent 500/700/800, le rotor de ce système tourne dans le même sens que les deux autres rotors. A partir du moteur Trente 900 cette rotation est changée en opposé, ce qui permet d'augmenter considérablement le rendement de l'ensemble turbine dans son ensemble.

Modules moteur Trent 900.

Module 05 . turbine intermédiaire. Il se compose d'un carter de turbine, d'un disque, d'aubes de travail, d'aubes de tuyère et de paliers de la turbine intermédiaire et de la turbine haute pression. Des dispositifs de buse sont montés dans le boîtier. Dans les aubes de l'appareil à tuyères du 1er étage de la turbine basse pression, des thermocouples sont montés pour mesurer la température des gaz.

Module 06 . Boîte de vitesses à grande vitesse (HSGB). Situé sur le boîtier du compresseur basse pression (et du ventilateur) et entraîné à partir d'un boîtier intérieur situé dans le boîtier intérieur. Il s'agit d'un entraînement pour pompes, à la fois pour aéronefs et pour moteurs et générateurs d'électricité pour aéronefs. Fournit des vitesses d'entraînement supérieures à 15 000 tr/min.

Module 07 . Logement pour compresseur basse pression et ventilateur. Le plus grand (en taille) des modules de moteur. Il est formé de 2 surfaces cylindriques et d'une couronne d'aubes directrices de sortie. La partie avant sert de logement pour le ventilateur. Les deux parties cylindriques sont équipées de coussinets spéciaux absorbant le bruit pour réduire le bruit du moteur.

Module 08 . Turbine basse pression. Des disques boulonnés spéciaux forment le rotor de la turbine. Il fait tourner un ventilateur à travers un arbre à basse pression, tout en fournissant une puissance d'au moins 80 000 ch, qui peut être approximativement égale à la puissance d'un millier de voitures familiales.

Utilisé pour le contrôle automatique du moteur système électronique numérique fabriqué par Hamilton Sundstrand. De plus, pour la première fois sur la ligne Trent, un système de surveillance continue rapide de l'état du moteur a été utilisé. Surveillance de la santé du moteur (EHM).

L'emplacement du moteur sur l'A380 est très pratique en termes de maintenabilité. Le moteur est entièrement « révélé » pour fournir une approche pratique de presque tous les points de sa surface extérieure.

Moteur Trent 900 sous l'aile de l'A380.

Trent 900. Moteur révélé.

Principales options de moteur certifiées à ce jour.

Trente 970B-84 d'une poussée de 78 304 lbf (348,31 kN) sont installés sur l'avion A380-841 (le chiffre « 4 » est le code moteur Trente 900) et sont utilisés par Singapore Airlines Limited, Deutsche Lufthansa, China Southern Airlines Company Limited, Malaysia Airlines et Thai Airways International Public Company Limited.

Trente 972B-84 avec une poussée de 80 213 lbf (356,81 kN). Cette variante à poussée étendue du moteur 970 est utilisée sur l'avion Qantas A380-842.

De plus, deux autres options de moteur avec une poussée encore plus grande ont été développées.

Trente 977B-84 conçu pour la version cargo du Super Jumbo - A380F et a une poussée de 83 835 lbf (372,92 kN).

Trente 980-84- pour la version avancée de l'A380-900 (A380-941) avec une capacité d'emport, une capacité en passagers et une autonomie de vol accrues. La poussée de cette variante de moteur est de 84 098 lbf (374,09 kN).

Cependant, alors que les deux versions de l'avion ne sont pas prévues pour la sortie.

Moteur Trent 900 sous l'aile d'un A380.

Un moteur Trent 970 sous l'aile d'un A380-841 de British Airways.

Comme déjà mentionné, dès le début de la conception de l'avion A380 le moteur Trent 900 était considéré comme le moteur principal de sa centrale électrique, mais ce n'était pas le seul qui restait. Airbus a abandonné un concurrent dans le programme d'avions VLCT lorsque Boeing a abandonné son projet 747X, mais le moteur du projet est resté.

En effet, pour son développement, une alliance de deux géants de la construction de moteurs d'avions GE-Aviation et Pratt & Whitney a été spécialement formée (dans le cadre de United Technologies Corporation (UTC)). Abréviation EA-Engine Alliance.

EA a été créée en août 1996 pour développer, fabriquer, commercialiser et commercialiser une nouvelle gamme de moteurs VLCT sur une base 50/50. À cette époque, ces sociétés ne disposaient pas de moteurs présentant un ensemble de caractéristiques nécessaires (y compris une poussée de l'ordre de 70 000 à 85 000 lb (311 à 378 kN)).

Prévoyant la demande mondiale dans ce segment de marché, les experts ont déterminé que cela pourrait ne pas suffire à couvrir les coûts éventuels de développement d'une nouvelle gamme de moteurs (environ 1 milliard de dollars). Cependant, la clientèle existante et la demande potentielle n'étaient pas encore si petites qu'elles pouvaient être complètement ignorées.

Dans ce cas, il serait tout à fait logique de former une joint-venture pour obtenir un résultat mutuellement bénéfique. Sinon, ces entreprises ne pourraient être que des concurrents coriaces. La société a été créée. Le moteur a reçu le nom de travail GP7000.

Schéma de principe du moteur GP7000.

Cependant, en raison des circonstances déjà décrites, il a perdu l'objet de son installation. Mais, ayant de bonnes données, le projet promettait de devenir prometteur, et il a été décidé de le ré-optimiser pour l'avion A3XX, qui a été créé juste à ce moment-là dans le cadre du même programme, qui est devenu plus tard un avion de ligne. A380.

Airbus a soutenu EA dans ses recherches. Premièrement, de 1998 à 2000, selon des accords privés, et à partir du 19 décembre 2000, date du lancement officiel du programme de développement et de production de l'A380, le moteur GP7000 est également devenu officiellement le deuxième moteur possible pour la centrale de cet avion, en plus à Trente 900. La gamme de moteurs de l'A380 a été baptisée GP7200.

Ce moteur s'installe encore plus solidement dans sa nouvelle position le 19 mai 2001, lorsqu'Air France, lors de la commande de ses 10 premiers A380-800, choisit GP7270.

Dans le développement et la production en commun d'une gamme de moteurs GP7200 outre les principaux créateurs de l'Engine Alliance GE-Aviation et Pratt & Whitney, d'autres avionneurs européens participent également. Il s'agit du français SNECMA (générateur de gaz), de l'allemand MTU Aero Engines (ensembles turbine basse pression et carter de turbine) et du belge Techspace Aero S.A. (compresseur basse pression, paliers et disque de ventilateur).

Les essais au sol du premier moteur de la gamme GP7200 ont déjà commencé en avril 2004 et, en décembre, le premier vol a été effectué, au cours duquel le moteur d'essai a été installé sur un laboratoire volant basé sur le Boeing-747. Certifié FAA GP7200 pour un usage commercial en janvier 2006.

Le 25 août 2006 en France, à Toulouse, le premier vol d'essai a été effectué A380équipé de nouveaux moteurs. En décembre 2007, un certificat de type a été obtenu pour l'utilisation du moteur GP7200 sur l'A380.

En conséquence, il s'est avéré GP7200 avec un taux de dérivation de 8,7. Il dispose d'un ventilateur à un étage, d'un compresseur basse pression à cinq étages, d'un compresseur haute pression à neuf étages, d'une chambre de combustion annulaire à faibles émissions, d'une turbine haute pression à deux étages et d'un compresseur basse pression à six étages. turbine à pression.

L'un des principes fondamentaux du rapprochement de GE et P&W en une seule alliance était d'utiliser les développements prometteurs existants des deux entreprises pour créer un nouveau moteur. C'est cette direction qui a été prise comme principale.

Moteur GE90-115B.

Moteur PW4084.

Moteur GP7200.

Ainsi, le moteur de GE Aviation GE90-110B / 115B a servi de base au développement du générateur de gaz GP7200, et le moteur de la série Pratt & Whitney pour le ventilateur et l'ensemble du système basse pression PW4000-112(famille avec ventilateur de 112 pouces (2,8 m) de diamètre) PW4084/84D . Ces deux moteurs étaient destinés aux avions de la série Boeing-777 et répondaient aux normes ETOPS-240.

De plus, certains développements appliqués sur les moteurs et moteurs de la série CF6 ont été utilisés. Et bien sûr, de nombreuses réalisations avancées de la construction de moteurs modernes ont trouvé leur place dans la conception du nouveau moteur.

Schéma de principe du moteur GP7200.

1.Ventilateur(basé sur la conception du ventilateur du moteur PW4084) possède 24 pales en alliage de titane. Les lames sont creuses, durcies dans un type treillis. Leur forme aérodynamique est réalisée à l'aide d'un design 3D. Les pales sont à corde large, balayées vers l'arrière, conçues pour fonctionner à des vitesses supersoniques et basées sur des conditions de bruit minimales.

Les pièces du boîtier et des aubes directrices sont en alliage d'aluminium avec Kevlar pour des raisons de résistance, de légèreté et de faible bruit. Un remplacement assez rapide des pales du ventilateur est assuré sans retirer le moteur de l'aile.

2. La partie débit du compresseur basse pressionégalement réalisé à l'aide de technologies 3D, ce qui augmente la stabilité du compresseur, réduit les pertes et a un effet positif sur la réduction de la consommation de carburant. La conception conjointe du ventilateur et du LPC réduit considérablement la possibilité que de la saleté et de petits corps étrangers pénètrent dans le canal LPC, ce qui augmente la fiabilité et la durée de vie du moteur.

Compresseur haute pression à 3,9 étages. Fabriqué sur la base du compresseur GE-90-110B. Les technologies 3D sont également appliquées ici, ce qui augmente également l'efficacité et la possibilité d'un fonctionnement ininterrompu du compresseur. La roue du premier étage est réalisée sous la forme d'un disque aubagé. Les pales sont à corde large, balayées, profilées selon le principe des pales de ventilateur.

4.Chambre de combustion annulaire (simple). Fabriqué à l'aide de solutions techniques testées sur les moteurs des groupes CF6 et. La chambre est de conception simple, mais efficace en fonctionnement, à faible émission. Répond aux exigences des normes CAEP 8 avec une large marge.

5. Turbine haute pression. Les technologies 3D sont appliquées. Refroidissement séparé des pales et revêtement spécial d'isolation thermique ( revêtement de barrière thermique, TVS ) augmentent la durée de vie des aubes et l'efficacité du moteur dans son ensemble. La cohérence thermique du rotor et du stator permet de minimiser l'écart entre les aubes du rotor et le carter de la turbine. L'architecture boltless réduit le nombre de pièces (et donc la masse du moteur dans son ensemble), la durée de vie des disques et le coût de maintenance.

Un exemple de revêtement anti-thermique pour les aubes de turbine GP7200.

6. Turbine basse pression fabriqués sur la base de technologies 3D, qui réduisent finalement la consommation de carburant. De nouvelles solutions techniques dans sa conception augmentent l'efficacité tout en réduisant le poids et les niveaux de bruit.

7. Système de lubrification et roulements. La simplicité du moteur à double arbre réduit les coûts de maintenance. Des joints spéciaux en carbone antifriction réduisent la consommation d'huile et de carburant. Le système a une faible pression de fonctionnement. La maintenance et les coûts sont minimisés.

8. Le moteur est contrôlé par le système électronique numérique de dernière génération FADEC III. L'expérience de son travail sur les moteurs GE90 et CFM a été prise en compte. Amélioration et accélération de la capacité de transfert de données à partir de capteurs de diagnostic afin de minimiser les retards éventuels dans la manutention au sol.

9.Boîte de disques d'agrégats fabriqué sur la base du moteur PW4084 pour des raisons de simplicité, de durabilité et de maintenance minimale à faible coût.

Options de moteur certifiées GP7200 sont GP7270 et GP7277. Le premier est conçu pour le passager A380-861 (le chiffre "6" est le code moteur) et a une poussée au décollage de 74,735 lbf (332,440 kN). Le second peut être installé sur la version A380F (si prêt) et a une poussée de 80,290 lbf (357,100 kN). Cependant, même maintenant, le GP7200 peut fournir plus de 81 500 lbf (363 kN) de poussée.

Moteur GP7200 sur un A380.

Décollage de l'A380-861 au Burget (juin 2013).

Paquebot A380-861 au Burget (06.2013).

Dans le même temps, des travaux sont constamment en cours pour améliorer le moteur. Son efficacité de traction est augmentée, la possibilité d'utiliser de nouveaux matériaux et structures pour réduire le poids est à l'étude. Par exemple, depuis mi-2011, Volvo Aero est impliqué dans la production de moteurs. L'utilisation de ses développements dans les compresseurs et les turbines a permis de réduire le poids du moteur de 24 kg.

possibilités de transport et maintenabilité moteur GP7200 avoir le même haut niveau que celui de ses prédécesseurs et rivaux. La conception modulaire augmente considérablement les possibilités à cet égard, et l'emplacement du moteur sur l'avion (sur un pylône) avec des capots et des panneaux ouvrants rend l'accès à celui-ci et à ses systèmes pratiquement illimité, permettant de nombreux travaux (y compris des réparations majeures) effectuée en laissant le moteur sur l'aile.

Moteurs GP7200 sous l'aile de l'A380.

On peut dire la même chose de traçabilité, avec les deux moteurs à l'esprit : Trente 900 et GP7200. L'un des principaux types de contrôle de presque tous les moteurs modernes, qui utilise le principe de fonctionnement "par condition technique"- c'est contrôle borescopique. Les deux moteurs utilisés dans A380, pourrait-on dire, lui convient parfaitement.

Comme déjà mentionné, ils peuvent être presque complètement ouverts pour fournir un accès pratique à tous les systèmes, y compris des orifices spéciaux pour inspecter les aubes et les cavités internes du compresseur et de la turbine, ainsi que les cavités de la chambre de combustion. Toutes les marches et cavités peuvent être inspectées sans exception, d'autant plus que le personnel d'ingénierie des compagnies aériennes a une parfaite équipement boroscope.

Ce sont des endoscopes de différents types et complexités, simples et vidéo, avec des modes spécialisés pour la visualisation et l'enregistrement d'images, avec la capacité de mesurer les dommages détectés à l'aide de technologies 3D et une excellente articulation des sondes optiques ( dans tous les sens, c'est-à-dire 360°).

De plus, les possibilités de réparations locales sont assez larges, notamment nettoyage de la lame en utilisant un équipement pratiquement unique en son genre d'une entreprise allemande Richard Wolf GmbH, qui dans de nombreux cas élimine les dommages et évite les réparations coûteuses associées à la dépose du moteur et aux temps d'arrêt de l'avion.

Une grande attention est accordée à l'amélioration la consommation de carburant. À notre époque, la science aéronautique et la construction de moteurs ont atteint un niveau si élevé que parmi les échantillons disponibles de moteurs ayant le même objectif, il est impossible d'en déterminer un qui se démarque parmi d'autres par ses paramètres exceptionnels.

Et c'est bien, car cela a un effet positif sur la concurrence. Pour le développement sain d'un nouveau projet, une concurrence sérieuse doit être présente, sinon s'il n'y a qu'un seul fournisseur de moteurs, par exemple, le projet lui-même A380 pourrait rapidement devenir insoutenable.

La concurrence acharnée sur le marché de la construction de moteurs oblige les développeurs à utiliser les technologies les plus avancées et à introduire les plus hautes réalisations de la science et de la technologie dans la production.

Cependant, le coût de développement des moteurs est très élevé, donc la lutte est pour chaque, même la plus petite augmentation de la part d'un fabricant donné sur le marché. Souvent, le choix de l'acheteur détermine un avantage plutôt faible, qui peut cependant devenir décisif à l'avenir.

Il est clair que tout cela est vrai pour la centrale électrique. A380. Les deux moteurs et Trente 900 et GP7200, sont assez proches les uns des autres en termes de paramètres, et maintenant la rivalité constante entre Engine Alliance et Rolls-Royce ne s'arrête pas sur le moteur qui deviendra le plus demandé.

En cette ère de pénurie d'énergie, le principal coût d'exploitation des compagnies aériennes est devenu les frais de carburant d'aviation. Et leur part dans les coûts totaux ne fera qu'augmenter à l'avenir. Par conséquent, toute augmentation, même la plus minime, du rendement énergétique du moteur justifie économiquement son utilisation préférentielle, toutes choses étant égales par ailleurs.

C'est exactement là que la concurrence entre les moteurs Trent 900 et GP7200 existe désormais. Un avion avec des moteurs de l'Alliance a actuellement un rendement énergétique de 1% supérieur à celui des avions avec des moteurs britanniques, et les Américains essaient de ne pas réduire au moins cet écart. Il s'avère que Rolls-Royce est obligé de rattraper son retard d'une certaine manière :-).

Le chiffre semble petit, mais en fait, si l'avion effectue de longs vols (et la plupart des A-380 sont destinés à cela par les opérateurs), alors en un an, les économies peuvent atteindre 1,7 million de dollars par avion et à dans le même temps, les émissions de CO2 pourraient être réduites de 4 000 tonnes par an.

Trente 900 a une poussée légèrement supérieure (environ 1,5-2%), moins de poids (environ 300 kg). Il est légèrement plus petit que son adversaire (environ 20 cm). Mais dans ce cas, il semble que tout cela ne puisse pas être un facteur décisif pour déterminer les préférences des compagnies aériennes.

Si aux stades initiaux du développement A-380 le moteur Trent 900 était le premier et le principal, maintenant environ 49% de tous les A380 commandés devront recevoir des moteurs GP7200. Les chiffres parlent d'eux-mêmes et il est très probable qu'ils augmenteront.

Peut-être que la situation a également été affectée par les pannes du moteur Trent 900, qui se sont manifestées dans un temps relativement court de son fonctionnement (dans le même temps, aucune panne du moteur GP7200 n'a été observée). L'accident de vol survenu le 4 novembre 2010 avec un avion Qantas A380-842 (numéro VH-OQH, moteur Trent 972) est particulièrement notable.

Lors du vol Singapour-Sydney, la turbine du deuxième moteur a été détruite (dans la zone de la liaison intermédiaire et du premier étage du LPT), ce qui a entraîné des dommages encore plus importants au moteur, à la nacelle du moteur et aussi les surfaces de l'aile gauche.

Moteur Qantas-A380 après un atterrissage forcé.

Le moteur Trent 972 d'un Qantas A380-842 après l'atterrissage.

L'équipage a ramené l'avion à l'aéroport de départ ( Changi, Singapour) et a effectué un atterrissage en toute sécurité. Pas de mal. Le paquebot a été entièrement révisé avec le remplacement des 4 moteurs et des tests complets au sol et dans les airs. La réparation a coûté 139 millions de dollars. Ensuite, jusqu'à ce que les circonstances soient clarifiées, les vols non seulement d'avions A-380 Qantas, mais aussi un client assez important de Singapore Airlines.

Il a été avancé que des erreurs dans la conception de base du moteur, en particulier dans le système de contrôle du jeu de la turbine, étaient à l'origine de l'accident. Il convient de noter qu'un incident similaire (destruction de la turbine) lors d'essais au banc s'est produit avec le moteur suivant (plus avancé) de la gamme Trent - Trent 1000, conçu pour le nouveau Boeing 787 Dreamliner.

Au sens figuré, il semble que dans la recherche du rendement des moteurs (qui, soit dit en passant, dépend largement des jeux dans la turbine), la concurrence puisse exercer, pour ainsi dire, une "pression" incontrôlée sur la promotion de technologies innovantes, ce qui en la fin peut conduire à une explosion.

Cependant, le temps montrera bien sûr lequel des moteurs est le plus digne. L'essentiel est que l'inévitable rivalité se déroule exclusivement sur une base pacifique. A-380 il ne vole que depuis la cinquième année et que le destin de vol de ce paquebot vraiment merveilleux soit sans faille ...

Avion A380-841 avec moteurs Trent 900.

Doublure A380-841.

À la prochaine.

Les photos sont cliquables.

il est devenu célèbre pour beaucoup de choses, mais les développements technologiques audacieux ne sont certainement pas le point fort de cette entreprise. Par conséquent, il est doublement étrange qu'ils aient inventé un moteur, dont même la description semble en quelque sorte incrédule. Jugez par vous-même: un moteur diesel Wankel avec deux sections de rotor séparées (mais ce n'est pas un moteur à double rotor).

Je ne savais même pas que Rolls-Royce expérimentait, sans parler des moteurs rotatifs diesel, mais c'est exactement ce que l'entreprise faisait de la fin des années 1960 au début des années 1970. Ces moteurs n'étaient pas destinés principalement aux voitures extrêmement chères auxquelles le nom Rolls-Royce est associé, mais aux véhicules militaires.

Dans un article de décembre 1970 d'Autocar, ce moteur est décrit en détail et est incomparable. Il s'agit d'un moteur rotatif basé sur des moteurs Wankel à double rotor, mais ce ne sont pas les moteurs coaxiaux que vous voyez dans les moteurs à double rotor traditionnels. En fait, il s'agit de deux moteurs rotatifs combinés, l'un au-dessus de l'autre, avec un rotor inférieur et une chambre de combustion nettement plus grands. Cela est dû au fait que le moteur à deux étages et le moteur rotatif inférieur de grande taille fonctionnent comme un compresseur pour le moteur supérieur, ce dernier étant juste responsable de la puissance de la machine.

Le moteur Wankel peut fonctionner à la place d'un compresseur ou d'un turbocompresseur traditionnel pour comprimer le mélange air/carburant car le moteur rotatif est lui-même une machine hydraulique volumétrique. Cela signifie que le volume de la chambre d'admission est plus grand que celui de la chambre de sortie, donc le mélange est comprimé à l'intérieur de celle-ci.

Dans le cas du Wankel Rolls-Royce, le mélange air/carburant est d'abord comprimé dans le rotor inférieur, puis l'orifice d'échappement de ce moteur (comme la soupape d'échappement dans un rotor conventionnel) envoie le mélange comprimé de diesel et d'air à l'entrée de le petit moteur rotatif du haut, où le mélange est à nouveau comprimé et enflammé, comme un moteur diesel classique.

Il semble que Rolls-Royce ait consacré beaucoup de ressources et d'efforts pour trouver comment résoudre le problème avec le joint de piston du moteur rotatif et d'autres problèmes techniques. En conséquence, pas moins de quatre moteurs d'essai ont été produits, sans compter le moteur NSU Wankel modifié, qu'ils ont utilisé comme modèle d'essai :

Le premier moteur développé par Rolls-Royce était le R1, qui était considéré comme un instrument purement de recherche. Avec le volume de gaz libéré dans l'étage du compresseur

1 126 cm 3, et en phase de combustion - 500 cm 3, le moteur pouvait atteindre jusqu'à 50 ch. la puissance effective et la consommation de carburant étaient de 14 l / puissance effective / heure. Entre autres choses, le moteur a été utilisé pour développer l'agencement le plus efficace des deux étages.

Près d'un quart des Dreamliners propulsés par des moteurs Rolls Royce Trent 1000 TEN Package C sont exposés à des restrictions de vol. La raison était de nouveaux problèmes avec les moteurs Rolls Royce.

Des rumeurs parvenues aux correspondants du site portail, il ressort que l'agence aéronautique américaine FAA, ainsi que l'EASA européenne, ont donné instruction aux transporteurs de fournir des données sur la fréquence des réparations des moteurs Trent 1000 Package C. Depuis près de quatre ans, Rolls Royce a produit ces moteurs installés sur les avions de ligne Boeing 787-9. Un tel avion, propriété de la compagnie aérienne australienne Qantas, a récemment effectué un vol record de Perth à Londres.

Rolls Royce ne cache pas qu'il y a des problèmes. Plus tôt, le constructeur a déclaré que 380 moteurs Trent 1000 TEN Package C sont soumis à des tests supplémentaires, car leur durée de vie est inférieure à celle spécifiée dans la spécification, car les pales de la roue sont endommagées. Un tel problème a récemment été signalé par les compagnies japonaises All Nippon Airways et Air New Zealand en 2016.

À cet égard, la FAA a déjà annoncé que tous les avions équipés de moteurs Trent 1000 TEN Package C seront réduits ETOPS, c'est-à-dire. l'avion devra constamment être à une distance de 140 minutes de l'aéroport le plus proche, et non 330, comme c'était le cas auparavant.

Ces restrictions n'affectent pas la plupart des transporteurs européens qui n'opèrent pas de vols intercontinentaux avec ce type d'avion. Il n'y a pas d'itinéraires où l'aéroport le plus proche n'est pas à 140 minutes de vol. De plus, ils volent vers l'Amérique du Nord par la route la plus courte à travers l'Atlantique Nord, où le réseau d'aéroports, bien que peu dense, mais le délai de vol entre eux ne dépasse pas non plus 140. Une autre chose est les vols au-dessus de l'océan Pacifique. Jusqu'à ce que les problèmes soient résolus, les avions de ce modèle devront survoler sa partie nord - l'Extrême-Orient et l'Alaska.
Soit dit en passant, les derniers avions Dreamliner 787-9 livrés aux entreprises européennes sont équipés du dernier moteur Rolls Royce Trent 1000 TEN Package D, avec lequel aucun problème n'a été trouvé.

De son côté, l'entreprise Boeing a montré une réaction immédiate, qui s'est déclarée prête à aider tous ses clients exploitant des avions avec des moteurs en panne. Des centrales Trent sont également installées sur certains modèles d'Airbus.

L'AESA, à titre préventif, a donné instruction aux transporteurs européens de procéder à une inspection tous les 80 vols, alors que jusqu'à présent cette règle était obligatoire pour ces moteurs tous les 200 vols. La procédure doit être effectuée par des mécaniciens, en inspectant les roues du compresseur à la recherche de fissures. De telles activités exigent des qualifications et une expérience élevées. De plus, ils sont assez longs, car ils sont effectués manuellement par des détecteurs de défauts dans des endroits difficiles d'accès.

Le constructeur anglais a fait savoir il y a un mois qu'il avait trouvé une solution au problème. Dans le même temps, il a déclaré que les moteurs avaient été entièrement repensés, mais que les nouvelles centrales électriques du Dreamliner ne seraient prêtes qu'en 2022. À ce jour, la maintenance supplémentaire des moteurs problématiques a coûté à Rolls Royce 220 millions de livres sterling.

Andreï Botchkarev

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