世界推力最大航空发动机 GE90发动机发展与设计特点

2、 QCSEE复合材料反推器移动外罩、内罩;

3 、CT7/F110R88DT后几级轮盘与 R220机匣;

4、CF6 80EN5叶片与 R88DT轮盘;

5、CF6/CFM56/F110N5及R142叶片;

6、CF6/CFM56的 FADEC经验;

7、GE36复合材料的宽弦风扇叶片;

8、QCSEE分载短舱;

9、E3按比例放大的压气机;

10、E3燃烧室,双环腔多孔冷却火焰筒;

11、CF6 80C2的34°斜度的涡轮

图1、GE90发动机设计特点

按照波音公司公布的波音777技术数据,初始时需要发动机推力310kN。当时使用中的有些发动机虽然能满足要求,但是,由于这些发动机的核心机受材料温度与零件强度的限制,再想进一步提高推力就比较难了。

如果采用加大风扇直径来增大推力则需加粗低压轴。这将受核心机中心尺寸限制而不可行;如果不改变轴的直径而采用减速器带动风扇,这又会使结构复杂。

因此,GE公司在综合考虑了当时与未来的市场需要后,作出了发展全新 GE90系列发动机的决定。

为了兼顾波音777的初始要求和波音777以及其他宽体客机发展的需要,GE将 GE90推力范围定得较广,从334~423kN。

设计时,GE90发动机按389kN的推力取证;在波音777初始使用中,用降功率的办法为飞机提供334kN的推力。

发展一种 GE90这样的全新发动机,不仅投资大,而且技术风险也大。有鉴于此,GE公司在考虑今后发展需要的同时,充分利用该公司以往的研究成果。

GE90动力装置设计继承性如图1所示。可见,GE90是一种将过去(的经验与成果)与未来(的发展)结合起来的一种新型发动机。

2 总体性能

波音公司提出了3种型号的波音777以满足不同市场的要求。针对“A”市场需要的是于1995年首先投入使用的初始型号,其起飞总重为227.3~233.8t、350座(3个等级)、航程7700km,要求单台发动机的推力约为322kN。在此之后,将推出加大型,用于“B”市场,起飞总重为263t,280~300座(3个等级),航程约12230km,要求发动机推力为376.8kN。

于20世纪末推出的是满足“C”市场需要的第3种型号,其起飞总重为263t以上,载客量超过285人,航程特长,要求发动机的推力为400kN。

根据波音公司的计划,GE公司提出了1994年取证的4种 GE90型号,表1列出了它们在结构设计相同下的特点与推力。

表1、GE90发动机4种型号的数据

图2示出了 GE公司发展 GE90系列发动机设想与采取的措施。

用来取证的 GE90B4留有较大的温度裕度,因此,只需多推油门推力就可提高到400kN,采用新材料可进一步达到423kN。

核心机的转速与空气流量一开始就是按423kN的推力设计的,核心机中心部分孔径尺寸也考虑到以后推力达到445kN时对低压轴安装的要求。

GE90发动机的循环参数为:涵道比8.4,总压比40,涡轮前燃气温度与CF680C2相当,约为1635K,目的是减轻发展高温材料及先进冷却技术的压力,而且还有发展潜力。

与当时的最先进发动机相比,涵道比由5提高到9,发动机推进效率可提高6%,总压比由35提高到40,发动机热效率可提高3%。因而,GE90的耗油率比当时的其他发动机的低,例如比 CF6 80C2低9%。

图2、GE90系列发动机发展设想与措施返回搜狐，查看更多