Двигатель Pratt & Whitney GTF Advantage® готовится к вводу в эксплуатацию и займет свое место под крылом узкофюзеляжного пассажирского самолета Airbus A321XLR авиакомпании United Airlines, созданного для полетов большой дальности.
Это первая модель в новой линейке, созданной на базе базового двигателя GTF и обеспечивающая значительно большую долговечность и более высокую производительность.
«Это эволюция архитектуры и конструкции, — сказал Мэтт Тайхольц (Matt Teicholz), вице-президент и главный инженер по коммерческим двигателям в компании Pratt & Whitney, входящей в состав RTX. — Я часто говорю клиентам, что если поставить рядом GTF Advantage и PW1100G-JM, никто на самом деле не сможет их различить. В этом и заключается суть. Все должно работать бесшовно».
Ниже мы подробно рассмотрим эти усовершенствования, то, как инженеры их добились, и что они будут означать для авиакомпаний по всему миру.
«Мы знаем, что существует спрос на повышенную долговечность, и мы рады видеть, на что способен этот двигатель. Это выполнение наших обязательств перед нашими клиентами».
Мэтт Тайхольц | Вице-президент и главный инженер по коммерческим двигателям | Pratt & Whitney
Повышение долговечности
По сравнению со своим предшественником двигатель Pratt & Whitney GTF Advantage обеспечит вдвое большую наработку на крыле — термин из авиационной индустрии, обозначающий период времени между установкой двигателя и его снятием для планового технического обслуживания.
«Мы знаем, что существует спрос на повышенную долговечность, и мы рады видеть, на что способен этот двигатель, — сказал Тайхольц. — Это выполнение наших обязательств перед нашими клиентами».
Чтобы увеличить наработку двигателя GTF Advantage на крыле, инженеры Pratt & Whitney взялись за один из главных источников износа — тепло.
Увеличение воздушного потока
Стремясь снизить экстремальные уровни тепла в сердце двигателя, инженеры внесли аэродинамические усовершенствования для увеличения потока воздуха по всему тракту, начиная с компрессора — части двигателя, которая сжимает поступающий воздух перед его смешиванием с топливом и воспламенением для создания тяги.
Этот дополнительный воздушный поток, в свою очередь, помогает снизить температуру горячей секции, то есть той части двигателя, где происходит воспламенение.
Усовершенствования стали возможны отчасти благодаря детальному изучению базового двигателя GTF и его характеристик за более чем 50 миллионов часов полета.
«У нас есть цифровые двойники каждого серийного экземпляра, летающего в небе. Более пяти тысяч двигателей. И у нас есть модели, которые симулируют каждый из этих полетов», — сказал Тайхольц, отметив, что инженеры также объединили данные осмотров находящегося в эксплуатации оборудования, передовые методы вычислительной гидродинамики (CFD) и ресурсные испытания Pratt & Whitney. «Именно такое сочетание передового моделирования и реальных данных легло в основу конструкции».
В дополнение к тщательному анализу данных эксплуатируемых двигателей GTF, инженеры провели обширные предварительные летные испытания, стендовые испытания и ресурсные испытания, чтобы проверить, как двигатель будет работать как в чистых условиях, так и в условиях запыленности.
Дополнительные усовершенствования
Чтобы смягчить воздействие тепла непосредственно в горячей секции, инженеры сосредоточились на еще одном усовершенствовании: изменении конструкции охлаждающих отверстий в лопатках турбины — части двигателя, которая преобразует энергию быстро движущегося воздуха в механическую мощность.
Эти улучшения были сосредоточены на изменениях процесса литья и улучшении охлаждения, что позволяет каждому аэродинамическому профилю работать при температурах, значительно превышающих точку плавления металла. Кроме того, существующие покрытия были оптимизированы, а новые — внедрены на основе опыта эксплуатации в песчаных или соленых средах.
«Хотя каждая из этих технологий имеет опыт применения в других продуктах, их комбинация является новой для этого двигателя и станет самой современной горячей секцией в этом классе», — сказал Тайхольц.
Многие преимущества двигателя GTF Advantage доступны операторам базового двигателя благодаря пакету модернизации Hot Section Plus, который Pratt & Whitney может установить во время планового технического обслуживания.
Более высокая взлетная тяга
Аэродинамические усовершенствования компрессора дают преимущества не только в долговечности. Они также обеспечивают прирост производительности двигателя — особенно во время взлета, наиболее энергоемкой фазы полета.
Используя этот увеличенный воздушный поток, двигатель обеспечит на 4% большую тягу при взлете в аэропортах на уровне моря и до 8% большую в аэропортах, расположенных на больших высотах.
«В настоящее время существует неудовлетворенный спрос на большую тягу в условиях высокогорья и жаркого климата, — сказал Тайхольц. — Для эксплуатантов, у которых есть такие неудовлетворенные потребности, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе, GTF Advantage может открыть совершенно новые маршруты или типы воздушных судов, которых у них нет сегодня».
