Двигатель Pratt & Whitney GTF Advantage® готовится к вводу в эксплуатацию. Он будет установлен на крыльях узкофюзеляжного пассажирского самолета Airbus A321XLR, эксплуатируемого авиакомпанией United Airlines и предназначенного для сверхдальних перелетов.
Это первая модель в новой линейке, созданной на базе двигателя GTF, которая обеспечивает значительно большую долговечность и более высокую производительность.
«Это эволюция архитектуры и конструкции, — сказал Мэтт Тайхольц, вице-президент и главный инженер по коммерческим двигателям в Pratt & Whitney, подразделении RTX. — Я люблю говорить клиентам, что если поставить рядом GTF Advantage и PW1100G-JM, никто не сможет заметить разницу. И в этом вся суть. Он должен работать незаметно».
Давайте подробнее рассмотрим эти улучшения, узнаем, как инженеры их добились и что они будут означать для авиаперевозчиков по всему миру.
«Мы знаем, что существует спрос на повышенную долговечность, и нам не терпится увидеть, на что способен этот двигатель. Это выполнение наших обязательств перед клиентами».
Мэтт Тайхольц | Вице-президент, главный инженер по коммерческим двигателям | Pratt & Whitney
Обеспечение долговечности
По сравнению со своим предшественником, двигатель Pratt & Whitney GTF Advantage будет иметь в два раза больший межремонтный интервал (time on wing) — авиационный термин, обозначающий период времени между установкой двигателя и его снятием для планового технического обслуживания.
«Мы знаем, что существует спрос на повышенную долговечность, и нам не терпится увидеть, на что способен этот двигатель, — сказал Тайхольц. — Это выполнение наших обязательств перед клиентами».
Чтобы увеличить межремонтный интервал двигателя GTF Advantage, инженеры Pratt & Whitney взялись за решение одной из главных причин износа: тепло.
Увеличение потока воздуха
Стремясь снизить экстремальные уровни нагрева в газогенераторе двигателя, инженеры внесли аэродинамические улучшения для увеличения потока воздуха по всему тракту, начиная с компрессора — части двигателя, которая сжимает поступающий воздух перед тем, как он смешивается с топливом и воспламеняется для создания тяги.
Этот дополнительный поток воздуха, в свою очередь, помогает снизить температуру горячей части двигателя, где происходит воспламенение.
Улучшения стали возможны отчасти благодаря всестороннему изучению базового двигателя GTF и его характеристик за более чем 50 миллионов часов налета.
«У нас есть цифровые двойники каждого серийного номера, находящегося в эксплуатации. Более пяти тысяч двигателей. И у нас есть модели, которые имитируют каждый из этих полетов», — сказал Тайхольц, отметив, что инженеры также объединили данные осмотров оборудования в полевых условиях, передовые методы вычислительной гидродинамики (CFD) и ресурсные испытания P&W. — «Именно сочетание передового моделирования и реальных данных легло в основу конструкции».
В дополнение к обширному анализу данных эксплуатируемых двигателей GTF, инженеры провели масштабные ранние летные испытания, стендовые испытания и ресурсные испытания, чтобы увидеть, как двигатель будет работать как в чистых, так и в запыленных условиях.
Дополнительные улучшения
Чтобы смягчить воздействие тепла непосредственно в горячей части, инженеры сосредоточились на еще одном улучшении: переработке охлаждающих отверстий в лопатках турбины — части двигателя, которая преобразует энергию быстро движущегося воздуха в механическую мощность.
Эти улучшения были сосредоточены на изменениях в литье и совершенствовании системы охлаждения, что позволяет каждой лопатке работать при температурах, значительно превышающих температуру плавления металла. Кроме того, существующие покрытия были оптимизированы, а новые внедрены на основе опыта эксплуатации в песчаных или соленых условиях.
«Хотя каждая из этих технологий имеет опыт применения в других продуктах, их комбинация является новой для этого двигателя и станет самой современной горячей частью в этом сегменте», — сказал Тайхольц.
Многие преимущества двигателя GTF Advantage доступны операторам базовой модели через пакет модернизации под названием Hot Section Plus, который Pratt & Whitney может установить во время планового технического обслуживания.
Более высокая взлетная тяга
Аэродинамические улучшения компрессора приносят пользу не только в плане долговечности. Они также повышают производительность двигателя — особенно во время взлета, самой энергоемкой фазы полета.
Используя увеличенный поток воздуха, двигатель будет выдавать на 4% больше тяги при взлете в аэропортах на уровне моря и до 8% больше в аэропортах, расположенных на больших высотах.
«Сейчас существует неудовлетворенный спрос на большую тягу в условиях высокогорья и жаркого климата, — сказал Тайхольц. — Для оператора, у которого есть такие потребности, особенно в таких регионах, как Азиатско-Тихоокеанский, GTF Advantage может открыть совершенно новые маршруты или типы самолетов, которых у них нет сегодня».
