Typické poruchy a poruchy. U největšího leteckého motoru na světě byl nalezen chybný výpočet?
Největší proudový motor na světě 26. dubna 2016
Tady létáte s určitými obavami a celou dobu se ohlížíte do minulosti, kdy letadla byla malá a v případě jakéhokoli problému mohla snadno klouzat, ale tady je to čím dál tím víc. Zatímco pokračujeme v procesu doplňování našeho prasátka, pojďme si přečíst a podívat se na takový letecký motor.
Americká společnost General Electric aktuálně testuje největší proudový motor světa. Nový produkt je vyvíjen speciálně pro nový Boeing 777X.
Zde jsou podrobnosti...
Foto 2. 
Rekordní proudový motor dostal jméno GE9X. Vzhledem k tomu, že první Boeingy s tímto technickým zázrakem vzlétnou do nebes nejdříve v roce 2020, může si General Electric věřit v jejich budoucnost. V současné době celkový počet objednávek na GE9X skutečně přesahuje 700 kusů. Nyní zapněte kalkulačku. Jeden takový motor stojí 29 milionů dolarů. Co se týče prvních testů, ty probíhají v okolí města Peebles, Ohio, USA. Průměr lopatky GE9X je 3,5 metru a vstupní rozměry jsou 5,5 m x 3,7 m. Jeden motor bude schopen vyprodukovat 45,36 tun proudového tahu.
Foto 3. 
Podle GE nemá žádný komerční motor na světě tak vysoký kompresní poměr (kompresní poměr 27:1) jako GE9X. Při konstrukci motoru se aktivně používají kompozitní materiály.
Foto 4. 
GE plánuje instalaci GE9X na širokotrupý dálkový letoun Boeing 777X. Společnost již obdržela objednávky od společností Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific a dalších.
Foto 5. 
V současné době probíhají první testy kompletního motoru GE9X. Testování začalo již v roce 2011, kdy byly testovány komponenty. Společnost GE uvedla, že tato relativně časná revize byla provedena za účelem získání testovacích dat a zahájení certifikačního procesu, protože společnost plánuje nainstalovat takové motory pro letové testy již v roce 2018.
Foto 6. 
Spalovací prostor a turbína odolávají teplotám až 1315 °C, což umožňuje efektivnější využití paliva a snížení jeho emisí.
GE9X navíc obsahuje 3D tištěné vstřikovače paliva. Společnost tento složitý systém aerodynamických tunelů a zákoutí udržuje v tajnosti.
Fotografie 7. 
GE9X je vybaven nízkotlakou kompresorovou turbínou a převodovkou pohonu příslušenství. Ten pohání palivové čerpadlo, olejové čerpadlo a hydraulické čerpadlo pro řídicí systém letadla. Na rozdíl od předchozího motoru GE90, který měl 11 náprav a 8 pomocných jednotek, je nový GE9X vybaven 10 nápravami a 9 jednotkami.
Snížení počtu náprav snižuje nejen hmotnost, ale také snižuje počet dílů a zjednodušuje logistický řetězec. Druhý motor GE9X má být připraven k testování příští rok
Fotografie 8. 
Motor GE9X využívá různé části a komponenty vyrobené z lehkých, tepelně odolných kompozitů s keramickou matricí (CMC). Tyto materiály jsou schopny odolat enormním teplotám a to umožnilo výrazně zvýšit teplotu ve spalovacím prostoru motoru. „Čím vyšší teplotu můžete v útrobách motoru získat, tím je účinnější,“ říká Rick Kennedy, zástupce GE Aviation, „Při vyšších teplotách se palivo spálí úplněji, spotřebuje se méně a emise škodlivé látky jsou redukovány do životního prostředí“.
Při výrobě některých komponentů motoru GE9X sehrály velkou roli moderní technologie 3D tisku. S jejich pomocí vzniklo několik dílů včetně vstřikovačů paliva tak složitých tvarů, že je nebylo možné získat tradičním obráběním. "Složitá konfigurace palivových kanálů je přísně střeženým obchodním tajemstvím," říká Rick Kennedy, "Díky těmto kanálům je palivo distribuováno a rozprašováno ve spalovací komoře tím nejrovnoměrnějším způsobem."
Fotografie 9. 
Je třeba poznamenat, že nedávný test znamená poprvé, kdy byl motor GE9X spuštěn v plně sestavené podobě. A vývoj tohoto motoru, doprovázený testováním jednotlivých komponent na stolici, probíhal v posledních letech.
Nakonec je třeba poznamenat, že navzdory skutečnosti, že motor GE9X drží titul největšího proudového motoru na světě, nedrží rekord ve výši tahu, který produkuje. Absolutním rekordmanem v tomto ukazateli je motor předchozí generace GE90-115B, schopný vyvinout tah 57 833 tun (127 500 liber).
Fotografie 10. 
Foto 11. 
Fotografie 12. 
Foto 13. 
Zdroje
Motor GE9X na létající laboratoři Boeing 747-400
Specialisté z americké společnosti GE Aviation během stolních testů největšího leteckého motoru světa GE9X zjistili, že během provozu dochází ke zvýšenému zatížení některých jeho statorových prvků. Podle Aviation Week jsou tato zvýšená zatížení výsledkem malého konstrukčního chybného výpočtu, který je však ve fázi vývoje elektrárny poměrně snadno odstranitelný. Kvůli zjištěnému chybnému výpočtu musel být začátek letového testování GE9X o nějaký čas odložen.
GE Aviation vyvíjí GE9X od roku 2012. Průměr ventilátoru tohoto motoru je 3,4 metru a průměr jeho sání vzduchu je 4,5 metru. Pro srovnání, průměr GE9X je jen o 20 centimetrů menší než průměr trupu dopravního letadla Boeing 767 a o 76 centimetrů větší než průměr trupu dopravního letadla Boeing 737 Nová elektrárna může vyvinout tah až 470 kilonewtony. GE9X má extrémně vysoký obtokový poměr 10:1. Tento indikátor umožňuje motoru udržovat vysoký výkon a přitom spotřebovávat výrazně méně paliva ve srovnání s jinými motory.
Nový motor bude instalován na dopravních letadlech Boeing 777X, největším dvoumotorovém osobním letadle na světě. Délka dopravních letadel bude v závislosti na verzi 69,8 nebo 76,7 metrů a rozpětí křídel bude 71,8 metrů. Letadlo dostane skládací křídlo, díky kterému se vejde do standardního leteckého hangáru. Složené rozpětí křídel B777X bude 64,8 metru. Maximální vzletová hmotnost letounu bude 351,5 tuny. Letoun bude schopen letět na vzdálenost až 16,1 tisíce kilometrů.
K dnešnímu dni prošel motor GE9X několika fázemi testování a od května loňského roku se účastní certifikačních testů. Podle výsledků jedné z kontrol bylo zjištěno, že ramena pák pohánějících rotující lopatky statoru, který je umístěn za lopatkami 11-stupňového kompresoru GE9X a má na starosti vyhlazování a usměrňování vzduchu průtok, zažívají zatížení během provozu motoru, která překračují konstrukční zatížení. To by mohlo potenciálně vést k poruchám. Žádné další podrobnosti o objeveném problému nebyly zveřejněny.
Společnost GE Aviation oznámila, že odborníci dospěli k závěru, že je nutné vyměnit ramena pohonu statoru. Zatímco se budou vyrábět nové páky, odborníci hodlají rozhodnout, zda je možné, aby motor s takovými stávajícími prvky zahájil letové zkoušky. Americká společnost také poznamenala, že zjištěný chybný výpočet neovlivní načasování testování dopravního letadla Boeing 777X, jehož první let je naplánován na únor 2019. Vpřed se s největší pravděpodobností nepohne ani dokončení certifikace pohonného ústrojí; je naplánován na začátek roku 2019.
Jakmile začne sériová výroba, GE9X se připojí k rodině proudových motorů GE90 s turbodmychadlem. Začátkem minulého roku bylo známo, že General Electric vyvinula výkonnou elektrárnu s plynovou turbínou založenou na komerčně vyráběném motoru GE90-115B. Elektrárna použitá k vytvoření elektrárny je stále největším sériovým leteckým motorem světa s průměrem ventilátoru 3,3 metru.
Nová elektrárna s plynovou turbínou byla označena LM9000. Jeho elektrický výkon je 65 megawattů. Stanice může dodávat elektřinu až 6,5 tisícům domácností. Po startu je stanice schopna dosáhnout plného provozního výkonu do deseti minut. Společnost GE navrhla novou elektrárnu, která bude dodávat elektřinu do elektráren na zkapalněný zemní plyn. Společnost se rozhodla použít sériový turbodmychadlový motor jako součást elektrárny, protože to umožňuje výrazně snížit náklady.
Vasilij Syčev
Když v roce 1903 poprvé vzlétl Flyer 1 bratří Wrightů, byl poháněn čtyřválcovým spalovacím motorem o výkonu pouhých 12 koní. Orville a Wilbur Wrightovi si v té době ani nedokázali představit, že díky jejich úsilí, které položilo základ pro rozvoj motorového letectví, se do 110 let vznesou do vzduchu letadla za pomoci obrovských proudových motorů, jejichž výkon překonal výkon motoru Titanic spojený s výkonem prvních vesmírných raket. A mezi takové motory patří motory řady GE90 vyráběné společností GE Aviation, které jsou určeny pro použití ve velkých dopravních letadlech Boeing řady 777.
Technologie stojící za motory řady GE90 byly založeny na technologiích vyvinutých v 70. letech 20. století programem NASA Energy Efficient Engine. První motory GE90 debutovaly v roce 1995 a poháněly letouny British Airway 777. První tři modely motorů řady GE90 poskytovaly tah od 33,5 tun (74 000 lbf) do 52 tun (115 000 lbf). Od té doby společnost GE Aviation provedla řadu vylepšení konstrukce motorů a moderních variant, motory GE90-110B1 a GE90-115B mohou poskytnout více než 57 tun (125 000 lbf) tahu. Tyto dva obrovské proudové motory jsou určeny výhradně pro nejnovější a největší modely dopravních letadel Boeing 777 - 777-200LR, 777-300ER a 777-200F.
Největší v celkových rozměrech je motor GE90-115B. Její délka je 5,5 metru, šířka 3,4 metru a průměr turbíny 3,25 metru s celkovou hmotností motoru 8282 kilogramů. Navzdory své velikosti a hmotnosti je GE90-115B dosud nejúčinnějším motorem z hlediska poměru výkonu a spotřeby paliva. Vysoké účinnosti bylo dosaženo použitím 10-ti stupňového vzduchového kompresoru, jehož prostřednictvím turbodmychadlo motoru stlačuje směs vzduchu a paliva v poměru 23:1.
Konstrukce motoru GE90-115B je stejně působivá jako jeho výkon. Hlavním materiálem použitým v motoru je matricový kompozitní materiál, který snese vyšší teploty spalování paliva než jiné motory bez destrukce nebo deformace. Vysokoteplotní spalování paliva umožnilo u prvních modelů motorů dosáhnout 10procentní úspory paliva, u modernějších modelů je toto číslo ještě vyšší.
Ke všemu výše uvedenému lze poznamenat, že od roku 2002 je motor GE90-115B podle Guinessovy knihy rekordů dosud nejvýkonnějším leteckým proudovým motorem. Není to ale jediný světový rekord, který byl s použitím motoru GE90-115B vytvořen. Nejdelší nepřetržitý komerční let 22 hodin a 42 minut z Hongkongu do Londýna v roce 1995 byl poháněn motory GE90-115B. Během této doby letadlo překonalo Tichý oceán, severoamerický kontinent, Atlantský oceán a přistálo na letišti Heathrow.
Monster auta - vše o nejvýjimečnějších strojích, mechanismech a zařízeních na světě, od obrovských prostředků k ničení vlastního druhu až po malá, přesná zařízení, mechanismy a vše mezi tím.
V současné době se v civilním letectví používá velké množství různých typů motorů. Při provozu každého typu motoru jsou identifikovány poruchy a poruchy, které jsou spojeny se zničením různých konstrukčních prvků v důsledku nedokonalostí v jejich konstrukci, technologii výroby nebo opravy a porušením provozních předpisů. Různorodý charakter poruch a nefunkčnosti jednotlivých komponent a sestav při provozu elektráren v každém konkrétním případě vyžaduje individuální přístup k analýze jejich stavu.
Nejčastějšími příčinami poruch a poruch, vedoucích k předčasné výměně motorů a v některých případech k jejich vypnutí za letu, jsou poškození a zničení lopatek
„pwessora, turbíny, kam< р ь°’а, шя, опор двигателя, вравшихся механических частей,
Legáty regulačního systému?, mazání motoru. Poškození - kompresory ‘1I jsou spojeny se vniknutím cizích předmětů do nich a únavovým selháním lopatek. Nejčastějšími následky cizích předmětů jsou zářezy a promáčkliny
lopatky kompresoru, které vytvářejí koncentrace napětí a mohou vést k únavovému selhání
Příčinou únavového selhání lopatek kompresoru je kombinované působení statického a vibračního zatížení, které pod vlivem koncentrací napětí způsobených různými technologickými a provozními faktory a vlivem okolního agresivního prostředí v konečném důsledku způsobuje únavové selhání. Při provozu motorů s dlouhou životností dochází k opotřebení lopatek a těsnění kompresoru, usazování prachu, nečistot a solí na lopatkách kompresoru, což vede ke snížení účinnosti motoru a snížení meze stability rázů.
Aby nedocházelo k poruchám motoru v důsledku zničení kompresoru, je nutné sledovat technický stav lopatek kompresoru při jejich údržbě. Konstrukce motorů musí umožňovat kontrolu všech stupňů lopatek kompresoru.
Nejčastějšími závadami plynových turbínových motorů jsou tavení, praskliny, deformace a erozně-korozní poškození lopatek trysek, turbínových kotoučů a pracovních lopatek (obr. 14.2). Tento druh poškození postihuje především pracovní a tryskové lopatky prvních stupňů turbín, jejichž změny stavu výrazně ovlivňují účinnost motorů a intenzivní erozivní a korozní opotřebení výrazně snižuje pevnost a v některých případech způsobuje rozbití.
Hlavním důvodem intenzivního korozně-korozního poškození lopatek je vnikání solí alkalických kovů do motoru spolu s prachem, vlhkostí a produkty spalování, které za vysokých teplot ničí ochranný oxidový film a podporují adsorpci síry na motoru. kov-oxidový povrch. V důsledku toho při dlouhodobém provozu motorů dochází k intenzivní sulfidaci materiálu vedoucí k jeho destrukci.
Příčinou deformace a roztavení lopatek tryskového zařízení a pracovních lopatek turbíny je přehřátí nad přípustné hodnoty při spouštění motoru nebo porucha
charakteristiky zařízení pro vstřikování paliva, které vedou ke zvýšené spotřebě paliva Viedre‘ a systémy pro ochranu motorů před překročením teplot v určitých regulátorech teploty. poruchy plynu (systémy PRT OTG) na motorech s plynovou turbínou druhé generace výrazně snižují pravděpodobnost výskytu těchto závad.
Jednou z nejčastějších poruch turbín je únavové selhání rotorových lopatek. Únavové trhliny vznikají nejčastěji v aretační části lopatek, na výstupní a vstupní hraně. Turbínové lopatky pracují v náročných podmínkách a jsou vystaveny komplexnímu rozsahu dynamických a statických zatížení. Vzhledem k velkému počtu startů a vypínání motorů a také mnohonásobným změnám v jejich provozních režimech jsou lopatky turbíny vystaveny mnohonásobným cyklickým změnám teplotních a napěťových stavů.
Během přechodných podmínek prochází přední a zadní hrana čepelí dramatičtějšími teplotními změnami než střední část, což má za následek značné tepelné namáhání čepele.
Při hromadění cyklů ohřevu a chlazení mohou v lopatce vznikat trhliny v důsledku tepelné únavy, které se objevují s různými provozními hodinami motorů. V tomto případě nebude hlavním faktorem celková doba provozu kotouče, ale počet opakovaných cyklů změn teploty.
Včasná detekce únavových trhlin v lopatkách turbíny při údržbě výrazně zvyšuje spolehlivost jejich provozu za letu – a zabraňuje sekundárnímu poškození motoru při prasknutí lopatek turbíny.
Spalovací komory jsou také zranitelným konstrukčním prvkem motoru s plynovou turbínou. Hlavními poruchami spalovacích komor jsou praskliny, deformace a místní roztavení nebo vyhoření (obrázek 14.3). Vznik trhlin je usnadněn nerovnoměrným ohřevem spalovacích komor při přechodných stavech a poruchami vstřikovačů paliva, což vede ke zkreslení tvaru plamene. Zkreslení tvaru plamene může vést k místnímu přehřátí až vyhoření stěn spalovacích komor. Teplotní režim spalovacích komor do značné míry závisí na provozních podmínkách motoru. Dlouhodobý provoz motorů za zvýšených podmínek vede ke zvýšení teploty stěn spalovacích komor a stupně nerovnoměrného ohřevu. V tomto ohledu je nutné zlepšit spolehlivost motoru
dodržovat stanovená omezení pro nepřetržitý provoz motorů v režimech w - high
Nejcharakterističtějšími závadami vedoucími k předčasnému vyřazení motorů z provozu a také k jejich nedodržování je zničení spor rotoru motoru, ozubených převodů vysokotlakých motorových převodovek a pohonů motorových jednotek. Známky zničení těchto prvků motoru jsou výskyt kovových částic na olejových filtrech nebo aktivace tepelných čipových alarmů
Ke zničení kuličkových nebo válečkových ložisek turbíny nebo kompresoru dochází v důsledku nedostatku oleje v důsledku usazování koksu v otvorech trysek, kterými je mazivo přiváděno do držáků motoru. Usazeniny koksu v otvorech vstřikovačů se vyskytují především při zahřátém motoru. Když se cirkulace oleje ve vyhřívaném prstenci fóra zastaví, dochází ke koksování oleje Tyto jevy jsou pozorovány v létě a v jižních oblastech země, to znamená v podmínkách vysokých venkovních teplot.
Příčinou zničení ozubených kol a kuličkových ložisek převodovky motoru je porušení pravidel jejího provozu. Patří mezi ně: nedodržení pravidel pro přípravu na startování motorů za nízkých teplot (spouštění vysokotlakého motoru bez topení), nedodržení režimů topení a chlazení atd. Při startování studeného motoru s vysokou viskozitou oleje prokluz ložiskových klecí a může dojít k místnímu přehřátí ložiskových prvků. Zvedání studeného motoru ihned po nastartování do zvýšených provozních podmínek bez předehřívání může vést v důsledku rozdílných rychlostí ohřevu vnitřního a vnějšího kroužku ložiska ke zmenšení mezery pod přípustnou hodnotu (obr. 14.4).
V tomto případě se vnitřní kroužek zahřeje rychleji než vnější kroužek, který je stlačen nosnou skříní motoru. Při zmenšení mezery pod přípustnou hodnotu dochází k lokálnímu přehřátí oběžných kol a valivých těles, což může vést k destrukci ložiska.
