Как уже говорилось, с начала проектирования самолета А380 двигатель Trent 900 рассматривался как основной для его силовой установки, однако он не остался единственным. Airbus избавился от конкурента по программе создания самолета VLCT, когда Boeing свернул свой проект 747Х, но двигатель, предназначавшийся для этого проекта остался.

Ведь для его разработки специально был образован альянс двух гигантов авиационного двигателестроения GE-Aviation и Pratt & Whitney (как часть United Technologies Corporation (UTC)). Аббревиатура ЕА – Engine Alliance.

ЕА был создан в августе 1996 года для разработки, призводства, продажи и послепродажного обслуживания новой линии двигателей для VLCT на паритетных началах (50/50). К тому времени двигателей с набором необходимых характеристик (в том числе тягой порядка 70,000-85,000 lb( 311-378 kN)) эти компании не имели.

Прогнозируя мировой спрос в этом сегменте рынка специалисты определили, что он может оказаться недостаточным, для покрытия возможных затрат на разработку новой линии двигателей (около 1$ млрд.). Однако, имеющаяся клиентская база и возможный спрос все же не были столь малыми, чтобы их совсем игнорировать.

В этом случае вполне логичным было бы образование совместного предприятия для получения взаимовыгодного результата. В противном случае эти фирмы могли бы быть только жесткими конкурентами. Предприятие было создано. Двигатель получил рабочее наименование GP7000.

Схема двигателя GP7000.

Однако, по уже описанным обстоятельствам, он лишился объекта своей установки. Но, обладая хорошими данными, проект обещал стать перспективным, и было принято решение переоптимизировать его для создававшегося как раз в это время по той же программе самолета А3ХХ, впоследствии ставшим лайнером А380.

Airbus поддержал ЕА в его изысканиях. Сначала с 1998 года по 2000-й согласно частным договоренностям, а с 19-го декабря 2000 года, когда была официально запущена программа разработки и производства А380 также официально двигатель GP7000 стал вторым возможным двигателем силовой установки этого самолета помимо Trent 900. Линия двигателей на А380 получила наименование GP7200.

Еще более прочно этот движок укрепился в своем новом положении 19 мая 2001 года, когда авиакомпания Air France при заказе своих первых 10-ти А380-800 в качестве двигателя для них выбрала GP7270.

В совместной разработке и производстве линии двигателей GP7200 помимо главных создателей Engine Alliance GE-Aviation и Pratt & Whitney принимают участие также и другие европейские авиастроительные фирмы. Это французская SNECMA (газогенератор), немецкая MTU Aero Engines (турбина низкого давления и узлы корпусов турбины) и бельгийская Techspace Aero S.A. (компрессор низкого давления, корпуса подшипников и диск вентилятора).

Наземные испытания первого двигателя линии GP7200 начались уже в апреле 2004 года, а в декабре был выполнен первый полет, в котором испытуемый двигатель установили на летающую лабораторию на базе Boeing-747. FAA сертифицировало GP7200 для коммерческого использования в январе 2006 года.

25 августа 2006 года во Франции, в Тулузе, был совершен первый тестовый полет А380, оборудованного новыми двигателями. В декабре 2007 года получен сертификат типа для использования двигателя GP7200 на самолете А380.

В итоге получился турбовентиляторный двигатель GP7200 со степенью двухконтурности 8,7. Он имеет одноступенчатый вентилятор, пятиступенчатый компрессор низкого давления, девятиступенчатый компрессор высокого давления, низкоэмиссионную кольцевую камеру сгорания, двухступенчатую турбину высокого давления и шестиступенчатую турбину низкого давления.

Один из главный принципов объединения GE и P&W в единый альянс заключался в том, чтобы использовать имеющиеся перспективные разработки обеих фирм для создания нового двигателя. Именно это направление и было принято за главное.

Двигатель GE90-115B.

Двигатель PW4084.

Двигатель GP7200.

Так, основой для разработки газогенератора GP7200 послужил двигатель от GE Aviation GE90-110B/115B, а для вентилятора и всей системы низкого давления двигатель Pratt & Whitney серии PW4000-112 (семейство с диаметром вентилятора 112 inch (2.8 м)) PW4084/84D. Оба эти двигателя предназначались для самолетов серии Boeing-777 и удовлетворяли нормам ETOPS-240.

Кроме того были использованы определенные разработки, примененные на двигателях серии CF6 и двигателях CFM. Ну и конечно же многие передовые достижения современного двигателестроения нашли свое место в конструкции нового двигателя.

Схема двигателя GP7200.

1.Вентилятор (на основе конструкции вентилятора двигателя PW4084) имеет 24 лопатки из титанового сплава. Лопатки пустотелые, упрочнены по ферменному типу. Аэродинамическая форма их выполнена с использованием 3D-дизайна. Лопатки широкохордные, стреловидные, рассчитанные для работы на сверхзвуковой скорости и исходя из условий минимальной шумности.

Детали корпуса и направляющего аппарата выполнены из алюминиевого сплава с применением кевлара из соображений прочности, малого веса, а также малой шумности. Предусмотрена достаточно быстрая замена лопаток вентилятора без съема двигателя с крыла.

2.Проточная часть компрессора низкого давления также выполнена с применением 3-D технологий, что повышает устойчивость работы компрессора, уменьшает потери и положительно влияет на уменьшение расхода топлива. Совместный дизайн вентилятора и КНД значительно уменьшает возможность попадания грязи и мелких посторонних предметов в канал КНД, что повышает надежность и срок службы двигателя.

3.9-ступенчатый компрессор высокого давления. Выполнен на базе компрессора GE-90-110B. Здесь также применены 3-D технологии, что так же повышает эффективность и возможности бессрывной работы компрессора. Рабочее колесо первой ступени выполнено в виде блиска. Лопатки широкохордные, стреловидные спрофилированы по принципу лопаток вентилятора.

4.Кольцевая камера сгорания (одинарная). Выполнена с использованием технических решений, опробованных на двигателях групп CF6 и CFM. Камера проста по конструкции, но эффективна в работе, малоэмиссионна. Удовлетворяет требованиям норм САЕР 8 с большим запасом.

5.Турбина высокого давления. Применены 3-D технологии. Раздельное охлаждение лопаток и специальное термоизоляционное покрытие ( thermal-barrier coating, ТВС) повышают срок службы лопаток и эффективность двигателя в целом. Термическая согласованность ротора и статора позволяют минимизировать зазор между рабочими лопатками и корпусом турбины. Безболтовая архитектура уменьшает количество деталей (а значит массу двигателя в целом), срок службы дисков и затраты на обслуживание.

Пример антитермального покрытия лопаток турбины GP7200.

6.Турбина низкого давления выполнена на базе 3-D технологий, позволяющих в итоге сократить расход топлива. Новые технические решения в ее конструкции повышают эффективность одновременно со снижением веса и уровнем шума.

7.Система смазки и подшипниковых опор. Простота двухвального двигателя снижает стоимость обслуживания. Специальные антифрикционные углеродные уплотнения снижают расход масла и топлива. Система имеет невысокое рабочее давление. Обслуживание и затраты на него минимизированы.

8.Двигатель управляется цифровой электронной системой последнего поколения FADEC III. Учтен опыт ее работы на двигателях GE90 и CFM. Улучшена и ускорена возможность передачи данных с диагностических датчиков с целью минимизации возможных задержек в наземном обслуживании.

9.Коробка приводов агрегатов выполнена на базе двигателя PW4084 из соображений простоты, долговечности и минимального недорогого обслуживания.

Сертифицированные варианты двигателя GP7200 – это GP7270 и GP7277. Первый предназначен для пассажирского А380-861 (цифра «6» – код двигателя) и имеет взлетную тягу 74,735 lbf (332,440 кN). Второй может быть установлен на версию А380F (в случае ее готовности) и имеет тягу 80,290 lbf (357,100 кN). Однако, уже сейчас конструктивно GP7200 может обеспечить тягу более 81,500 lbf (363 кN).

Двигатель GP7200 на самолете A380.

Взлет А380-861 в Le Burget (июнь 2013 г.).

Лайнер А380-861 в Le Burget (06.2013).

При этом постоянно ведутся работы по совершенствованию двигателя. Повышается его тяговая эффективность, исследуется возможность применения новых материалов и конструкций для снижения массы. Например, с середины 2011 года в производство двигателя включилась компания Volvo Aero. Использование ее наработок по компрессорам и турбинам позволило снизить массу двигателя на 24 кг.

Возможности транспортировки и ремонтопригодности двигателя GP7200 имеют столь же высокий уровень, как и у его предшественников и соперников. Модульная конструкция значительно повышает возможности в этом плане, а расположение двигателя на самолете (на пилоне) с открывающимися капотами и панелями делает доступ к нему и его системам практически неограниченным, позволяя проводить многие работы (в том числе и серьезные ремонты) оставляя двигатель на крыле.

Двигатели GP7200 под крылом А380.

То же самое можно сказать и о контролепригодности, причем имея ввиду оба двигателя: Trent 900 и GP7200. Один из основных видов контроля практически любого современного двигателя, на котором используется принцип эксплуатации «по техническому состоянию» - это бороскопический контроль. Оба двигателя, используемые на А380, можно сказать, идеально приспособлены для него.

Они, как уже говорилось, могут быть практически полностью открыты для обеспечения удобного доступа ко всем системам, в том числе и к специальным портам-отверстиям для осмотра лопаток и внутренних полостей компрессора, и турбины, а также полостей камеры сгорания. Могут быть осмотрены все ступени и полости без исключения, тем более, что в распоряжении инженерного обслуживающего персонала авиакомпаний есть совершенная бороскопическая аппаратура.

Это различного вида и сложности бороскопы, простые и видео, со специализированными режимами осмотра и записи изображения, с возможностями обмера обнаруженных повреждений с использованием 3-D технологий и отличной артикуляцией оптических зондов (all-way, т.е. 360°).

Кроме того, довольно широки возможности проведения местного ремонта, в частности зачистка лопаток с использованием практически единственного в своем роде оборудования немецкой фирмы Richard Wolf GmbH , которое во многих случаях позволяет устранить повреждение и избежать дорогостоящего ремонта, связанного со съемом двигателя и простоем самолета.

Большое внимание уделяется улучшению топливной эффективности. В наше время авиационная наука и двигателестроение достигли такого высокого уровня, что среди имеющихся образцов двигателей одинакового предназначения нельзя определить какой-либо один, особенно выделяющийся среди других своими выдающимися параметрами.

И это хорошо, потому что положительным образом сказывается на конкуренции. Для здорового развития нового проекта серьезная конкуренция должна присутствовать, иначе при наличии только одного поставщика двигателей к примеру сам проект А380 быстро мог бы стать нежизнеспособным.

Жесткая конкурентная борьба на рынке двигателестроения заставляет разработчиков использовать самые передовые технологии и внедрять в производство самые высокие достижения науки и техники.

Однако стоимость разработки двигателей очень высока, поэтому борьба ведется за каждый, даже самый малый прирост в доле данного производителя на рынке. Часто выбор покупателя определяет довольно небольшое преимущество, которое, однако, в дальнейшем может стать решающим.

Понятно, что все это справедливо и для силовой установки А380. Оба двигателя, и Trent 900 и GP7200, достаточно близки к друг другу по параметрам, и сейчас не прекращается постоянное соперничество между Engine Alliance и Rolls-Royce за то, чей двигатель станет более востребованным.

В наш век дефицита энергоресурсов доминирующим видом эксплуатационных затрат авиакомпаний стали затраты на авиационное топливо. И доля их в общих затратах в дальнейшем будет только увеличиваться. Поэтому любое, даже самое минимальное повышение топливной эффективности двигателя делает экономически оправданным его преимущественное использование при прочих равных условиях.

Именно такое положение сейчас существует в конкурентной борьбе между двигателями Trent 900 и GP7200. Самолет с двигателями Альянса усилиями разработчиков на данный момент имеет топливную эффективность на 1% выше, чем самолет с британскими двигателями, и американцы стараются этот разрыв по крайней мере не сокращать. Получается что компания Rolls-Royce вынуждена определенным образом играть в догонялки .

Цифра, вроде бы, небольшая, но на самом деле, если самолет совершает длительные перелеты (а большинство А-380-х предназначены эксплуатантами именно для этого), то за год экономия может составить до 1,7 млн. долларов на самолет и при этом выбросы СО2 могут сократиться на 4000 тонн в год.

Trent 900 имеет несколько большую тягу (около1,5-2%), меньшую массу (около 300 кг). Он немного короче своего соперника (примерно на 20 см). Но в данном случае, похоже, все это не может стать решающим фактором в определении предпочтений авиакомпаний.

Если на начальных шагах разработки А-380 двигатель Trent 900 был первым и основным, то сейчас уже около 49% всех заказанных А380 должны будут получить двигатели GP7200. Цифры говорят сами за себя и очень вероятно, что они будут расти.

Возможно на положение дел повлияли также отказы двигателя Trent 900, проявившиеся за сравнительно короткое время его эксплуатации ( при этом отказов двигателя GP7200 не наблюдалось). Особенно заметным было летное происшествие случившееся 4 ноября 2010 года с самолетом авиакомпании Qantas А380-842 (номер VH-OQH, двигатель Trent 972).

Во время выполнения рейса Сингапур-Сидней произошло разрушение турбины второго двигателя (в районе промежуточного звена и первой ступени ТНД), повлекшее за собой еще большие разрушения двигателя, мотогондолы, а также поверхностей левого крыла.

Двигатель Qantas-A380 после аварийной посадки.

Двигатель Trent 972 самолета Qantas А380-842 после посадки.

Экипаж вернул самолет в аэропорт вылета (Чанги, Сингапур) и произвел благополучную посадку. Никто не пострадал. Лайнер был полностью отремонтирован с заменой всех 4-х двигателей и полным тестированием на земле и в воздухе. Ремонт обошелся в 139$ млн. Тогда были до выяснения обстоятельств прекращены полеты не только самолетов А-380 компании Qantas, но и достаточно крупного заказчика компании Singapore Airlines.

Высказывалось мнение, что причиной происшествия стали ошибки в базовом проектировании двигателя, в частности в системе регулирования зазоров в турбине. Стоит сказать, что подобное происшествие (разрушение турбины) во время стендовых испытаний случилось и со следующим (более продвинутым) двигателем в линии Trent – Trent 1000, предназначенным для нового лайнера Boeing 787 Dreamliner.

Образно говоря, создается впечатление, что в погоне за эффективностью двигателя (которая, кстати, во многом зависит и от зазоров в турбине) конкурентная борьба может оказывать, так сказать, никем не контролируемое “давление” на продвижение инновационных технологий, которое в конце концов может привести к взрыву.

Однако, время еще, конечно, покажет, какой из двигателей достойнее. Главное, чтобы неизбежное соперничество происходило исключительно на мирной основе. А-380 летает еще только пятый год и пусть летная судьба этого на самом деле замечательного лайнера будет безупречной…

Самолет А380-841 с двигателями Trent 900.

Лайнер А380-841.

A380-861.

За эту статью и интересный рассказ огромное спасибо Юрию Тарасенко

http://avia-simply.ru/