ge90发动机威力(打破吉尼斯世界纪录的动力最强者)

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GE90-115B发动机

GE90系列发动机中的GE90-115B是目前推力最大的大型商用航空发动机。

作为波音777-300ER和波音777-200LR长程飞机的唯一动力,GE90-115B是GE90系列发动机的最新派生成员。2001年在做最初的地面测试时,记录达到了令人惊异的123000lbf(553.50kN)稳定推力,吉尼斯世界记录确定该发动机为“世界动力最为强劲的商用喷气发动机”。随后的2002年,在做测试中,该发动机打破原有记录 ,达到了127900lbf(575.55kN)的推力。

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为了满足波音777的需要,同时适应未来民航市场的发展。1990年1月16日,GE公司正式推出大推力、高涵道比涡轮风扇发动机GE90。1992年11月23日GE90首次进行核心机试验,1993年3月29日进行全尺寸的发动机试验,1995年2月2日获得FAA发动机适航证。

GE90的研发费用在12~30亿美元,它以GE公司为主体多家航空公司参与联合研制。法国SNECMA公司负责低压和高压压气机以及增压级、润滑系统、全权限数字式控制系统的子部件和起动机,此外还从事备份的钛合金风扇和10级压气机的研发工作,日本IHI公司负责低压涡轮和主轴;意大利菲亚特公司负责齿轮箱和传动系统,并参与低压涡轮设计和研制。

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GE90取适航证时的推力为376.75kN(83000lbf),但装在波音777“A”商用飞机时功率降低10%,以342.5Kn(75500lbf)的 推力投入初期服役。

GE90发动机采用了GE公司CF6和CFM56系列发动机的经验以及GE公司与NASA合作的节能发动机E3的先进技术。除了能提供最大推力外,GE90比同时期的高涵道比发动机油耗降低9%,氮氧化物排放减少33%。

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GE90由1级风扇,3级增压级,10级高压压气机,双环腔燃烧室,2级高压涡轮和 6级低压涡轮构成。发动机直径3404mm,长度7290mm。

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GE90发动机结构简图

那么GE90发动机采用了哪些独特的设计?

掠形大流量宽弦复合材料风扇叶片

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GE90发动机上GE公司用碳纤维加强高韧性环氧树脂复合材料代替了钛合金制成当今世界上最大的风扇叶片。叶片的成型工艺包括:复合工艺造型、压缩成型、高压固化。GE90的叶片是世界上最大的环氧树脂材料发动机叶片,其设计和制造有很大的技术风险。为了提高叶片抗分层性能和抗剪强度,GE公司发展了一种称之为“大力神”8551-7/IM7的增韧环氧/石墨纤维,在环氧中加入凯夫拉微粒。

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掠形大流量宽弦复合材料风扇叶片使现代涡轮风扇发动机的风扇叶片达到了一个新的水平。GE90系列发动机上使用的复合材料风扇叶片在服役中表现优异,运转效率更高、噪声更低。

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发动机风扇段结构

用碳纤维加强高韧性环氧树脂复合材料制造的风扇叶片比钛合金夹心结构的风扇叶片更轻。抗震特别是抗颤性能比钛合金更优异,具有更佳的抗鸟击能力和低噪音指标。

风扇盘和风扇机匣

由于GE90的风扇叶片长而宽,采用常规的轮盘就会宽而重。因此,GE90风扇轮盘做成多盘的盘鼓混合式结构。包容环采用了CF6-80C2的结构,即在铝合金机匣上缠绕多层凯夫拉编制条带。这种结构更轻,而且包容能力更强。

高压压气机

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GE9x高压压气机

GE90的高压压气机是按照节能发动机E3的比例放大设计的,其空气流量增大了69%。GE90高压压气机叶片采用了小展弦比叶片,比常规的要宽很多。整个气压机由4段组成,第1、7级盘是独立的钛合金材质的2~6级盘鼓焊接成整体,8~10级Rene88DT高温合金粉末合金盘焊为一体,然后在两处用螺栓连成整体。

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GE9x高压压气机

1~6级叶片在轮盘的轴向燕尾槽中,7~10级叶片装在轮盘的环向燕尾槽中,空气由8~9级盘间引入转子,在加速及稳定状态时对转子中心加热,使转子与机匣间易于热匹配,加大喘振裕度,提高燃油效率,且可减少在加速过程中瞬时涡轮进口温度的超温。7~10级盘采用高温合金是因为高增压比使压气机出口处温度较高。

发动机燃烧室

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独特的双环腔燃烧室

GE90发动机的燃烧室同样采用了E3高效节能发动机的设计。最大特点是采用了双环腔头部和多孔冷却火焰筒。以CF6-80C2为动力的、载客210人的波音767-300飞机,巡航时的有害物质排放量为每位乘客0.566g/km,而以GE90为动力的、载客278人的波音777飞机,巡航时有害物质的排放量比前者可降低34%。此外未燃烧的碳氢化合物与一氧化碳也减少70%。小推力情况下,外环的喷嘴工作;加大推力时,两环腔全部工作。

高压涡轮

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GE90的高压涡轮叶片用N5单晶镍基合金铸成。涡轮采用具有损伤容限能力的粉末合金Rene88DT高温合金。高压 涡轮设计留有较大的温度裕度,GE90-B3为127℃,GE90-B1为89℃。

高压涡轮冷却系统设计很有特色。将温度、压力较高的空气由第8、9级压气机 间经过转子中心通到高压涡轮的两级轮盘间,使轮盘与静子间有较好的热匹配性能。然后,这股气流再进入第2级工作叶片对叶片进行冷却。这套系统可以提高冷却空气的冷却效率。

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