牌 号 GE90
用 途 军用/民用涡扇发动机
类 型 涡轮风扇发动机
国 家 美国
厂 商 通用电气公司航空发动机集团
生产现状 生产
装机对象 大型民用和军用运输机,如先进的波音777、道格拉斯的MD-12X、空中客车公司的
A330的派生型等。
研制情况
1990年1月16日,美国通用电气公司(GE)正式推出大推力、高涵道比涡轮风扇发动机GE90。它满足了B777的需要,也能适应未来民航市场的发展。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。装GE90的B777于1995年8月取得适
航证,9月投入使用。GE90发动机的研制费约12~30亿美元,研制计划以GE公司为主,它承担57%的份额。法国SNECMA公司承担25%,负责低压和高压压气机以及增压级、润滑系统、全权数字式电子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级压气机的发展工作,日本石川岛播磨重工业公司承担8%,负责低压涡轮和主轴;意大利菲亚特公司承担7%,负责齿轮箱和传动系统,并参与低压涡轮的设计和研制工作。
GE90发动机采用了通用电气公司CF6和CFM56系列发动机的经验以及通用电气公司与NASA合作的节能发动机E3的先进技术。除了能提供最大推力以外,GE90与现有的高涵道比发动机相比,将降低耗油率9%,减少氧化氮排放33%。
GE90采用直径为3124mm的宽弦复合材料风扇以及与之匹配的E3的10级压气机,其优异的效率和操作性能业已得到证实。该发动机的双环腔燃烧室极为经久耐用,且排放污染非常低。同样地,双级高压涡轮采用先进材料和主动间隙控制技术,以提高效率和使用寿命。6级低压涡轮则采用CF6和CFM56系列发动机极其成功的经验。
GE90取适航证时的推力为37675daN,但装在B777“A”市场飞机时用降功率(降低10%)工作,即以34250daN的推力投入初期服役。
在发展试验中,发动机推力在大于取证推力下累积的工作时间达380h。其中,有7台发动机推力超过44
480daN(100000 lb),工作时间为65h。
截至1995年8月24日,GE90发展试验已累积地面工作5153h,15079循环,飞行226次计501.5h。
其主要改型有:
GE90-B3 用于B777“A”市场,该型为1995年投入使用的初始型号,推力为34250 daN。
GE90-B2 用于B777“A”市场,改进了高空性能,推力为34250daN。
GE90-B1 用于B777“B”市场,推力为38660daN。
GE90-B4 用于B777“B”市场,推力为38920daN。
GE90-92B 为满足B777进一步发展的要求,GE公司于1994年5月提出发展GE90的第1个推力加大型即GE90-92B的发展计划,编号中的9
2B表示它用于B777,推力为92000 lb(41000daN)。此改型将改进高、低压涡轮材料与冷却技术,以提高燃气温度40℃,但仍保留与原型相同温度裕度,还将改进低压涡轮轴等。计划于1996年5月取得适航证,同年年底投入使用。
今后还将发展推力分别为:43200、46700、51200daN的推力增长型,以满足B777加长型与“C”市场之需。
结构和系统
风 扇 单级轴流式,增压比为1.52,采用22片无凸台宽弦全复合材料风扇叶片,前缘包覆0.254mm厚的金属层,后缘部位用凯芙勒线加强,以防脱层。叶高1219.2mm,弦长533.4mm。叶尖切线速度371m/s。风扇出口整流叶片距风扇叶片较远,以减少噪声。在铝制机匣上缠绕多层凯芙勒条带,起包容作用。风扇转速为2304r/min。
低压压气机 3级轴流式。鼓式转子连接到后缘处,3级转子叶片均装在鼓中的环形燕尾槽中。
高压压气机 10级轴流式。增压比为23,平均级压比为1.37,叶尖切线速度为455m/s,转速为10396r/min。转子叶片和静子叶片都是直接由E3节能验证机按比例放大而成的,前5排静叶可调。转子叶片采用小展弦比(1.49)。后几级静子叶片是焊接结构。转子后两级采用Udimet 720合金叶片。第1~7级叶片装在的纵向燕尾槽中,第8~10级叶片装在的环向燕尾槽中。空气由第7~8级盘间引入转子,在加速及稳定工况时对转子中心加热,使转子与机匣间易于热匹配,加大喘振裕度,提高效率,且可减少在加速过程中瞬时涡轮进口温度的超温。
燃 烧 室 环形。采用了E3的设计,双环腔头部在小推力状态时只有外环腔的喷嘴工作;加大推力时两环腔的喷嘴全部工作,从而减少Nox的排放。火焰筒用GTD222合金铸出经机械加工而成,其上用激光打出大量斜孔,以便冷却,延长寿命。
高压涡轮 2级轴流式。采用E3发动机的设计。涡轮叶片用Rene’ N5单晶镍基合金铸成,采用具有损伤容限能力的粉末冶金Rene’ 188DT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℃。高压涡轮的冷却系统设计得很有特,将温度和压力较高的空气由第7~8级压气机间经转子中心通过高压涡轮的两级间对两级加温,使由外缘至轮心的温度差小。减少上的热应力,同时与静子间有较好的热匹配性能。然后,这股空气再进入第2级转子叶片对叶片进行冷却。这套系统可提高冷却空气的冷却效率。高压涡轮缘上不开孔,以提高强度,同时减少因螺栓头及螺帽引起的风阻损失。
低压涡轮 6级轴流式。有较大的涡轮直径,外径处采用了CF6-80C2的34℃倾斜设计。有相对低的级负荷,以提高效率,降低噪
声。
控制系统 全权数字式电子控制系统提供燃油,主动间隙和可变几何控制。
技术数据
起飞推力(daN)
GE90-B3 34250
-B2 34250
-B1 38660
-B4 38920涡轮发动机
空气流量(kg/s) 1420.0
涵道比 8.40
总增压比 39.3
涡轮进口温度(℃) 1430
风扇直径(mm) 3124
最大直径(mm) 4013
长度(mm) 5080
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