Rolls-Royce brachte 2014 sein großes Flugzeugtriebwerk der nächsten Generation auf den Markt, bei dem hohle Lüfterblätter aus Titanlegierung eine der Kerntechnologien von Rolls-Royce sind.
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Es dauerte zehn Jahre, bis sie endlich einen stabilen Produktionsprozess hatten, der den Präzisionsanforderungen gerecht wurde, und das Ergebnis war ein sehr leichtes, aber extrem stabiles Design. Kürzlich hat Rolls-Royce den Lüfterherstellungsprozess offiziell freigegeben.
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Die Herstellung eines Lüfterflügels umfasst mehr als 80 Prozessschritte
Hier sind nur einige der Schritte
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In einem Ofen bei einer Temperatur von fast 1,{1}} Grad wird Argongas verwendet, um drei verbundene Titanplatten auszudehnen und präzise zu formen.
Während sich die beiden äußeren Titanplatten ausdehnen, dehnt sich die mittlere Schicht in die Kernstruktur aus, was der Hohlklinge eine außergewöhnliche Festigkeit verleiht.
Beobachten Sie Millionen von Datenpunkten mit einer Messgenauigkeit von 40 Mikrometern, was dem halben Durchmesser eines menschlichen Haares entspricht.
Der Roboter poliert und scannt das virtuelle 3D-Modell, um etwaige Unterschiede in der Klinge zu erkennen.
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Lüftersystem aus Kohlenstoff/Titan-Verbundwerkstoff
Nach so vielen Jahren der Entwicklung wissen wir, dass der Spielraum für die Optimierung der aerodynamischen Leistung von Flugzeugen sehr begrenzt ist, und jeder hat seinen Fokus auf die weitere Verbesserung der Antriebs- und Verbrennungseffizienz des Motors verlagert.
Durch die Umsetzung der Advance- und UltraFan-Projekte wird Rolls-Royce in den nächsten Jahren voraussichtlich große technologische Durchbrüche bei zivilen Triebwerken erzielen.
Vorabprojekt
Im Rahmen des Advance-Projekts plant Rolls-Royce, ein neu entwickeltes Hochdruck-Kerntriebwerk mit einem Boost-Verhältnis von über 60 für den Bau der Turbofan-Triebwerksserie der nächsten Generation zu verwenden. Der Advance-Motor, der voraussichtlich im Jahr 2020 zum Einsatz kommt, wird ein Bypass-Verhältnis von mehr als 11 und einen Kraftstoffverbrauch haben, der mindestens 20 % niedriger ist als der aktuelle Trent 700.
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UltraFan™-Lüfter
UltraFan wird das Mitteldruckturbinendesign auf Basis der Advance-Kernmaschine weiter verbessern und den Fan über ein Getriebesystem antreiben.
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Der UltraFan-Motor, der voraussichtlich nach 2025 in Betrieb genommen wird, verfügt über einen zahnradgetriebenen Lüfter mit variabler Steigung. Sein Gesamt-Boost-Verhältnis wird 70 erreichen, das Bypass-Verhältnis wird voraussichtlich 15 erreichen und der Kraftstoffverbrauch wird mindestens 25 % niedriger sein als der des Trent 700.
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Wie großartig ist der UltraFan-Motor?
Das CTi-Lüftersystem des UltraFan-Triebwerks (übersetzt als: Superfan) verwendet Lüfterflügel aus Kohlefaser/Titanlegierung und eine Haube aus Verbundmaterial, wodurch das Gewicht jedes Flugzeugs um 1.500 Pfund (680 kg) reduziert werden kann, was dem Transport von sieben weiteren Flugzeugen entspricht Passagiere ohne steigende Kosten. .
Das Design des Superfan-Triebwerks mit variabler Drehzahl wird effektive Leistung für künftige Triebwerke mit hohem Schub und hohem Nebenstromverhältnis liefern.
„Grün“ spiegelt sich nicht nur in der Materialgrundfarbe der Lüfterflügel aus Kohlefaser-/Titanlegierung wider, sondern bedeutet auch seine energiesparenden und umweltschonenden Auswirkungen: Kraftstoffeinsparung, Emissionsreduzierung und Geräuschreduzierung.
Der Kraftstoffverbrauch und die Emissionen des Superfan-Triebwerks werden 25 % niedriger sein als beim aktuellen Trent 700-Triebwerk und es handelt sich außerdem um die Basistechnologie des Verifizierungsprogramms Environmentally Friendly Engine (EFE).
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Da das Lüfter-Boost-Verhältnis sehr niedrig ist, wird eine variable Pitch-Steuerung verwendet, um Strömungsabriss und Flattern bei nicht vorgesehenen Geschwindigkeiten zu verhindern, und es werden geneigte und gepfeilte Austrittsleitblätter zusammen mit einer Schallabsorptionsbehandlung verwendet, die den Lärm effektiv reduzieren kann.
Die Superfan-Triebwerksgondel ist eine freitragende Gondel mit Austrittsleitschaufelstützen. Diese Konstruktion macht die Schubumkehrvorrichtung überflüssig und reduziert das Gewicht des Motors erheblich.
Durch das Entfernen des Schubumkehrers können auch die Einlass- und Auslassverluste reduziert werden, wodurch der Geräuschpegel weiter gesenkt wird.
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Eines der Kerndesigns des Superfan-Triebwerks, das „Power-Getriebe“, hat kürzlich einen Prüfstandstest in Deutschland abgeschlossen, wobei die Ausgangseffizienz 70.{1}} PS erreichte. Dies ist ein weiterer wichtiger Meilenstein für das Projekt.
Die Auslegungsleistung des Leistungsgetriebes wird 100.000 PS erreichen, und das größte Getriebefan-Triebwerk der Welt wird bald verfügbar sein.
UltraFan absolvierte seinen ersten Flugtest im Jahr 2014 auf der Testbasis in Arizona, USA, mit dem Trent 1000-Triebwerk der Boeing 747-200-Flugplattform.
Versuche in den Vereinigten Staaten zeigten, dass die Ventilatoren eine gute Leistung erbrachten, was den ersten großen Meilenstein für das Projekt darstellte.
An den Lüfterflügelspitzen sind faseroptische Sensoren installiert, um den Zustand des Lüfters zu überwachen.
Rolls-Royce investiert jedes Jahr 1,2 bis 1,3 Milliarden Pfund in Forschung und Entwicklung.
Die Inbetriebnahme des Superfan-Triebwerks ist für 2025 geplant. Derzeit liefert das Getriebefan-Triebwerk GTF von Pratt & Whitney den Antrieb für Airbus A320neo, Bombardier C Series, Mitsubishi Jet MRJ, Russian MC-21 und Embraer EJet-E2. Triebwerke für die Zivilluftfahrt Eine revolutionäre Ära steht vor der Tür.
