Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Доклад - Стратегия развития силовых установок в 21 - м веке - взгляд в будущее - файл 1.doc


Доклад - Стратегия развития силовых установок в 21 - м веке - взгляд в будущее
скачать (6663 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc6663kb.04.12.2011 18:46скачать

содержание

1.doc

Стратегия развития силовых установок в 21- м веке –

взгляд в будущее
Доктор М. Дж. Бензекейн, генеральный директор – отделение перспективных разработок авиационных двигателей фирмы Дженерал Электрик, Цинциннати, Огайо 45215, США
Гражданские и военные заказчики авиационных двигателей фирмы Дж. Электрик* (GEAE) стремятся получать продукцию с низкой эксплуатационной стоимостью. Это требует от GEAE улучшения характеристик, уменьшения веса, снижения шума и вредных эмиссий при проектировании. GEAE приняла стратегию, состоящую из двух частей. Первая из них заключается в совершенствовании двигателей с одноступенчатой ТВД для узкофюзеляжных самолетов местных авиалиний, а вторая - в совершенствовании двигателей с двухступенчатой ТВД и высокими степенями повышения давления для широкофюзеляжных самолетов дальних авиалиний.

С этой целью GE приняла технологический процесс, состоящий их двух этапов: программа TECH 56 и программа «Ультраэффективные двигательные технологии» (UEET). Работы по аэродинамике вентилятора, компрессора и турбины ведутся в рамках этого процесса.

Приняты серьезные меры по снижению воздействия авиационных двигателей на окружающую среду. GEAE работает над снижением NOX с помощью TAPS-камеры сгорания и по снижению шума с помощью шевронных сопл.

В статье также описаны инициативы GEAE, касающиеся инжениринга и университетской поддержки в мировом масштабе.

Введение


С
* General Electric Aircraft Engines

1
тратегия GEAE обусловлена удовлетворением потребностей Заказчика. Именно сейчас мы должны разработать ключевые технологии, обладающие большими возможностями, которые бы способствовали росту внедрения нашей продукции на ближайшие 20 лет и развитию конструкции наших двигателей на годы вперед. Мы также нуждаемся в разработке и совершенствовании нашей инструментальной части для того, чтобы повысить производительность и качество. Все это возможно достичь лишь сконцентрировав усилия лучших умов во всем мире.

Обсуждение


Прежде всего давайте поговорим об удовлетворении потребностей Заказчика. Наши гражданские и военные заказчики говорят нам, что мы должны работать над снижением эксплуатационной стоимости, и мы к ним прислушиваемся. Для того, чтобы этого достичь, мы стремимся при разработке конструкций наших двигателей к простоте, надежности, улучшению характеристик, снижению шума и вредных эмиссий. Именно эти качественные параметры мы заложим на будущее в стратегию развития нашей продукции.

Эта стратегия представлена на рис. 1. Для наших перспективных двигателей для региональных узкофюзеляжных самолетов мы взяли за основу конструкцию CFM56/CF34-10. Эта конструкция подразумевает 2-вальный двигатель с одноступенчатой ТВД при умеренных значениях степени повышения давления. Отличительные особенности двигателей этого класса тяги обусловлены в первую очередь простотой, малым количеством деталей и высокой надежностью, которые диктует работа с большой цикличностью.

Относительно же рынка широкофюзеляжных самолетов средних и дальних авиалиний мы думаем, что конструкция GE 90, представляющая собой 2-вальный двигатель с 2-ступенчатой ТВД и высокой суммарной степенью повышения давления, увязывает особенно важные для данного применения предельные характеристики по расходу топлива и дальности полета.

Наша стратегия состоит в том, чтобы в конечном итоге объединить эти две конструкции и прийти к конфигурации с одноступенчатой ТВД, очень высокими значениями степеней повышения давления. Мы думаем, что необходимый для достижения этих целей технологический уровень должен быть достигнут к 2010-му году, а выпуск продукции на его основе должен осуществляться в следующем десятилетии.

Ч
2
то мы делаем, чтобы добиться этого? Мы начали с двух основных баз: семейств двигателей CFM56 и GE90.






Содержание первого этапа отражено в проекте программы TECH56, где мы предлагаем новые технологии для каждого компонента двигателя (см. рисунок 2).

В зависимости от области применения наша программа преследует цели:

- уменьшение расхода топлива на 4…7% по сравнению с существующим CFM56;

  • снижение затрат на техническое обслуживание на 15…20%;

  • снижение содержания NOX до 50% относительно Норм ICAO;

  • обеспечение величины суммарного запаса по уровню шума 20дБ относительно главы III Норм FAR 36.

Мы работаем над проектом TECH 56 в течение последних 3 лет и программа находятся в работе. Ниже я приведу некоторые результаты.

Наш второй этап заключается в том, чтобы двигаться в направлении создания ультраэффективного двигателя* (UEET), который мы разрабатываем совместно с NASA. Цели, которые преследует GE этой программой, следующие:

- снижение потребления топлива на 10% по сравнению с современным техническим уровнем в отрасли, состояние которого характеризует наш GE90;

- снижение шума на 10 дВ;

  • дальнейшее снижение содержания NOX на 20% по сравнению с GE90;

  • снижение расходов в эксплуатации на 50%.

Большие притязания! Для достижения этих целей нам придется серьезно поработать над каждым элементом двигателя для его радикального улучшения, как показано на рисунке 3. Мы приступили к значительному увеличению степени повышения давления с 42 до 55…60. Для улучшения характеристик мы должны поднять температуры в двигателе: на  100 F на выходе из компрессора и на  200 F на входе в турбину. В это же самое время для уменьшение расходов на техническое обслуживание мы должны уменьшить число ступеней с 22 до 15. Мы намерены пересмотреть существующий технический уровень.

Мы планируем создать газогенератор с одноступенчатой турбиной и степенью повышения давления 20. Мы видим такой газогенератор, являющийся составной частью:

  1. Двигателя военно-транспортного самолета со степенью двухконтурности от 8 до 10.

  2. Д
    * Ultra Efficient Engine Technologies

    6
    вигателя стратегического бомбардировщика со степенью двухконструности около 2.

  3. Компрессор с малым числом ступеней может использоваться в двигателе истребителя дальнего действия со степенью двухконтурности около единицы.

  4. Он также может быть применен в двигателе комбинированого цикла для работы при МП=4…6.

С коммерческой точки зрения, он может найти идеальное применение в гражданских ТРДД со степенью двухконтурности около 10. Он также может быть использован в сверхзвуковых коммерческих реактивных двигателях с регулируемой конструкцией вентилятора.

Он также может быть основой морских наземных промышленных установок, вырабатывающих энергию. Эта техника, созданная на базе передовых технологий, соответствует нашим будущим потребностям в широком диапазоне применения.

Рисунок 4 показывает, что мы исследуем:

- высокооборотный вентилятор со стреловидными лопатками и с отсосом воздуха по спинке лопатки;

- подпорную ступень с надроторным устройством для улучшения запасов ГДУ;

  • 6-ступенчатый компрессор со степенью повышения 20;

  • высокотемпературную камеру сгорания с ультранизкой эмиссией и жаровой трубой из композитного материала на керамической матрице;

  • одноступенчатую ТВД со степенью расширения 5,5;

  • ТНД с противовращением;

  • неизнашивающиеся уплотнения с низкими утечками;

  • перспективные материалы;

  • высокооборотный подшипник с большим ресурсом;

  • прогрессивные методы диагностики.

Этот двигатель действительно преобразует технический уровень. Очевидно, что его создание не является вопросом сегодняшнего дня, но мы сейчас разрабатываем указанные технологии с тем, чтобы они нам позволили создать такой двигатель. Это позволяет сконцентрировать наши усилия на необходимых технологиях и внедрить наши находки в нашу продукцию.
^ 2-вальный двигатель против 3-вального

М
7
ы непоколебимо верим, что оптимальной конструкцией гражданского двигателя обозримого будущего является 2-вальный двигатель с непосредственным


приводом вентилятора и высокой (от 8 до 10) степенью двухконтурности. Мы не верим, что 3-вальный двигатель или двигатель с приводом вентилятора через редуктор принесут в данный момент хоть какую-то выгоду. Я должен объяснить, почему это так! Давайте начнем со сравнения 2-вальной и 3-вальной схем. Прямое сравнение двигателей Енджин Альянс* GP7200 и Трент 900** показывает, что у обоих двигателей диаметр вентилятора составляет 116 дюймов. На рисунке 5 отмечено, что у двигателя GP7200 2 вала, тогда как двигатель Трент 900 3вальный. Сравнение показывает, что у двигателей одинаковая длина. У двигателя GP7200: на 3 ступени меньше, чем у двигателя Трент; у него на один силовой корпус меньше, 5 подшипников, а не 7, и одна полость слива горячего масла вместо двух. Реноме: 2-вальный двигатель проще и должен быть во всех отношениях более надежным.

Теперь давайте посмотрим на вес. Сравнение силовой установки в применении на самолете 747 показывает, что 3-вальный двигатель в сама деле на 300 фунтов тяжелее, чем двигатель GE. Сравнение с А330 снова показывает, что Трент на 100 фунтов тяжелее. Если говорить о двигателях будущего, то самый последний двигатель фирмы Роллс-Ройс, Трент 900, примерно на 125 фунтов тяжелее, чем наш 2-вальный двигатель GP7200. Когда мы взглянем на выпускаемые нашей промышленностью силовые установки (рисунок 6), мы увидим, что вес, в основном, зависит от диаметра вентилятора. Разброс точек на графике во многом объясняется исполнением.

Сравнение компрессоров двигателей GP7200 и Трент 900 показывает, что у 2-вального двигателя степень повышения давления выше при меньшем количестве ступеней компрессора, у него также меньше нагрузки и более высокие значения КПД. Рисунок 7 показывает, что 2-вальный двигатель имеет преимущество по параметрам и работоспособности. Результаты надежной работы говорят сами за себя. На самолете А330, у двухвального двигателя CF680Е1, значительно лучше статистика выключений двигателя в полете, досрочных съемов, простоев и замен по сравнению с 3-вальным Трент 700.

Если подводить итоги, то 3-вальная конструкция требует: повышенных оборотов для обеспечения устойчивой работы, наличия дополнительных силовых корпусов и подшипников, большего числа ступеней и полостей для слива масла, - и поэтому является более сложной. 2-вальный двигатель действительно обеспечивает более высокие показатели.


* Engine Alliance – объединение фирм GEAE и Pratt & Whitney для разработки двигателей семейства GP7000; GP7200 предлагается для четырехдвигательного самолета А380

** Трент 900 предлагается фирмой Rolls-Royce для самолета А380

9


^


Непосредственный привод против привода через редуктор


На протяжении последних десяти, а может быть даже пятнадцати лет наши исследования давали нам пищу для размышлений о вентиляторах с приводом через редуктор. Мы серьезно задумались над тем, установить ли на двигатель класса 35000 фунтов непосредственный привод вентилятора или привод через редуктор. Мы заложили общий газогенератор и установили 76-дюймовый вентилятор с непосредственным приводом. Чтобы достичь необходимого рабочего значения степени повышения давления, мы применили 6 подпорных ступеней и 6-ступенчатую ТНД. Для конструкции с приводом через редуктор мы задействовали более низкооборотный 76-дюймовый вентилятор, 3 подпорные ступени и 3-ступенчатую ТНД. Безусловно, у двигателя с приводом через редуктор меньшее число ступеней, тем не менее для привода вентилятора нам пришлось добавить 640-фунтовый редуктор.

При первом же взгляде на характеристики веса (рисунок 8) мы замечаем, что вентилятор/КНД легче у конструкции с приводом через редуктор. Газогенераторы весят одинаково. ТНД легче. Система регулирования и агрегаты весят примерно одинаково. Гондола немного легче. Таким образом, двигатель с приводом через редуктор оказывается легче, пока вы не добавите редуктор. После этого мы приходим к паритету и, в основном, одинаковому весу у обеих конструкций.

Если мы рассмотрим расход топлива, то получим, в основном, одинаковый результат, не получив выигрыша из-за привода с редуктором. Теперь давайте на рисунке 9 посмотрим сравнение обеих конструкций по расходу топлива в зависимости от степени двухконтурности. Прежде всего вы заметите, что минимальные значения расхода топлива достигнуты при значениях степени двухконтурности от 8 до 10 вне зависимости от конфигурации. С увеличением степени двухконтурности возрастают потери по расходу топлива*.

К моменту достижения значения степени двухконтурности 14 выигрыш у конструкции с редуктором составляет 0,5…1,0%, но при этом вы будете иметь значительный вес и ухудшение параметров.

К
* Имеется в виду удельный расход топлива силовой установки с учетом сопротивления мотогондолы (прим. ред)


13
ак показано на рисунке 10, существенных отличий по шуму нет, если не считать, что у конструкции с непосредственным приводом уровень шума несколько выше. Обе конструкции предполагают выигрыш, поскольку вы двигаетесь в сторону очень высоких степеней двухконтурности, разумеется, за счет веса, расхода топлива и дальности.






Приходим к выводу, что конструкции с непосредственным приводом и с приводом через редуктор оказываются сопоставимыми по расходу топлива, параметрам и по шуму. Принятая нами конструкция с непосредственным приводом обеспечивает характеристики без связанных с применением редуктора проблем по надежности. Эти материалы исследований, которыми я с вами поделился, равно как и другие проведенные нами исследования, убеждают, что выбранная для двигателей GE/CFM конструкция должна остаться 2-вальной, с непосредственным приводом.

Аэродинамика



Давайте начнем наше обсуждение технологий, над которыми мы работаем в настоящее время для продвижения вперед, с аэродинамики вентилятора. Мы только закончили в прошлом году серию испытаний по оптимизации лопатки вентилятора для двигателя GE90-115В. Оказалось, что конструкцией (рисунок 11), на которую пал выбор, стал вентилятор с высокой производительностью и стреловидными лопатками. Используя эту конструкцию, мы превзошли наши цели и продемонстрировали свое превосходство над любым производителем в отрасли, получив значения расхода и КПД на уровне мирового класса. Это представляет собой реальное достижение в аэродинамике вентилятора.

Мы также испытали ^ 9-ступенчатую модификацию компрессора двигателя GE90, представленную на рисунке 12. Эту конструкцию предлагается использовать в GE90-115B и GP7000. Здесь мы снова получили превышение уровня КПД, превзойдя наши цели, что позволит понизить температуру на взлетном режиме, а также улучшить характеристики на крейсерском режиме. Мы верим, что этот компрессор установил для отрасли новый стандарт.

В
17
соответствии с проектом TECH56 мы работаем над созданием компрессора с малым числом ступеней. Здесь мы повысили степень сжатия с 11,4 до приблизительно 15, как показано на рисунке 13, одновременно уменьшив число ступеней с 9 до 6. Мы уменьшили число лопаток более чем на треть. Мы опробовали первый экземпляр компрессора и подтвердили или улучшили параметры ГДУ, получив заявленный расход воздуха и экспериментально определенные низкие напряжения по всей проточной части компрессора. Сейчас мы подготавливаем второй экземпляр, с помощью которого мы надеемся получить наш лучший КПД.







Теперь давайте поговорим о турбинах. Согласно проекту TECH56 мы опробовали новую турбину ВД с установленной вслед за ней новой турбиной НД, с противовращением, на нашем уникальном стенде со сдвоенным валом. Эта ТВД представляет наше третье поколение одноступенчатых турбин и показана на рисунке 14. ТВД была выше по степени нагрузки, имела 10% уменьшения по количеству лопаток и новые особенности, снижающие направленную вниз по потоку ударную силу. ТНД также имела высокую степень нагрузки и на 19% уменьшенное количество лопаток. Результаты испытаний ТВД (рисунок 15) были впечатляющими, т.к. превосходили любой КПД, когда-либо полученный на одноступенчатой турбине. Мы уменьшили количество лопаток примерно на 10%, увеличив нагрузку примерно на 15% и улучшили КПД практически до расчетной точки. Мы очень довольны полученными результатами! Мы превзошли также наши ожидания по КПД ТНД, получив данные, близкие к расчетной точке, снизив количество лопаток на ТНД примерно на 19%. В этом году, чуть позже, мы планируем оценить дополнительные новшества. В настоящее время мы работаем над тем, чтобы установить новый стандарт в конструировании ТНД.

Хорошие уплотнения особенно важны как для получения хороших характеристик на новом двигателе, так и для их сохранения в течение ресурса. Во исполнение части программы «Проект TECH56» нами разрабатываются и подвергаются проверке на стенде с полномасштабным высоким давлением щеточные уплотнения в ключевых местах турбины ВД. Наши последние конструкции дали существенные результаты (представленные на рисунке 16) со снижением утечек на 40%. Мы провели на испытательном стенде циклические испытаний этих уплотнений без увеличения утечек. При этом наблюдается снижение температуры двигателя на 12 С одновременно со снижением дефектов в эксплуатации. Значительно продлевается время на крыле. Очень хорошие результаты. Мы проводим прочностные испытания с этими новыми уплотнениями на двигателе CFM56. Мы ожидаем, что это приведет к коренным изменениям в технологии.

Экология


Э
21
кология оказывала влияние на нашу жизнь в прошлом и мы знаем, что так будет и дальше. Прежде всего, рассмотрим вредные эмиссии. Главными составляющими эмиссий являются СО2 и NOX , т.к. они влияют на озоновый слой и глобальное потепление. Мы добивались снижения содержания СО2 в эмиссиях







на протяжении ряда лет путем создания более экономичных и потому расходующих меньше топлива двигателей. Мы также работаем над снижением NOX в эмиссиях, т.к. наблюдаем ужесточение требований (рис. 17). В 1981 году ICAO впервые установила стандарт на содержание NOX, в 1996 году она ужесточила его на 20%, а в 2004 году ужесточит еще на 16%. Хорошо то, что вся продукция GE/CFM уже соответствует всем этим стандартам. Однако факт остается фактом, что все эти стандарты будут продолжать ужесточаться Нормами ICAO и местными организациями. Так что нам придется продолжать работать над снижением эмиссий.

Ф
25
ирма Дженерал Электрик начинала с одинарной кольцевой камеры сгорания с низким уровнем эмиссии, которую мы довели для семейства двигателей CF6. Когда движение «зеленых» в Европе потребовало более низких значений NOX, мы сделали двухзонную кольцевую камеру сгорания. У нее две зоны горения. Пилотная зона оптимизирована для процесса зажигания и получения низкого содержания углеводорода и СО в эмиссиях, а главная «бедная» зона – для NOX. Ею достигнуты уровни содержания NOX на 50% ниже уровней САЕР/2 – нового стандарта по NOX, установленного ICAO для всей отрасли. На настоящий момент мы имеем почти 8 миллионов часов безотказной наработки в эксплуатации указанной конструкции. Сейчас мы снова проталкиваем пакет документов с конструкцией TAPS – камеры сгорания, показанной на рис. 18. Здесь применен двухъярусный центробежный завихритель с предварительным смешением и рабочим процессом, происходящим внутри самого завихрителя. Такой завихритель обеспечивает «бедное» горение при высоких значениях мощности. Наша задача состоит в том, чтобы на 50% превысить диапазон значений степени повышения давления, заложенный в стандарт CAEP/2 ICAO для упрощенной конструкции. TAPS – камера сгорания не только соответствует, но и превзошла наши ожидания, позволив получить значения содержания NOX, составляющие 38% от Норм ICAO. Это выведет отрасль на новый технический уровень. TAPS – камера сгорания была установлена на двигателе CFM56 и с декабря прошлого года она успешно работает. Мы продемонстрировали не только беспрецедентные уровни эмиссии, но и выдающуюся эксплуатационную технологичность. Мы собираемся к концу года подтвердить надежность TAPS – камеры сгорания путем разносторонних испытаний на прочность. Мы верим, что совершили прорыв в снижении вредных эмиссий и мы хотим быть уверенными в том, что TAPS – камеры сгорания хорошо проверена, а эксплуатационные службы




подготовятся прежде, чем мы выпустим ее в эксплуатацию.

А теперь давайте поговорим о шуме. Мы работаем над тем, чтобы сделать двигатели более бесшумными, обеспечивая значительные запасы по сравнению с требованиями Главы III FAR 36 на протяжении последних тридцати лет. Двигатель GE90, с его рассчитанным на низкие значения степени повышения давления вентилятором, иллюстрирует наши усилия, направленные на создание самых бесшумных в мире двигателей. В настоящее время указанные требования будут меняться с введением Главы IV, которая будет близка Главе III-10. Мы атакуем два главных источника шума – вентилятор и реактивное сопло. Для того, чтобы работать над шумом вентилятора, мы используем универсальный имитатор силовой установки, так называемый UPS. Совместно с NASA мы работали над программой, согласно которой мы испытали различные типы вентиляторов двигателя CF6 (рис. 19).

Здесь мы испытали разные роторы и разные выходные НА. Мы установили, что можем снизить шум вентилятора на целых 3 EPNдБ с помощью НА со стреловидными и изогнутыми лопатками. Этим можно существенно помочь современному парку самолетов. Еще одна программа была выполнена в кооперации с фирмой «Боинг» с применением UPS фирмы GE на их оборудовании (рис. 20). Мы оценили 3 типа лопаток вентиляторов двигателей GE90-115В и подтвердили, что стреловидная лопатка с высокой производительностью, о которой речь шла выше, имеет оптимальную конфигурацию для снижения шума как снаружи, так и внутри кабины. Очень хорошие результаты.

Чтобы снизить шум выхлопной струи, мы работаем над шевронными соплами. На сегодняшний день мы испытали на нашем оборудовании свыше 50 шевронных сопл. Мы также испытали шевронные сопла на двух полноразмерных двигателях: CF6-80С2 и CF34-8С5, представленные на рис. 21. Результаты подтвердили снижение шума в реактивном сопле на целых 3,5 EPNдБ с минимальным ухудшением характеристик. Мы испытали сопла в полете и подтвердили выигрыш, представленный наземными испытаниями. Блестящие результаты. По мере ужесточения требований к шуму, шевронные сопла будут встречаться на выпускаемых нами двигателях все чаще и чаще.


28






^ Система регулирования и вспомогательные агрегаты

Давайте поговорим теперь о системе регулирования и вспомогательных агрегатах. Мы хотим обеспечить регуляторы, которые были бы модульными и имели бы низкую стоимость технологического обслуживания в эксплуатации. Чтобы сохранить время, мы сконцентрировали наши технологии в двух ключевых областях:

  1. Улучшение емкости и функциональности электронной системы:

  2. Создание вспомогательных агрегатов с высокой надежностью.

Позвольте мне привести вам пару примеров. Чтобы спроектировать наш FADEC третьего поколения, который мы называем FADEC-3, с оптимальной возможностью работать во всем диапазоне режимов и эксплуатационных условий (т.е. гибкостью), мы используем подход формирующего блока. По сравнению со своим предшественником он позволит поднять производительность в 10 раз и в 16 раз увеличить объем памяти. Он обеспечит более гибкое считывание и более быструю обработку. Мы планируем внедрить FADEC-3 на двигателе GE90-115В в этом году, а на двигателе GP7000 – в следующем. За этим последует ее применение на других наших двигателях, что должно привести к их существенному улучшению. Мы также работаем над многофункциональной гидравлической системой, так называемой HMUX. Это приведет к большей простоте. Здесь мы имеем всего лишь один мотор, который управляет многочисленными клапанами, которые делают не нужными преобразователи и сложные системы. Мы на 14% снизим вес, на 44% - количество деталей и на 30% улучшим надежность. Мы опробовали эту систему на газогенераторе GP7000 и получили хорошие результаты; мы планируем установить эту новую конструкцию на двигатель в будущем году.

Материалы


У
32
лучшенные материалы – это особая часть нашей стратегии создания новой техники, поскольку мы боремся за улучшение характеристик и низкую эксплуатационную стоимость. Мы работаем над улучшенным материалом для лопаток МХ4 с улучшенным термостойким покрытием (ТВС) с переходом от ТВС1 к ТВС2 (см. рис. 22). Через 3 года мы предполагаем внедрить эту технологию на двигателе. Она должна в 4 раза продлить ресурс лопаток турбины, позволяя значительно снизить стоимость технологического обслуживания в эксплуатации и продлить срок на крыле. Огромный прогресс. Установление нового стандарта отрасли. Мы также работаем над новым материалом для диска, МЕ3. По сравнению с современными материалами типа INCO718 и R88DT он обеспечивает значительное продление ресурса. Он более легкий и обладает более высокой жаропрочностью. Через 3 года мы должны подготовить этот материал. Материал МЕ3 намного продлит пригодность деталей, лимитирующих ресурс двигателя, и снизит стоимость технологического обслуживания в эксплуатации. Композитные материалы, особенно материалы с керамическими матрицами, открывают некоторые важные возможности для жаровых труб камер сгорания (рис. 23). По сравнению с современными жаровыми трубами с термостойким покрытием, они значительно повышают жаропрочность и в 2 раза увеличивают ресурс. Параллельно композитные жаровые трубы позволяют снизить количество охлаждающего воздуха, который теперь может быть подведен во фронтовое устройство камеры сгорания для понижения содержания NOX на 20%. Мы спроектировали такую камеру сгорания и в этом году, попозже, будем ее опробовать на полномасштабном стенде. Мы также работаем над улучшением материалов для подшипников, где для существенного увеличения ресурса мы хотели бы заменить стальные шарики на керамические. Мы верим, что нам нужна эта технология, поскольку мы боремся за создание более высокооборотных двигателей с более высокими степенями повышения давления, с уменьшенным количеством ступеней к более низким расходам на технологическое обслуживание в эксплуатации.

^

Инструменты проектирования


П
33
режде чем делать выводы, я хочу сказать пару слов о наших инструментах проектирования. Мы напряженно поработали над тем, чтобы сократить время сертификационного цикла для наших двигателей с 58 до 24 месяцев, как показано на рис. 24. Мы применили наш метод проектирования «Шесть сигма» и методологию надежности, чтобы измерять, анализировать и совершенствовать наши процессы. Мы добились этого сокращения в конце 1998 года, когда оказались далеко впереди в отрасли. Мы проводим в жизнь этот Стандарт Производительности на всей создаваемой нами продукции. Мы тщательно доводим наши технологии, прежде чем закладываем их в наши изделия. Такой короткий цикл позволяет нам учитывать самые последние требования Заказчика/Самолетчика. Поистине триумфальная деятельность. Мы решили сделать еще один шаг и добиваемся того, чтобы к 2002 году перейти на








18-месячный цикл сертификации. Эта ускоренная производительность будет обеспечена в основном за счет более совершенного проектирования и аналитических инструментов. Мы разрабатываем интеллектуальную Мастер-Модель (показана на рис. 25), которая позволяет нам оптимизировать все проектирование двигателя в целом, учитывая все извлеченные из прошлого правила и уроки проектирования, и выполнять его в рекордные сроки. Тогда мы сможем взять любую деталь двигателя и, в зависимости от условий окружающей среды, разработать во всех подробностях ее конструкцию, сделать термический и прочностной анализ, выполнить множество итераций для ее оптимизации и определить связанные с ее изготовлением особенности и инструментарий. Параллельно с аналитическими методами будет создана взаимосвязанная цифровая модель, которую можно будет использовать при оптимизации технического обслуживания и объединении с планером самолета. Снижение длительности сертификационного цикла, равно как и качество усовершенствований, обеспеченных правильно выбранными по методике «Шесть сигма» инструментами, производит действительно глубокое впечатление. Несколько примеров:

1. Конструирование диска вентилятора для двигателя CF680-G2 сократилось с 15 до 8 месяцев;

2. Анализ дисков 1 и 2 ступней КВД двигателя CF34-10 вместо 2 недель занял 1 день;

3. Итерации (выбор) профиля камеры сгорания двигателя CF34-10 вместо 1 недели заняла меньше 2 часов.

Примеры все продолжают и продолжают поступать; впечатляющие результаты. Мы не только сокращаем сроки цикла, но и посредством улучшения технологических процессов обеспечиваем лучшее проектирование по методике «Шесть сигма».

^

Инжиниринг в мировом масштабе


П
38
озвольте мне теперь закончить, обсудив, где и каким образом мы осуществляем наш инжиниринг. На сегодняшний день мы являемся инженерной организацией мирового масштаба, см. рис. 26. Наши ключевые центры инжиниринга размещены в Эвенделе и Линне для, соответственно больших и маленьких двигателей, как гражданских, так и военных. Ключевые технологии разрабатываются в научно-производственном центре корпорации GE в Щенектеди, Нью Йорк. Анализ точности проектирования нашей продукции выполняется CIAT-ом в Мексике. Некоторые ключевые разработки ремонтных технологий осуществляются в Сельме, в Бразилии. Мы создали центр инженерного проектирования в Польше, где мы приступили к некоторым демонстрационным разработкам. Как раз здесь, в Бангалоре EACoE стала крупным центром анализа конструкций всех наших гражданских двигателей. Мы также располагаем центром производственных технологий в Турции и ремонтными базами в Малайзии и Сингапуре. Эти центры, размещенные по всему миру, связаны электронной сетью и позволяют нам наиболее эффективно выполнять инженерную работу, используя лучшие в мире умы.

То же самое мы делаем и в академическом плане, создав то, что мы называем Стратегический Университетский Альянс, в системе которого отдельные дисциплины разрабатываются некоторыми ключевыми университетами, обозначенными на рис. 27. В Стэнфорде мы работаем над охлаждением турбины, теплопередачей и методикой проектирования «Шесть сигма». В университете штата Цинциннати мы работаем над акустикой и аэродинамикой. В штате Огайо мы выполняем полномасштабные испытания турбины и работаем в области аэромеханики. Технический университет штата Джорджия разрабатывает методологию вероятностных разработок и технологии новых движителей.

Клемсон работает над пленочным охлаждением и расчетами динамики потока. Дюк выполняет работы по аэромеханике, а MIT работает над аэродинамикой компрессора. За границей мы имеем Аахенский университет в Германии, занимающийся как центробежными компрессорами, так и расчетами динамики потока при проектировании компрессоров. В швейцарском федеральном институте технологий в Цюрихе мы выполняем расчеты динамики потока как при проектировании компрессоров, так и турбин. Это дает нам возможность использовать лучшие новые таланты, способы осуществлять наши исследовательские начинания.

В
39
итоге, имеем технологию, управляемую бизнесом. Рынок требует постоянных обязательств по созданию новой прогрессивной техники. Нам нужно продолжать концентрировать свое внимание на требованиях Заказчика и на удовлетворении нужд Заказчика, ибо это является основным залогом успеха. Наш бизнес настоятельно требует краткосрочных и долгосрочных технологических разработок и мы взяли на себя обязательства их создавать. Мы уже завоевали лидерство в области технологий в этой отрасли и мы приняли обязательства удерживать его и на будущих поколениях нашей техники.








Скачать файл (6663 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации