GE90 エンジンが象徴的なサウンドを奏でる 5 つの理由
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General Electric GE90 ターボファン エンジンは、ボーイング 777 ファミリー航空機に動力を供給するために 1990 年に発売されました。これは 100,000 ポンド力 (lbf) 範囲の推力を備えた GE エアロスペース初のエンジンであり、ボーイング 777 航空機が 400 名を超える乗客を乗せ、効率的かつ確実に長距離を移動できるようになりました。
ボーイング 777 の初期型、777-200 および 777-300 は 94,000 lbf を搭載していました。それ以来、GE エアロスペースはエンジンの性能を大幅に向上させ、さらに新しいバージョンに動力を供給するために推力定格を最大 115,000 lbf まで増加させました。現在、このエンジンは最も強力なターボファン エンジンの 1 つであり、第 2 世代のボーイング 777-200LR、777-300ER、および 777F に動力を供給しています。
によるとGEエアロスペース,
「双発機ボーイング 777 航空機に動力を供給する GE90 エンジンは、記録的な推力と高い信頼性、低騒音、排出ガス、燃料消費量を兼ね備え、そのサイズと革新性で世界的に認められる象徴的なジェット エンジンとなりました。」
GE90 エンジンは、高効率のファンブレードと高度な複合材料の使用により、独特のブーンという音を発します。この記事では、GE90 の象徴的なサウンドと操作パフォーマンスに貢献する、GE90 のいくつかの設計要素に焦点を当てます。
複合ファンブレード
軽量で効率的な設計
| 変異体 | -76B/-77B/-85B/-90B/-94B | -110B1/-113B/-115B |
|---|---|---|
| タイプ | デュアルローター、軸流、高バイパスターボファン | |
| コンプレッサー | 1ファン、3段階LP、10段階HP | 1ファン、4段階LP、9段階HP |
| タービン | HP2段、LP6段 | |
| 長さ | 286.9 インチ (7.29 メートル) | 286.67 インチ (7.281 メートル) |
| 最大。幅 | 152.4 インチ (3.87 メートル) | 148.38 インチ (3.769 メートル) |
| 最大。身長 | 155.6 インチ (3.95 メートル) | 154.56 インチ (3.926 メートル) |
| ファン径 | 123 インチ (3.1 メートル) | 128 インチ (3.3 メートル) |
| 重さ | 17,400 ポンド (7,893 kg) | 19,316 ポンド (8,762 kg) |
| 離陸推力 | 81,070 ～ 97,300 lbf (360.6 ～ 432.8 kN) | 110,760 ～ 115,540 lbf (492.7 ～ 513.9 kN) |
| LP ローター速度 | 2,261.5rpm | 2,355rpm |
| HPローター速度 | 9,332rpm | |
| バイパス比 | 8.4 – 9 | 9 |
| 圧力比 | 40:1 | 42:1 |
| 推力重量比 | 5.59 | 5.98 |
| 離陸TSFC | 0.278 ポンド/ポンド/時 (7.9 g/kN/秒) | |
GE90 エンジンのファン ブレードは高度な複合材料で製造されており、最小限の重量と優れた強度を実現します。特に高速域での回転効率が高くなります。高推力設定では、GE90 エンジンの薄いファン ブレードが超音速で回転し、ブーンという音を発生させます。この音は通常、離陸時、エンジン入口近くに座っている乗客や滑走路の傍観者として航空機内から聞こえます。
写真: カトゥエン |シャッターストック
接近速度でブーンという音が聞こえることがあります。ただし、音はすぐに消えてしまいます。 GEエアロスペース社によると、
「従来のチタン製ファンブレードの 3 分の 1 の重量で 2 倍の強度を実現する複合ファンブレードを備えた商用エンジン。現在、GE エアロスペース社のワイドボディ エンジンの特徴となっています。」
積層造形 (AM)
エンジンは積層造形コンプレッサーセンサーに関してFAAの承認を取得
- VAT 光重合: 液体フォトポリマー樹脂のバットを使用して、モデルを層ごとに構築します。
- 材料の噴射:材料は、連続的またはオンデマンドのアプローチを使用してビルド プラットフォーム上に噴射されます。
- バインダーの噴射:粉末ベースの材料とバインダーを使用して、構築材料の層を交互に堆積させてモデルを構築します。
- 材料の押し出し:材料をノズルから引き込み、加熱して層ごとに堆積させる材料押出プロセス。
- 粉末床融合:直接金属レーザー焼結 (DMLS)、電子ビーム溶解 (EBM)、選択的加熱焼結 (SHS)、選択的レーザー溶解 (SLM)、および選択的レーザー焼結 (SLS) は、パワー ベッド融合プロセスのいくつかのタイプです。
- シートラミネート: 超音波溶接を使用して金属のシートまたはリボンを結合する超音波積層造形 (UAM)。
- 指向性エネルギー堆積:レーザー工学によるネット成形、指向性光の製造、直接金属蒸着、3D レーザー クラッディングなどが含まれます。これは、既存のコンポーネントを修復したり、追加の材料を追加したりするために使用される印刷プロセスです。
GE90 エンジンには、積層造形 (AM) 技術を使用して製造されたいくつかのコンポーネントとアセンブリが組み込まれています。 AM 技術の一般的な例は 3D プリンティングです。この場合、アセンブリ内の複数のコンポーネントは、機械加工や研削などの従来の材料除去方法ではなく、材料を追加することによって構築されます。
写真：GE添加剤
GE90 エンジンの高圧 (HP) コンプレッサー センサーは AM 技術を使用して作られており、精度と信頼性が向上しています。 GE90 の独特のサウンドは、効率的な素材の使用によりノイズを低減する能力から生まれています。さらに、このエンジンは競合他社よりも燃料消費量を大幅に削減することで二酸化炭素排出量を削減します。 GEエアロスペース社によると、
「双発機ボーイング 777 航空機に動力を供給する GE90 エンジンは、記録的な推力と高い信頼性、低騒音、排出ガス、燃料消費量を兼ね備え、そのサイズと革新性で世界的に認められる象徴的なジェット エンジンとなりました。」
エンジンの継続的な熟成
初期仕様から燃料消費量を約 4% 削減
1990 年代のテクノロジーは 30 年以上経つと標準以下になるのではないかと考える人もいるかもしれません。しかし、GE エアロスペース社はパートナーと協力して継続的に設計を改善し、初期仕様と比較して燃料効率を 4% 近く向上させました。
- 初期発売仕様から燃料消費量を 3.8% 削減
- 翼上での時間が 60% 向上
- 世界トップクラスの信頼性99.98%
エンジンのコンプレッサー、燃焼器、HP および低圧 (LP) タービンのコンポーネントへの継続的な投資により、重量が軽減され、燃料効率が向上しました。先進的な材料の使用により、エンジンの耐久性も向上しました。 GE90 プログラム マネージャーのネイト ホーニング氏は次のように述べています。GEエアロスペース,
「GE90プログラムの初期段階で、私たちがこのエンジン3,000基のマイルストーンに近づくとは、多くの人は思っていなかったでしょう。私たちは、ボーイング社、世界中のGE90顧客、そしてこのエンジンの驚異を航空業界の偉大なサクセスストーリーの一つにしてくれたすべての献身的な従業員に多大な感謝の気持ちを抱いています。」
高温耐性材料
エンジンノイズを低減し、寿命を延ばします。
- カーボンファイバー複合材ファンブレードを搭載した初の商用エンジンが稼働開始
- 100,000ポンドを超える推力で認定された最初の商用エンジン
- ETOPS (拡張航続距離双発エンジン運転性能基準) の認定を受けた最初のエンジン
- 添加剤部品 (T25 センサー ケーシング) を使用して認定された初の商用エンジン
- デュアル年次燃焼器システムを搭載した初の商用エンジン
GE90 エンジンには、独自の金属合金や複合材料を含む高温耐性材料が装備されています。エンジンの最も高温のコンポーネントは華氏 3,000 度を超える温度に達する可能性があるため、効率的な熱放散がパフォーマンスの必須要件となります。ブレード、ベーン、ノズル、シュラウドなどのタービン部品は、さまざまな方法で冷却されます。
写真：BoeingMan777 |シャッターストック
対流、衝突、フィルム冷却は、エンジンで使用される熱放散技術の例です。重要なコンポーネントの温度を最小限に抑えることは、エンジンが比較的低温で動作することを意味し、そのパフォーマンスと寿命が向上します。エンジンを公称温度で動作させると、騒音と排出ガスの排出量も削減されます。航空会社は通常、メンテナンスを最小限に抑えてパフォーマンスを向上させるために、エンジンを最適な (最大よりも低い) 推力設定で運転していることは言及する価値があります。
さらに読む:777X の GE9X エンジンは 777 の GE90 よりどれくらい大きくて強力ですか?
エンジンバイパス
エンジンカウルはバイパスからの騒音を低減します
- EIS: 2004 (GE90-115B)
- GE90 は、最大出力 115,000 lbf の 2 シャフト ターボファン エンジンです。
- 空気力学的に最適化された複合材料製ファンブレードとチタン前縁
- 4段低圧圧縮機
- 9段高圧コンプレッサー
- 二段高圧タービン
- 6段低圧タービン
- 最高のバイパス比 (9:1) と最高の全圧力比 (40:1)
- デュアルアニュラー燃焼システムの導入
最新のターボファン エンジンのほとんどは、高いバイパス比、つまりエンジン コアに入る一次流とコアをバイパスする二次流の比を特徴としています。 2020 年に、GE90 エンジン ファミリは 1 億飛行時間を突破しました。 GE エアロスペース社は、GE90 エンジンは民間航空業界で最も信頼性の高いエンジンの 1 つであり、信頼性率は 99.97% であると述べています。
GEエアロスペース社のGE90プログラムのゼネラルマネージャーであるマイク・カウフマン氏は次のように述べています。
「私たちはGE90の新たなマイルストーンを祝うことができて興奮しており、エンジンの成功に関わったすべての人に祝福をしたいと思います。私たちはこれらの非常に信頼性の高いエンジンを提供し続け、私たちの専任の製品サポートチームがGE90を今後何年にもわたって保守し、そのライフサイクル全体を通じて最大の価値を提供します。」
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