El General Electric GE90 es una familia de motores de aviación turbofán de alto bypass construidos por GE Aerospace para el Boeing 777 , con índices de empuje de 81.000 a 115.000 libras-fuerza (360 a 510 kilonewtons ). Entró en servicio con British Airways en noviembre de 1995. Es una de las tres opciones para las versiones 777-200, -200ER y -300, y el motor exclusivo de los -200LR, -300ER y 777F. Fue el motor a reacción más grande , [3] hasta ser superado en enero de 2020 por su sucesor, el GE9X de 110.000 lbf (490 kN) , que tiene un diámetro de ventilador mayor en 6 pulgadas (15 cm). Sin embargo, el GE90-115B, la variante más reciente del GE90, está clasificado para un empuje mayor (115.000 libras) que el GE9X.
A principios de la década de 1980, GE comenzó a desarrollar un motor de ventilador no conducido (UDF), que se pensaba que era una opción más eficiente en términos de combustible para propulsar aviones de pasajeros de corta distancia, una propuesta convincente después de la crisis del petróleo de 1979. La NASA le dio a GE una subvención en febrero de 1984 para continuar su investigación, y finalmente construyó el GE36 experimental . Una de las principales innovaciones para el motor fueron sus aspas de ventilador de compuesto de fibra de carbono, que eran más ligeras y más fuertes que los materiales tradicionales. [4] Sin embargo, el UDF era menos confiable que los turbofán de la época, los menores costos de combustible hicieron que el costo de desarrollo del motor fuera menos atractivo y la compañía estaba preocupada de que el GE36 canibalizara las ventas del exitoso motor CFM56 que había desarrollado conjuntamente con Snecma de Francia. [4]
El motor GE90 se lanzó en 1990 para proporcionar un gran motor de turbofán para el Boeing 777 , un avión de pasajeros bimotor de fuselaje ancho y largo alcance. [5] GE Aviation se asoció con Snecma (Francia, 24%), IHI (Japón) y Avio (Italia) para el programa. [6] El GE90 enfrentaría una dura competencia ya que Pratt & Whitney y Rolls-Royce también ofrecerían motores para el 777, el PW4000 y el Trent 800 , respectivamente.
La principal innovación del GE90 fue que utilizaba 22 aspas de ventilador de compuesto de fibra de carbono , tecnología desarrollada por primera vez para el GE36. Estas aspas proporcionaban el doble de resistencia con un tercio del peso de las aspas de ventilador de titanio tradicionales. Las 22 aspas del ventilador supusieron una reducción significativa respecto de las 38 aspas utilizadas en el anterior turbofán grande de GE, el CF6 , a pesar del diámetro 760 mm (30 pulgadas) mayor del GE90. Tener menos aspas del ventilador reduce el peso del motor y mejora la eficiencia aerodinámica.
Ante la dura competencia para equipar el 777, GE intentó diversificarse y utilizar el GE90 para otros aviones. El entonces director ejecutivo Brian H. Rowe llegó al extremo de ofrecerse a pagar el desarrollo del GE90 para el Airbus A330 , pero Airbus rechazó el plan y optó por centrarse en el A340 de cuatro motores para el mercado de larga distancia. [7]
A finales de los años 1990, Boeing comenzó a desarrollar variantes de ultra largo alcance del 777, el 777-200LR y el 777-300ER. Para estos aviones se requería un motor más potente en la clase de empuje de 100.000 lbf (440 kN), lo que llevó a conversaciones entre Boeing y los fabricantes de motores. General Electric ofreció desarrollar el motor GE90-115B, [8] mientras que Rolls-Royce propuso desarrollar el motor Trent 8104. [9] En 1999, Boeing anunció un acuerdo con General Electric, superando las propuestas de la competencia. [8] Según el acuerdo con General Electric, Boeing acordó ofrecer únicamente motores GE90 en las nuevas versiones del 777. [8] El GE90-115B tuvo su primera prueba en las instalaciones de GE en Peebles , Ohio, en noviembre de 2001. [10]
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El compresor de alta presión de 10 etapas del GE90 desarrolló una relación de presión récord de la industria de 23:1 y está impulsado por una turbina de alta presión de 2 etapas refrigerada por aire. Un compresor de baja presión de 3 etapas, situado directamente detrás del ventilador, sobrealimenta el núcleo. El ventilador/LPC está impulsado por una turbina de baja presión de 6 etapas.
Las variantes de mayor empuje, GE90-110B1 y -115B, tienen una arquitectura diferente a la de las versiones GE90 anteriores. General Electric incorporó un ventilador avanzado de mayor diámetro hecho de materiales compuestos que mejoraba el empuje a bajas velocidades de vuelo. Sin embargo, GE también necesitaba aumentar la potencia del núcleo para mejorar el empuje neto a altas velocidades de vuelo. En consecuencia, GE optó por aumentar la capacidad del núcleo, lo que logró quitando una etapa de la parte trasera del compresor HP y agregando una etapa adicional al compresor LP, lo que compensó con creces la reducción en la relación de presión del compresor HP, lo que resultó en un aumento neto en el flujo másico del núcleo. [11] Las variantes GE90 de mayor empuje son los primeros motores de producción que cuentan con palas de rotor en flecha. La góndola tiene un diámetro máximo de 166 pulgadas (4200 mm). [12] Cada una de las 22 palas del ventilador del GE90-115B tiene una longitud de 4 pies (1,2 metros) y una masa de menos de 50 libras (23 kilogramos). [13]
Como uno de los tres motores disponibles para el nuevo avión de largo alcance Boeing 777, el GE90 era un diseño completamente nuevo de 2 mil millones de dólares en contraste con las ofertas de Pratt & Whitney y Rolls-Royce que eran modificaciones de motores existentes. [14]
El primer Boeing 777 con motor General Electric fue entregado a British Airways el 12 de noviembre de 1995. [15] El avión, con dos GE90-77B, entró en servicio cinco días después. El servicio inicial se vio afectado por problemas de desgaste de los cojinetes de la caja de cambios , lo que provocó que la aerolínea retirara temporalmente su flota de 777 del servicio transatlántico en 1997. Los aviones de British Airways volvieron a estar en servicio completo más tarde ese año. [16]
Los problemas con el desarrollo y las pruebas del GE90 provocaron retrasos en la certificación de la Administración Federal de Aviación . Además, el mayor empuje del GE90 aún no era un requisito para las aerolíneas y también era el motor más pesado de las tres opciones disponibles, lo que lo convertía en la opción menos popular, mientras que el motor Rolls-Royce era el más popular. British Airways pronto reemplazó el GE90 con motores Rolls-Royce en sus 777. [14] [17]
Para las versiones de largo alcance del 777 de segunda generación de Boeing (posteriormente denominadas 777-200LR, 777-300ER y 777F), se necesitaba un mayor empuje para cumplir con los requisitos de la aeronave. General Electric y Pratt & Whitney insistieron en un contrato de “ganador se lleva todo” debido a la inversión de 500 millones de dólares en modificaciones de motor necesarias para cumplir con los requisitos. GE recibió el estatus de proveedor exclusivo de motores para las variantes de motor de mayor empuje para el 777-200LR, -300ER y 777F. [14] [17] La versión mejorada entró en servicio con Air France en mayo de 2004. [18]
Los motores GE90-110B1 y -115B de mayor empuje, en combinación con las variantes 777 de segunda generación -200LR y -300ER, fueron las principales razones por las que las ventas del 777 fueron mayores que las de las series rivales A330/340. [19] El uso de dos motores produce una ventaja típica en el costo operativo de alrededor del 8-9% para el -300ER sobre el A340-600. [20] El 777-300ER también fue visto como un reemplazo del 747-400 en medio del aumento de los precios del combustible dada su ventaja del 20% en el consumo de combustible. [21]
Hasta que fue superada por su derivado, el GE9X , la serie GE90 mantuvo el título de los motores más grandes en la historia de la aviación. El diámetro del ventilador de la serie original era de 123 pulgadas (310 cm), y la variante más grande GE90-115B tiene un diámetro de ventilador de 128 pulgadas (330 cm). Como resultado, el motor GE90 solo puede ser transportado por aire utilizando un avión de carga de gran tamaño como el Antonov An-124 , lo que restringe las opciones de envío si, debido a una desviación de emergencia, un 777 se quedara varado y necesitara un cambio de motor. Si se quitan el ventilador y la carcasa del ventilador, el motor puede enviarse utilizando un 747 Freighter . [22]
El -94B para el -200ER fue equipado con algunos de los primeros componentes impresos en 3D aprobados por la FAA . [23]
En 2011, su precio de lista era de 27,5 millones de dólares y tenía una tasa de apagado en vuelo (IFSD) de uno por cada millón de horas de vuelo del motor. [3] Hasta noviembre de 2015, acumuló más de 8 millones de ciclos y 50 millones de horas de vuelo en 20 años. [24] En julio de 2020, la flota de 2.800 motores superó los 100 millones de horas, impulsando más de 1.200 aeronaves para 70 operadores con una tasa de confiabilidad de despacho del 99,97%. [2] Una revisión completa cuesta más de 12 millones de dólares. [25]
El GE90-115B proporcionó suficiente empuje para volar el N747GE , el avión de pruebas de vuelo Boeing 747-100 de GE, con los otros tres motores al ralentí, un atributo demostrado durante una prueba de vuelo. [26] [27]
Según el Libro Guinness de los Récords , con 127.900 lbf (569 kN), el motor ostentaba el récord del mayor empuje alcanzado por un motor de avión (el empuje máximo del motor en servicio es su empuje nominal de 115.300 lbf (513 kN)). Este récord de empuje se alcanzó inadvertidamente como parte de una prueba de esfuerzo del motor de una hora con triple línea roja utilizando un motor de desarrollo GE90-115B en el complejo de pruebas al aire libre de GE cerca de Peebles, Ohio . Eclipsó el récord mundial Guinness anterior del motor de 122.965 lbf (546,98 kN). [28] El 10 de noviembre de 2017, su sucesor, el GE9X , alcanzó un empuje récord más alto de 134.300 lbf (597 kN) en Peebles. [29]
Las cargas iniciales del diseño del eje del ventilador GE90 aumentaron considerablemente para el par operativo y la condición de desprendimiento de las aspas del ventilador. Para adaptarse al aumento de las tensiones de torsión y flexión del eje del ventilador, se requirió una aleación de acero, GE1014, que no se había utilizado anteriormente en motores de aeronaves. Se requirió un acoplamiento de estrías del eje del ventilador significativamente más largo y mantener la alta precisión de mecanizado requerida fue un desafío. [30] [31]
En octubre de 2003, un Boeing 777-300ER rompió el récord ETOPS al poder volar cinco horas y media (330 minutos) con un motor apagado. [32] El avión, con motores GE90-115B, voló desde Seattle a Taiwán como parte del programa de certificación ETOPS.
El 10 de noviembre de 2005, el GE90 entró en el Libro Guinness de los Récords por segunda vez. El GE90-110B1 impulsó un 777-200LR durante el vuelo más largo del mundo realizado por un avión comercial, aunque no había pasajeros que pagaran el billete en el vuelo, solo periodistas e invitados. El 777-200LR voló 21.602 km en 22 horas y 22 minutos, volando desde Hong Kong a Londres "por el camino más largo": sobre el Pacífico, sobre los Estados Unidos continentales y luego sobre el Atlántico hasta Londres. [33]
El 11 de agosto de 2004, un GE90-85B que propulsaba a un Boeing 777-200ER en el vuelo 2024 de British Airways sufrió una falla de motor al despegar del Aeropuerto Intercontinental George Bush, en Houston. Los pilotos notaron un ruido y vibración al despegar, pero continuaron la rotación. A 1500 pies sobre el nivel del suelo notaron humo y neblina en la cabina y la tripulación de cabina informó que la cabina se estaba llenando de humo. Regresaron al aeropuerto para un aterrizaje de emergencia inmediato. Los hallazgos fueron que una pala de turbina de etapa 2 se había separado en su vástago dañando las palas posteriores causando la vibración. Los escombros estaban contenidos en la carcasa del motor. [34]
El 28 de mayo de 2012, un 777-300ER de Air Canada que despegaba de Toronto con destino a Tokio sufrió una avería en un GE90-115B a 1.500 pies (460 m) y regresó sano y salvo. Se encontraron restos del motor en el suelo. [35] [36]
El 8 de septiembre de 2015, un GE90-85B que propulsaba un Boeing 777-236ER en el vuelo 2276 de British Airways sufrió una falla no contenida durante el despegue en el Aeropuerto McCarran de Las Vegas, lo que provocó un incendio. Se iniciaron investigaciones de la NTSB y la FAA para determinar la causa; los hallazgos iniciales se informaron en septiembre de 2015. [37] [38]
El 27 de junio de 2016, un GE90-115B que propulsaba un Boeing 777-300ER, en el vuelo 368 de Singapore Airlines , recibió una advertencia sobre el aceite del motor durante el vuelo y regresó al aeropuerto Changi de Singapur . Al aterrizar, el motor derecho averiado se incendió, lo que provocó daños por fuego en el motor y el ala. [39]
La FAA emitió una Directiva de Aeronavegabilidad (AD) el 16 de mayo de 2013 y la envió a los propietarios y operadores de los motores turbofán General Electric GE90-110B1 y GE90-115B. Esta AD de emergencia fue motivada por informes de dos fallas de los conjuntos de caja de cambios de transferencia (TGB) que resultaron en paradas en vuelo (IFSD). La investigación reveló que las fallas fueron causadas por el agrietamiento y la separación del engranaje radial de la TGB. Esto a través del efecto combinado del proceso de fabricación y las tensiones operativas. [40] Inspecciones posteriores encontraron dos engranajes radiales adicionales con grietas. Esta condición, si no se corrige, podría resultar en IFSD adicionales de uno o más motores, pérdida de control de empuje y daño al avión. La Directiva de Aeronavegabilidad requiere el cumplimiento mediante la adopción de medidas correctivas dentro de los cinco días posteriores a la recepción de la AD. Todos los módulos afectados han sido reemplazados. [41]
El motor GEnx , desarrollado para el Boeing 787 Dreamliner y el 747-8 , deriva de una variante de núcleo más pequeña del GE90, que también incorpora un ventilador con palas de rotor en flecha.
GE Aviation creó una empresa cooperativa con Pratt & Whitney, denominada Engine Alliance , bajo la cual las empresas han desarrollado un motor para el Airbus A380 , llamado GP7000, basado en una escala de flujo de 0,72 del núcleo GE90-110B/115B.
En febrero de 2012, GE anunció estudios sobre un derivado un 10% más eficiente, denominado GE9X, para propulsar los nuevos aviones Boeing 777-8X/9X .
La LM9000 es una turbina de gas aeroderivada disponible en dos opciones: la LM9000 sin aumento de agua que produce 66 MW (89.000 hp) con una eficiencia del 42,4% antes de la cogeneración , y la LM9000 con aumento de agua que produce 75 MW (101.000 hp) con una eficiencia del 42,7% antes de la cogeneración. [49] La relación de presión de 33:1 del motor proviene de un compresor de baja presión de 4 etapas seguido de un compresor de alta presión de 9 etapas, impulsado por una turbina de alta presión de 2 etapas y una turbina de baja presión de 1 etapa, que alimenta una turbina libre de 4 etapas. [50]
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