El Rolls-Royce Trent es una familia de turbofan de alto bypass producidos por Rolls-Royce . Continúa la arquitectura de tres carretes del RB211 con un empuje máximo que oscila entre 61.900 y 97.000 lbf (275 a 431 kN ). Lanzado como RB-211-524L en junio de 1988, el prototipo funcionó por primera vez en agosto de 1990. Su primera variante es el Trent 700 introducido en el Airbus A330 en marzo de 1995, luego el Trent 800 para el Boeing 777 (1996), el Trent 500 para el A340 (2002), el Trent 900 para el A380 (2007), el Trent 1000 para el Boeing 787 (2011), el Trent XWB para el A350 (2015) y el Trent 7000 para el A330neo (2018). También cuenta con variantes marinas e industriales como la RR MT30 .
A pesar del éxito del RB211, el gran mercado civil de turboventiladores estaba dominado por General Electric y Pratt & Whitney , y la participación de Rolls-Royce era sólo del 8% cuando fue privatizada en abril de 1987. [1] En junio, Rolls-Royce estaba estudiando si lanzar un RB211-700 , un desarrollo de 65.000 lbf (290 kN) para el birreactor Airbus A330 , el Boeing 767 de largo alcance y el MD-11 , derivado del -524D4D del 747-400 , con un potencial de crecimiento de 70.000 lbf (310 kN). [2] En junio de 1988, Rolls-Royce estaba invirtiendo más de 540 millones de dólares para desarrollar el RB-211-524L mejorado con un nuevo ventilador de 95 pulgadas (240 cm), en comparación con 86 pulgadas (220 cm) para el -524G/H y un cuarta etapa de turbina LP en lugar de tres, con un objetivo de 65.000 a 70.000 lbf (290 a 310 kN). [3]
En el Salón Aeronáutico de Farnborough de septiembre de 1988 , se confirmó el desarrollo del -524L de 65.000 a 72.000 lbf (290-320 kN), estimado en £ 300 millones, para impulsar el MD-11 y el A330 como modelo a escala real fue presentado por Frank Whittle . [4] En junio de 1989, se confirmó el RB211-524L Trent para el A330, con una potencia nominal de 74.000 lbf (330 kN). [5] Con una potencia de 65.000 lbf (290 kN) para el MD-11, el Trent hizo su primera carrera el 27 de agosto de 1990 en Derby . [6] En septiembre de 1992, el Trent 600 de 94,6 pulgadas (240 cm) para el MD-11 fue abandonado y los prototipos fueron reconstruidos como motores Trent 700 para el A330 con un ventilador de 97,4 pulgadas (247 cm). [7]
De acuerdo con la tradición de Rolls-Royce de nombrar sus motores a reacción con el nombre de ríos, [8] este motor lleva el nombre del río Trent en las Midlands de Inglaterra .
El gobierno del Reino Unido concedió a Rolls-Royce una inversión de lanzamiento reembolsable de 450 millones de libras esterlinas , reembolsadas con intereses, para desarrollar el motor RB.211 y la familia Trent hasta el Trent 900. [9] Rolls-Royce obtuvo 200 millones de libras esterlinas para el Trent 8104, 500 y 600 en 1997, y 250 millones de libras esterlinas para las variantes Trent 600 y 900 en 2001, no se solicitó ayuda para la variante Trent 1000. [ cita necesaria ]
Los nuevos aviones propuestos requerían mayor empuje y los clientes querían que los birreactores Boeing 777 y Airbus A330 volaran en operaciones bimotores de alcance extendido en el momento de su presentación. Rolls-Royce decidió ofrecer un motor para cada avión civil grande, basado en un núcleo común para reducir los costos de desarrollo, y el diseño de tres ejes proporcionó flexibilidad, permitiendo que cada carrete se escalara individualmente. La familia de motores lleva el nombre del río Trent , un nombre utilizado anteriormente para el RB.50 , el primer motor turbohélice en funcionamiento de Rolls-Royce ; y el RB.203 de la década de 1960 , un turboventilador de derivación de 9980 lbf (44,4 kN) y el primer motor de tres carretes, diseñado para reemplazar al Spey pero nunca presentado.
En 2019, Rolls-Royce entregó 510 motores Trent. [10]
Al igual que su predecesor RB211, el Trent utiliza un diseño concéntrico de tres carretes en lugar de una configuración de dos carretes . La familia Trent mantiene un diseño similar, pero cada carrete se puede escalar individualmente y puede girar más cerca de su velocidad óptima. Los niveles de ruido y las emisiones de escape son inferiores a los del RB211.
Las aspas huecas de titanio con una estructura interna de vigas Warren logran resistencia, rigidez y tolerancia a daños con un peso reducido. Para funcionar a temperaturas superiores a su punto de fusión , el aire de refrigeración se purga del compresor a través de orificios perforados con láser en las palas huecas de la turbina , hechas de un monocristal de una aleación de níquel y cubiertas por revestimientos de barrera térmica . Cada pala de turbina elimina hasta 560 kW (750 hp) de la corriente de gas. [11]
En abril de 1998, se introdujo el RB211-524 HT para el 747-400 con el núcleo Trent 700, reemplazando al RB211-524G/H anterior con un TSFC un 2 % mejor , hasta un 40 % menos de emisiones de NOx y un refrigerador de 50 °C. turbina. [12] El carrete Trent 800 LP gira a 3300 rpm , [13] su punta de ventilador de 110 pulgadas (279 cm) de diámetro viaja a 482 m/s. El ventilador de 290 cm (116 pulgadas) del Trent 900 mantiene una velocidad media baja del chorro en el despegue para reducir el ruido del Airbus A380 . [14]
En el lanzamiento del programa McDonnell Douglas MD-11 a finales de 1986, sólo se ofreció con motores GE CF6 -80C2 o PW4000 , pero Rolls-Royce estaba estudiando proponer el RB211 -524D4D del 747-400 con una potencia nominal de 58.000 lbf ( 260kN). [15] En junio de 1988, Rolls-Royce estaba invirtiendo más de 540 millones de dólares para desarrollar el RB-211-524L mejorado con un nuevo ventilador de 95 pulgadas (240 cm), frente a 86 pulgadas (220 cm) del -524G/H y un cuarta etapa de turbina LP en lugar de tres, con un objetivo de 65.000 a 70.000 lbf (290 a 310 kN). [3] Con una potencia nominal de 65.000 lbf (290 kN), el Trent hizo su primera carrera el 27 de agosto de 1990 en Derby . [6] En julio de 1991, el MD-11 Trent fue abandonado tras la desaparición de Air Europe , su único cliente. [16] En febrero de 1992, había cuatro motores Trent 600 con un ventilador de 94,6 pulgadas (240 cm). [17] En septiembre de 1992, tres fueron reconstruidos como motores Trent 700 para el A330 con un ventilador de 97,4 pulgadas (247 cm). [7]
_F-GRSQ_-_MSN_501_(9859164524).jpg/1280px-Airbus_A330-200_XL_AW_(XLF)_F-GRSQ_-_MSN_501_(9859164524).jpg)
Rolls-Royce estaba estudiando el desarrollo del RB211 para el Airbus A330 en su lanzamiento en junio de 1987. El Trent 700 fue seleccionado por primera vez por Cathay Pacific en abril de 1989, funcionó por primera vez en el verano de 1992, fue certificado en enero de 1994 y puesto en servicio en marzo de 1995. Manteniendo la característica arquitectura de tres ejes del RB211, es la primera variante de la familia Trent. Con su ventilador de 97,4 pulgadas (247 cm) para una relación de derivación de 5:1 , produce de 300,3 a 316,3 kN (67.500-71.100 lbf) de empuje y alcanza una relación de presión general de 36:1. Compite con el GE CF6 -80E1 y el PW4000 para impulsar el A330.
El Trent 800 es una de las opciones de motor para las primeras variantes del Boeing 777 . Lanzado en septiembre de 1991, funcionó por primera vez en septiembre de 1993, obtuvo la certificación EASA el 27 de enero de 1995 y entró en servicio en 1996. Alcanzó una cuota de mercado del 40%, por delante de los competidores PW4000 y GE90 , y del último 777 con motor Trent. se entregó en 2010. El Trent 800 tiene la arquitectura de tres ejes de la familia Trent , con un ventilador de 280 cm (110 pulgadas). Con una relación de derivación de 6,4:1 y una relación de presión general que alcanza 40,7:1, genera hasta 413,4 kN (92 940 lbf) de empuje .
En los primeros estudios del Trent 800 en 1990, Rolls-Royce pronosticó un potencial de crecimiento de 85.000 a 95.000 lbf (380 a 420 kN) con un nuevo núcleo HP. [18] En marzo de 1997, Boeing estudió los derivados de crecimiento del 777-200X/300X para su introducción en septiembre de 2000: GE proponía un GE90-102B de 454 kN (102 000 lbf), mientras que P&W ofrecía su PW4098 de 436 kN (98 000 lbf) y Rolls- Royce proponía un Trent 8100 de 437 kN (98 000 lbf) . [19] Rolls-Royce también estaba estudiando un Trent 8102 de más de 445 kN (100.000 lbf). [20] En diciembre de 1997, el -300X MTOW creció a 324.600 kg (715.600 lb). [21] El diseño del Trent 8104 de 454 kN (102 000 lbf) debía completarse en junio de 1998, mientras que la entrada en servicio del -200X se retrasó hasta mediados de 2002. Se obtuvo un mayor empuje con nuevas aspas del ventilador en flecha manteniendo un ventilador de 2,79 m (110 pulgadas). [22]
El Trent 8104 de 104.000 lbf (460 kN) funcionó por primera vez el 16 de diciembre de 1998 y superó las 110.000 lbf (490 kN) de empuje cinco días después, antes de que se unieran otros dos motores a mediados de 1999. Las aspas del ventilador en barrido producen entre un 2% y un 3% más de flujo a una velocidad determinada con el mismo ventilador de 2,8 m (110 pulgadas), para un empuje adicional de 10.000 lbf (44 kN), mientras que la eficiencia del ventilador es un 1% mejor. Los rotores y estatores de los compresores HP y los estatores de los compresores IP fueron diseñados con aerodinámica 3D . A medida que el 777-200X/300X creció hasta un MTOW de 340.500 kg (750.000 lb), los requisitos de empuje descendieron a 110.000-114.000 lbf (490-510 kN). El diámetro del ventilador debía alcanzar los 2,9 m (114 pulgadas) para aumentar el empuje. [23]
En junio de 1999, el 8104 sirvió como base para el Trent 8115 propuesto de 115.000 lbf (510 kN) , con un núcleo escalado en un 2,5% geométricamente y un 5% aerodinámico y un ventilador ampliado de 2,8 a 3,0 m (110 a 118 pulgadas). manteniendo la arquitectura Trent 800: un compresor IP de ocho etapas y un compresor HP de seis etapas, ambos impulsados por una turbina de una sola etapa y una turbina LP de cinco etapas. [24] En julio de 1999, Boeing seleccionó el General Electric GE90 sobre la oferta de Trent 8115 y P&W para impulsar exclusivamente los 777 de mayor alcance, ya que GE se ofreció a financiar sustancialmente el desarrollo del jet, por alrededor de 100 millones de dólares. [25] Más tarde, Rolls-Royce abandonó el Trent 8115, pero continuó trabajando en el Trent 8104 como demostrador de tecnología. [26]
.jpg/1280px-Rolls-Royce_Trent_556-61_engine_(8459419360).jpg)
El Trent 500 impulsa exclusivamente las variantes más grandes del A340-500/600 . Fue seleccionado en junio de 1997, corrió por primera vez en mayo de 1999, voló por primera vez en junio de 2000 y obtuvo la certificación el 15 de diciembre de 2000. Entró en servicio en julio de 2002 y se entregaron 524 motores en las alas hasta que terminó la producción del A340 en 2011. La arquitectura de tres carretes de la familia Trent, tiene el ventilador de 2,47 m (97,5 pulgadas) del Trent 700 y un núcleo Trent 800 reducido. Produce hasta 275 kN (61.900 lbf) de empuje en el despegue y tiene una relación de derivación de hasta 8,5:1 en crucero.
.JPG/1280px-Airbus_Lagard%C3%A8re_-_Trent_900_engine_MSN100_(6).JPG)
El Trent 900 propulsa al Airbus A380 , compitiendo con el Engine Alliance GP7000 . Propuesta inicialmente para el Boeing 747-500/600X en julio de 1996, esta primera aplicación fue posteriormente abandonada, pero se ofreció para el A3XX , lanzado como A380 en diciembre de 2000. Funcionó por primera vez el 18 de marzo de 2003, realizó su vuelo inaugural el 17 Mayo de 2004 en un banco de pruebas A340 y fue certificado por la EASA el 29 de octubre de 2004. Con una producción de hasta 374 kN (84.000 lbf), el Trent 900 tiene la arquitectura de tres ejes de la familia Trent con un ventilador de 2,95 m (116 pulgadas). Tiene una relación de derivación de 8,5-8,7:1 y una relación de presión general de 37-39:1 .
En marzo de 2000, Boeing iba a lanzar el 767-400ERX de mayor alcance propulsado por motores de 65.000 a 68.000 lbf (290 a 300 kN), cuyas entregas estaban previstas para 2004. [27] En julio, Rolls-Royce debía suministrar su Trent 600 para el 767-400ERX y el Boeing 747X , mientras que la Unión Europea limitaba la oferta de Engine Alliance en quadjets. El Trent 600 de 68.000 a 72.000 lbf (300 a 320 kN) fue escalado a partir del Trent 500 con un diámetro de ventilador barrido elevado a 2,59 m (102 pulgadas) para una mayor relación de derivación y un menor consumo de combustible. [28] [29] Boeing ofreció el 767-400ERX de mayor alcance con un MTOW más alto y un mayor empuje para un mejor rendimiento de despegue. [30] El 767-400ERX se abandonó en 2001 para favorecer al Sonic Cruiser . [31] Cuando Boeing lanzó el 747-8 en noviembre de 2005, estaba propulsado exclusivamente por General Electric GEnx . [32]
El Rolls-Royce Trent 1000 es una de las dos opciones de motor del Boeing 787 Dreamliner , compitiendo con el General Electric GEnx . Funcionó por primera vez el 14 de febrero de 2006 y voló por primera vez el 18 de junio de 2007 antes de una certificación conjunta EASA/FAA el 7 de agosto de 2007 y la introducción del servicio el 26 de octubre de 2011. El motor de 62.264 a 81.028 lbf (276,96 a 360,43 kN) tiene una relación de derivación superior a 10:1, un ventilador de 2,85 m (9 pies 4 pulgadas) m y mantiene el diseño característico de tres carretes de la serie Trent.
El Trent 1000 TEN actualizado con tecnología del Trent XWB y el Advance3 tiene como objetivo lograr un consumo de combustible hasta un 3% mejor , funcionó por primera vez a mediados de 2014, obtuvo la certificación EASA en julio de 2016, voló por primera vez en un 787 el 7 de diciembre de 2016 y fue introducido el 23 de noviembre de 2017. El agrietamiento por fatiga relacionado con la corrosión en las palas de las turbinas IP se descubrió a principios de 2016, lo que dejó en tierra hasta 44 aviones y le costó a Rolls-Royce al menos £1354 millones. A principios de 2018 tenía una cuota de mercado del 38% de la cartera de pedidos decidida. El Trent 7000 es una versión con purga de aire utilizada para el Airbus A330neo .
Cuando el MTOW A340-600 HGW de 380 t (840.000 lb) voló por primera vez en noviembre de 2005, Airbus estaba estudiando una versión mejorada de las variantes más grandes del A340 para entrar en servicio en 2011. Competiría mejor con el 777-300ER y su 8-9. Un % menos de consumo de combustible que el A340-600: los motores General Electric GEnx o Trent 1500 mejorados reducirían este consumo entre un 6 y un 7 %. El Trent 1500 mantendría el diámetro del ventilador y la góndola de 2,47 m (97,4 pulgadas) del Trent 500 , con el núcleo Trent 1000 más pequeño y avanzado y una turbina LP revisada para una relación de derivación aumentada de 7,5-7,6:1 a 9,5:1. [33] El último A340 se entregó en 2011, ya que fue reemplazado por el diseño actualizado del A350XWB .
El Trent XWB fue seleccionado en julio de 2006 para propulsar exclusivamente el Airbus A350 XWB . El primer motor se puso en marcha el 14 de junio de 2010, voló por primera vez en un banco de pruebas del Airbus A380 el 18 de febrero de 2012, fue certificado a principios de 2013 y voló por primera vez en un A350 el 14 de junio de 2013. Mantiene el diseño característico de tres ejes. del Trent, con ventilador de 3,00 m (118 in), carrete IP y HP. El XWB-84 genera hasta 84.200 lbf (375 kN) de empuje y el XWB-97 hasta 97.000 lbf (431 kN). El motor tiene una relación de derivación de 9,6:1 y una relación de presión de 50:1 . Tuvo su primera parada en vuelo el 11 de septiembre de 2018, cuando la flota acumuló 2,2 millones de horas de vuelo. Es el más potente entre todos los motores Trent.
El Rolls-Royce Trent 7000 propulsa exclusivamente el Airbus A330neo . Anunciado el 14 de julio de 2014, funcionó por primera vez el 27 de noviembre de 2015. Realizó su primer vuelo el 19 de octubre de 2017 a bordo del A330neo. Recibió su certificación de tipo EASA el 20 de julio de 2018 como variante Trent 1000. Se entregó por primera vez el 26 de noviembre y recibió autorización para ETOPS 330 el 20 de diciembre. En comparación con el Trent 700 del A330, el motor de 68.000 a 72.000 lbf (300 a 320 kN) duplica la relación de derivación a 10:1 y reduce a la mitad el ruido emitido. La relación de presión aumenta a 50:1 y tiene un ventilador de 280 cm (112 pulgadas) y un sistema de purga de aire .El consumo de combustible mejora un 11%.
La MT30 (Marine Turbine) es un derivado del Trent 800 (con una caja de cambios Trent 500 instalada) y produce 36 MW para aplicaciones marítimas. La versión actual es un motor turboeje , que produce 36 MW, y utiliza el núcleo Trent 800 para impulsar una turbina que lleva energía a un generador eléctrico o a accionamientos mecánicos como chorros de agua o hélices. Entre otros, propulsa a los portaaviones clase Queen Elizabeth de la Royal Navy .
Este derivado está diseñado para generación de energía y accionamiento mecánico, muy parecido al Marine Trent. Ofrece hasta 66 MW de electricidad con una eficiencia del 42%. [34] Viene en dos versiones clave: DLE (Dry Low Emission) y WLE (Wet Low Emission). El WLE se inyecta con agua, lo que le permite producir 58 MW en condiciones ISO en lugar de 52 MW. Comparte componentes con el Trent 700 y 800. [34] El calor del escape, entre 416 y 433 °C, [34] se puede utilizar para calentar agua y accionar turbinas de vapor, mejorando la eficiencia del paquete. Además de Rolls-Royce, un empaquetador líder del Trent 60 es Centrax LTD, [35] con sede en el Reino Unido , una empresa de ingeniería de propiedad privada con sede en Newton Abbot, Reino Unido.
Ejecutado por primera vez en agosto de 1990 como modelo Trent 700 , el Trent ha logrado un éxito comercial significativo, habiendo sido seleccionado como motor de lanzamiento para las tres variantes del 787 ( Trent 1000 ), el A380 ( Trent 900 ) y el A350 ( Trent XWB). ). Su cuota global en los mercados en los que compite ronda el 40%. [36] Las ventas de la familia de motores Trent han convertido a Rolls-Royce en el segundo mayor proveedor de grandes turbofan civiles después de General Electric , [37] relegando a su rival Pratt & Whitney a la tercera posición. En junio de 2019, la familia Trent había completado más de 125 millones de horas. [38]
Singapore Airlines es actualmente el mayor operador de Trents, con cinco variantes en servicio o en servicio, seguida de British Airways con cuatro variantes en servicio. nota 2
El 17 de enero de 2008, un Boeing 777-236ER de British Airways, que operaba como BA038 de Beijing a Londres, se estrelló en Heathrow después de que ambos motores Trent 800 perdieran potencia durante la aproximación final del avión. La investigación posterior descubrió que el hielo liberado del sistema de combustible se había acumulado en el intercambiador de calor de fueloil, lo que provocaba una restricción del flujo de combustible hacia los motores. [39] Esto dio lugar a Directivas de aeronavegabilidad que exigen la sustitución del intercambiador de calor. [40] Esta orden se amplió a los motores de las series 500 y 700 después de que se observara una pérdida de potencia similar en un motor de un Airbus A330 [40] en un incidente, y en ambos motores en otro. [41] La modificación implica reemplazar una placa frontal con muchos pequeños tubos que sobresalen por una que sea plana. [42]
El 4 de noviembre de 2010, se produjo una falla incontenible del motor (explosión) en un Airbus A380-842 (matrícula VH-OQA) con motor Trent 972-84 del vuelo QF32 de Qantas mientras se dirigía de Singapur a Sydney. La causa se atribuyó a un tubo de alimentación de aceite fabricado incorrectamente. Para obtener más detalles, consulte el artículo sobre el Trent 900 .
Entre el 1 de marzo de 2000 y el 28 de febrero de 2005, la UE financió el proyecto EEFAE , cuyo objetivo era diseñar y probar dos programas para reducir el CO 2 entre un 12 % y un 20 % y los óxidos nitrosos hasta un 80 % a partir de 2007/2008, con un presupuesto global de 101,6 millones de euros, incluidos 50,9 euros de la UE y coordinado por Rolls-Royce plc . [43] Fue compartido igualmente entre el demostrador ANTLE y el programa CLEAN para aplicaciones tecnológicas a más largo plazo. El programa ANTLE tenía como objetivo reducciones del 12 % en las emisiones de CO 2 , del 60 % en las emisiones de NO x , del 20 % en el coste de adquisición, del 30 % en el coste del ciclo de vida y del 50 % en el ciclo de desarrollo, al tiempo que mejoraba la fiabilidad en un 60 %. La fase de prueba finalizó en el verano de 2005. [44]
El motor ANTLE se basó en un Rolls-Royce Trent 500 . [45] Rolls-Royce Deutschland fue responsable del compresor de alta presión, Rolls-Royce UK de la cámara de combustión y la turbina de alta presión, el italiano Avio de la turbina de presión intermedia, e ITP de la turbina de baja presión (LPT) y el exterior. carcasa para una inversión de 20,5 millones de euros, una participación del 20% en el programa. [44] Volvo Aero fue responsable de las estructuras de las turbinas traseras. [46] Tiene un nuevo compresor HP de 5 etapas , una cámara de combustión pobre y una turbina HP descubierta y una turbina IP de geometría variable. También se instalaron la nueva caja de cambios accesoria de Hispano Suiza, el nuevo sistema de control distribuido de Goodrich y el nuevo sistema de aceite de Techspace Aero.
Después de las pruebas de vuelo en 2014 de las aspas del ventilador CTi con borde de ataque de titanio y carcasa de carbono, se realizaron pruebas en interiores y exteriores en 2017, incluidos estudios de viento cruzado , ruido y holgura de punta , mapeo de aleteo, pruebas de rendimiento y condiciones de formación de hielo . Rolls-Royce probará en tierra en 2018 su demostrador ALPS: un Trent 1000 equipado con aspas y carcasa de material compuesto, incluidas pruebas de impacto con aves . [47]
El 26 de febrero de 2014, Rolls-Royce detalló sus desarrollos futuros para Trent. El Advance es el primer diseño, que podría estar listo a finales de la década de 2020 y pretende ofrecer al menos un 20% mejor consumo de combustible que la primera generación de Trents. [48] La relación de derivación de avance debe exceder 11:1 y su relación de presión general 60:1. [49]
En los Trent anteriores el carrete de HP era similar en todos los modelos y el motor crecía aumentando el trabajo del carrete de presión intermedia. El Advance invierte esta tendencia y la carga se desplaza hacia el carrete de alta presión, con una mayor relación de presión, hasta 10 etapas de compresor frente a las 6 del Trent XWB y una turbina de dos etapas que reemplaza a la actual de una sola etapa. El compresor IP se reducirá de las 8 etapas del XWB actual a 4 y la turbina IP será de una sola etapa en lugar de dos etapas. [50]
El demostrador terrestre Advance3 incluye lean burn , ejecutado antes solo en una arquitectura Trent; compuesto de matriz cerámica (CMC) para la capacidad de la turbina a alta temperatura en los segmentos de sello de la primera etapa y las paletas de la primera etapa de fundición; Rodamientos de bolas híbridos con rodillos cerámicos que giran sobre pistas metálicas, necesarios para gestionar entornos de carga elevada dentro de núcleos más pequeños. [51]
Inaugurada en 2016, la instalación CMC de RR de 30 millones de dólares en California produjo sus primeras piezas, sellos, para el inicio de su implementación antes de usarse en los componentes estáticos de la turbina HP de segunda etapa. El sistema doble de distribución de combustible en la cámara de combustión de mezcla pobre añade complejidad con un sofisticado sistema de control y conmutación y duplica las tuberías, pero debería mejorar el consumo de combustible y reducir las emisiones de NOx . Los rodamientos cerámicos híbridos están recientemente configurados para hacer frente a cambios de carga y soportar temperaturas más altas. [52]
Se optimizarán más paletas variables en una etapa de compresor IP y cuatro HP para cambios constantes a lo largo de la envolvente de vuelo . Un tubo de aire se produce mediante fabricación aditiva y los componentes prototipo provienen de nuevos proveedores. El Advance3 examinará la carga de los cojinetes, la ingestión de agua, las fuentes de ruido y su mitigación, el calor y el ruido de la cámara de combustión , mientras que la punta de la pala, las holguras internas y el funcionamiento del control adaptativo se radiografian en movimiento para verificar el modelado termomecánico . El nuevo avión mediano de Boeing necesita caídas en su rango de empuje. Los componentes metálicos refrigerados avanzados y las piezas compuestas de matriz cerámica se probarán en un demostrador de finales de 2018 basado en un Trent XWB-97 dentro de la iniciativa de tecnología de turbinas de alta temperatura (HT3). [52]
El núcleo se combinará con un ventilador Trent XWB-84 y una turbina Trent 1000 LP para pruebas en tierra a mediados de 2017. [53] El demostrador Advance3 fue enviado desde las instalaciones de producción de Bristol al banco de pruebas de Derby en julio de 2017 para ser evaluado hasta principios de 2018. [52] El demostrador comenzó las pruebas iniciales en Derby en noviembre de 2017. [54]
A principios de 2018, el demostrador alcanzó el 90 % de potencia central, alcanzando una presión P30 de 450 psi (31 bar) en la parte trasera del compresor HP , mientras medía las cargas de los rodamientos , modificadas por la diferente disposición del compresor. [55] La cámara de combustión pobre no generó ningún ruido ya que las pruebas adicionales cubrirán la ingestión de agua, el ruido , los rayos X del motor en funcionamiento y los estudios térmicos de la zona central y del extremo caliente . [47] En julio de 2018, el núcleo Advance3 funcionaba a máxima potencia. [56] A principios de 2019, el motor había funcionado más de 100 horas. [57]
Un motor independiente probará el ALECSys en tierra antes de que otro sea probado en vuelo . [52] Las pruebas en tierra en interiores de la cámara de combustión de combustión pobre concluyeron en un Trent 1000 modificado en enero de 2018, antes de ser enviado a Manitoba para pruebas en climas fríos en febrero de 2018, que abarcaron arranques e ingestión de hielo . Seguirán las pruebas de ruido en una plataforma externa y luego las pruebas de vuelo en los próximos años después de 2018. [47]
Después del Advance viene el UltraFan, inicialmente previsto para estar listo para el servicio a partir de 2025. Un turbofan con engranajes y un sistema de ventilador de paso variable que promete al menos una mejora del 25 % en el consumo de combustible, [48] el UltraFan apunta a una relación de derivación de 15:1 y relación de presión general de 70:1. [49]
El Ultrafan mantiene el núcleo Advance, pero también contiene una arquitectura de turboventilador engranado con aspas de paso variable. Como el ventilador variará el paso para optimizarlo en cada fase de vuelo, no necesitará un inversor de empuje . Rolls-Royce utilizará aspas de ventilador compuestas de carbono en lugar de sus habituales aspas huecas de titanio y, junto con la adopción de nuevos materiales, ahorrará 340 kg (750 lb) por motor. [50]
El ventilador de paso variable facilitará el funcionamiento del ventilador con una relación de presión baja . [58] Rolls-Royce trabajará con Industria de Turbo Propulsores para probar tecnologías de palas de turbina IP (revestimiento de iones) que se incorporarán al UltraFan. [59] En Dahlewitz , cerca de Berlín, Rolls-Royce ha construido una plataforma eléctrica que simula las condiciones de carga en vuelo, dimensionada para sistemas de engranajes de 15 a 80 MW (20 000 a 107 000 hp); y contrata a 200 ingenieros. La relación del engranaje de prueba inicial se aproximará a 4:1 y el empuje podría ser de hasta 440 kN (100.000 lbf). [60] El banco de pruebas especialmente construido supone una inversión de 84 millones de euros (94 millones de dólares). [52]
En asociación con Liebherr , la caja de cambios UltraFan de 75 MW (100.000 hp) se puso en funcionamiento por primera vez en octubre de 2016. [61] [62] Después de la serie inicial de pruebas de ventiladores de baja velocidad y la fundición de álabes de turbina IP de aluminuro de titanio de segunda generación , el diseño conceptual inicial del demostrador UltraFan debería congelarse en 2017. [53] Las pruebas simularon el cabeceo y el balanceo de un avión en una plataforma de actitud en septiembre de 2016 para evaluar el flujo de aceite en la caja de cambios. [63] La caja de cambios pasó por pruebas de alta potencia en mayo de 2017. [63] [64] El UltraFan tendrá 300 cm (120 pulgadas) de diámetro y sus aspas con bordes de titanio se evalúan bajo el programa ALPS. [52]
En la conferencia de la Sociedad Internacional de Motores de Respiración de Aire (ISABE) de septiembre de 2017 en Manchester, Reino Unido, el director de tecnología de Rolls-Royce, Paul Stein, anunció que alcanzó los 52 MW (70.000 hp). [65] A principios de 2018, se probó una tercera caja de cambios para evaluar la resistencia y la confiabilidad . [47] La primera caja de cambios fue desmontada para su evaluación, lo que confirma las predicciones de rendimiento del componente . [47] Se construirá un demostrador completo en unos años a partir de 2018. [47] En abril de 2018, Airbus acordó proporcionar integración de aeronaves y su góndola y pruebas de vuelo, cofinanciado por el programa de investigación de la Unión Europea Clean Sky 2. [66]
En el Salón Aeronáutico ILA de Berlín de abril de 2018 , se confirmaron las pruebas de vuelo en el Boeing 747-200 de Rolls-Royce . [67] El demostrador generará 310–360 kN (70 000–80 000 lbf) de empuje, aprovechando las pruebas actuales en el Advance 3 y la caja de cambios de 52 MW (70 000 hp). [67] El diámetro de su ventilador podría ser de hasta 356 cm (140 pulgadas), en comparación con los 300 cm (118 pulgadas) del Trent XWB y los 340 cm (134 pulgadas) del GE9X . [67]
Una derivación más alta y una relación de presión del ventilador más baja inducen la inestabilidad del ventilador a baja velocidad, lo que se soluciona con aspas de paso variable en lugar de una boquilla de chorro de área variable . [68] Además de eliminar el inversor de empuje, una góndola corta y delgada sería más liviana y menos resistente , pero en el empuje inverso el flujo se distorsionaría, teniendo que girarse alrededor de la boquilla hacia el conducto de derivación y luego invertirse parcialmente nuevamente en el compresor intermedio . [68] El gran ventilador podría dar lugar a estructuras de aviones con alas de gaviota . [68] En julio de 2018, la configuración de UltraFan se congeló antes del diseño detallado y luego de la fabricación de componentes, para las pruebas en tierra de 2021. [56] La caja de cambios planetaria de 800 mm (2 pies 7 pulgadas) de diámetro tiene cinco engranajes planetarios, está dimensionada para alimentar turbofans de 110 a 490 kN (25 000 a 110 000 lbf) y acumuló más de 250 horas de funcionamiento a principios de 2019. [57]
En febrero de 2019, la posible introducción se retrasó hasta 2027, para rediseñar los aviones actuales, después de pruebas en tierra a gran escala en 2021. [69] Se necesitaría un ventilador de paso variable o una arquitectura más eléctrica más allá de la mejora del 25% con respecto al Trent 800, para las décadas de 2030 y 2040. [69] Un generador de arranque integrado de 100 a 500 kW (130 a 670 hp) en el extremo frío del eje permitiría una transmisión accesoria más pequeña . [69] Podría impulsar un ventilador de succión de la capa límite trasera del fuselaje con una eficiencia un 35% mejor que en 2000. [69]
En febrero de 2020, Rolls-Royce estaba fabricando aspas de ventilador de fibra de carbono de 355 cm (140 pulgadas) de diámetro en Bristol, Reino Unido, ahorrando con la carcasa del ventilador compuesto hasta 700 kg (1500 lb) en un bimotor. [70] En marzo de 2022, Rolls-Royce había transferido la caja de cambios de potencia, probada a 64 MW (86.000 hp), desde Dahlewitz a su sitio en el Reino Unido para su ensamblaje, [71]
En mayo de 2023, se realizó la primera ejecución con un demostrador de 80.000 lbf (360 kN) con una relación de derivación de 14:1, aspas de ventilador de carbono-titanio, un núcleo Advance3 y una nueva cámara de combustión. [72] Con una eficiencia de combustible un 10% mejor que el Trent XWB, la arquitectura podría cubrir un rango de empuje de 111 a 444 kN (25 000 a 100 000 lb f ) para pasillos simples o dobles en la década de 2030. [72]
En noviembre de 2023, se anunció que el demostrador había alcanzado al menos 85.000 lbf (380 kN) en pruebas de potencia máxima, superando el requisito de diseño de 80.000 lbf y había acumulado más de 70 horas de funcionamiento. [73]
Desarrollo relacionado
Listas relacionadas
