El Rolls-Royce Trent es una familia de turbofán de alto bypass producido por Rolls-Royce . Continúa la arquitectura de tres carretes del RB211 con un empuje máximo que varía de 61.900 a 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 tiene variantes marinas e industriales como el RR MT30 .
A pesar del éxito del RB211, el gran mercado de turbofán civil estaba dominado por General Electric y Pratt & Whitney , y la participación de Rolls-Royce era solo del 8% cuando se privatizó 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 747-400 -524D4D, con potencial de crecimiento a 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 lugar de 86 pulgadas (220 cm) para el -524G/H y una cuarta etapa de turbina LP en lugar de tres, apuntando a 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 65.000–72.000 lbf (290–320 kN), estimado en 300 millones de libras, para propulsar al MD-11 y al A330 como modelo a escala real 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 nominal de 65.000 lbf (290 kN) para el MD-11, el Trent hizo su primera prueba el 27 de agosto de 1990 en Derby . [6] En septiembre de 1992, el Trent 600 de 240 cm (94,6 pulgadas) para el MD-11 fue abandonado y los prototipos fueron reconstruidos como motores Trent 700 para el A330 con un ventilador de 247 cm (97,4 pulgadas). [7]
Siguiendo la tradición de Rolls-Royce de nombrar sus motores a reacción en honor a ríos, [8] este motor recibe 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 las variantes 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 requerida ]
Los nuevos aviones propuestos requerían un mayor empuje y los clientes querían que los birreactores Boeing 777 y Airbus A330 volaran en operaciones de doble motor de alcance extendido en el momento de su introducción. Rolls-Royce decidió ofrecer un motor para cada avión comercial civil grande, basado en un núcleo común para reducir los costos de desarrollo, y el diseño de tres ejes proporcionó flexibilidad, lo que permitió 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 funcional de Rolls-Royce ; y el RB.203 de la década de 1960 , un turbofán de derivación de 9,980 lbf (44,4 kN) y el primer motor de tres carretes, diseñado para reemplazar al Spey pero que nunca se presentó.
En 2019, Rolls-Royce entregó 510 motores Trent. [10]
Al igual que su predecesor, el RB211, el Trent utiliza un diseño de tres carretes concéntricos en lugar de una configuración de dos . 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 más bajos que los del RB211.
Las aspas huecas de titanio con una estructura interna de vigas Warren logran resistencia, rigidez y tolerancia a los daños con un peso reducido. Para operar 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 aspas huecas de la turbina , hechas de un monocristal de aleación de níquel y cubiertas por revestimientos de barrera térmica . Cada aspa de la 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 anterior RB211-524G/H con un TSFC un 2% mejor , emisiones de NOx hasta un 40% más bajas y una turbina 50 °C más fría. [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 116 pulgadas (290 cm) del Trent 900 mantiene una baja velocidad media 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, solo 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 (260 kN). [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) en lugar de 86 pulgadas (220 cm) para el -524G/H y una cuarta etapa de turbina LP en lugar de tres, apuntando a 65.000 a 70.000 lbf (290 a 310 kN). [3] Con una potencia nominal de 65.000 lbf (290 kN), el Trent realizó su primer vuelo 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]
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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, operó 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 propulsar al A330.
El Trent 800 es una de las opciones de motor para las primeras variantes del Boeing 777. Lanzado en septiembre de 1991, operó por primera vez en septiembre de 1993, recibió la certificación EASA el 27 de enero de 1995 y entró en servicio en 1996. Alcanzó una participación de mercado del 40%, por delante de los competidores PW4000 y GE90 , y el 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 in). Con una relación de derivación de 6,4:1 y una relación de presión general que alcanza los 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 una 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 peso máximo al despegue del -300X había aumentado hasta los 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 pospuso hasta mediados de 2002. Se obtuvo un mayor empuje con nuevas palas de ventilador en flecha, manteniendo un ventilador de 2,79 m (110 pulgadas). [22]
El Trent 8104 de 104.000 lbf (460 kN) operó 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 flecha producen un 2-3% más de flujo a una velocidad dada 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 del compresor HP y los estatores del compresor IP fueron diseñados con aerodinámica 3D . A medida que el 777-200X/300X creció a un MTOW de 340.500 kg (750.000 lb), los requisitos de empuje se desplazaron 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 de 115.000 lbf (510 kN) , con un núcleo escalado en un 2,5% geométricamente y un 5% aerodinámicamente y un ventilador agrandado de 2,8 a 3,0 m (110 a 118 pulgadas), manteniendo la arquitectura del 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 el Trent 8115 y la oferta de P&W para propulsar exclusivamente los 777 de mayor alcance, ya que GE ofreció financiar sustancialmente el desarrollo del jet, por alrededor de 100 millones de dólares. [25] Rolls-Royce abandonó más tarde el Trent 8115, pero continuó trabajando en el Trent 8104 como demostrador de tecnología. [26]
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El Trent 500 propulsa exclusivamente las variantes más grandes del A340-500/600 . Fue seleccionado en junio de 1997, voló 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 el ala hasta que finalizó la producción del A340 en 2011. Mantiene 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 del Trent 800 a escala reducida. 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.
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El Trent 900 propulsa al Airbus A380 , compitiendo con el Engine Alliance GP7000 . Inicialmente propuesto para el Boeing 747-500/600X en julio de 1996, esta primera aplicación fue abandonada más tarde, pero se ofreció para el A3XX , lanzado como A380 en diciembre de 2000. Operó por primera vez el 18 de marzo de 2003, realizó su vuelo inaugural el 17 de 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), con entregas previstas para 2004. [27] En julio, Rolls-Royce iba a suministrar su Trent 600 para el 767-400ERX y el Boeing 747X , mientras que la Unión Europea limitaba la oferta de Engine Alliance en cuatrirreactores. 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 en barrido aumentado 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 fue abandonado en 2001 para favorecer al Sonic Cruiser . [31] Cuando Boeing lanzó el 747-8 en noviembre de 2005, estaba propulsado exclusivamente por el General Electric GEnx . [32]
El Rolls-Royce Trent 1000 es una de las dos opciones de motor para el Boeing 787 Dreamliner , que compite con el General Electric GEnx . Se puso en servicio 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 su introducción en servicio el 26 de octubre de 2011. El motor de 62.264–81.028 lbf (276,96–360,43 kN) tiene una relación de derivación de más de 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 apunta a un consumo de combustible hasta un 3% mejor , funcionó por primera vez a mediados de 2014, fue certificado por la EASA en julio de 2016, voló por primera vez en un 787 el 7 de diciembre de 2016 y se presentó el 23 de noviembre de 2017. El agrietamiento por fatiga relacionado con la corrosión de las palas de la turbina IP se descubrió a principios de 2016, dejando en tierra hasta 44 aviones y costando a Rolls-Royce al menos £ 1354 millones. A principios de 2018 tenía una participación de mercado del 38% de la cartera de pedidos decididos. El Trent 7000 es una versión con aire purgado utilizada para el Airbus A330neo .
Cuando el A340-600 HGW de 380 t (840.000 lb) MTOW 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 consumo de combustible un 8-9% menor que el A340-600: los motores General Electric GEnx o Trent 1500 mejorados erosionarían esto en un 6-7%. El Trent 1500 mantendría el diámetro del ventilador de 2,47 m (97,4 pulgadas) y la góndola 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 y fue reemplazado por el diseño actualizado A350XWB .
El Trent XWB fue seleccionado en julio de 2006 para propulsar exclusivamente al 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 un ventilador de 3,00 m (118 in), un 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 al Airbus A330neo . Anunciado el 14 de julio de 2014, operó 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 una variante Trent 1000. Se entregó por primera vez el 26 de noviembre y recibió la autorización para ETOPS 330 el 20 de diciembre. En comparación con el Trent 700 del A330, el motor de 68.000–72.000 lbf (300–320 kN) duplica la relación de derivación a 10:1 y reduce a la mitad el ruido emitido. La relación de presión se aumenta a 50:1 y tiene un ventilador de 112 pulgadas (280 cm) y un sistema de aire de purga . El consumo de combustible se mejora en un 11%.
El MT30 (Marine Turbine) es un derivado del Trent 800 (con una caja de cambios Trent 500 instalada) que produce 36 MW para aplicaciones marítimas. La versión actual es un motor de turboeje que produce 36 MW y utiliza el núcleo del Trent 800 para impulsar una turbina de potencia que lleva la energía a un generador eléctrico o a unidades mecánicas como chorros de agua o hélices. Entre otros, propulsa a los portaaviones de la clase Queen Elizabeth de la Marina Real Británica .
Este derivado está diseñado para la generación de energía y el accionamiento mecánico, de forma muy similar al Marine Trent. Entrega 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 el 800. [34] El calor del escape, unos 416–433 °C, [34] se puede utilizar para calentar agua y accionar turbinas de vapor, lo que mejora la eficiencia del paquete. Además de Rolls-Royce, un empaquetador líder del Trent 60 es Centrax LTD, con sede en el Reino Unido, [35] una empresa de ingeniería de propiedad privada con sede en Newton Abbot, Reino Unido.
El Trent , que se puso en servicio por primera vez en agosto de 1990 como modelo Trent 700 , 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 participación global en los mercados en los que compite es de alrededor del 40%. [36] Las ventas de la familia de motores Trent han convertido a Rolls-Royce en el segundo mayor proveedor de grandes turbofán 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]
British Airways y Thai Airways son actualmente los mayores operadores de Trent, con cuatro variantes en servicio o en pedido, seguidos por Singapore Airlines y Cathay Pacific con tres variantes en servicio. nota 2
El 17 de enero de 2008, un Boeing 777-236ER de British Airways , que operaba como vuelo 38 de Pekín a Londres, se estrelló en el aeropuerto de 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 provocó una restricción del flujo de combustible a los motores. [39] Esto dio lugar a Directivas de aeronavegabilidad que obligaban a sustituir el intercambiador de calor. [40] Esta orden se extendió 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 sustituir una placa frontal con muchos tubos pequeños que sobresalen por una que es plana. [42]
El 4 de noviembre de 2010, un Airbus A380-842 de Qantas (matrícula VH-OQA), que operaba como vuelo 32 en ruta de Singapur a Sídney, sufrió una falla no contenida en el motor (explosión) en uno de sus cuatro Trent 972-84. La causa se atribuyó a un tubo de alimentación de aceite fabricado incorrectamente. Para 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 CO2 en un 12-20% y los óxidos nitrosos en hasta un 80% a partir de 2007/2008, con un presupuesto total de 101,6 millones de euros, incluidos 50,9 millones de euros de la UE y coordinado por Rolls-Royce plc . [43] Se repartió a partes iguales 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 emisiones de CO2 , del 60% en emisiones de NOx , del 20% en costes de adquisición, del 30% en costes de ciclo de vida y del 50% en 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, la italiana Avio de la turbina de presión intermedia e ITP de la turbina de baja presión (LPT) y la carcasa externa por una inversión de 20,5 millones de euros, una participación del 20% en el programa. [44] Volvo Aero fue responsable de las estructuras de la turbina trasera. [46] Tiene un nuevo compresor HP de 5 etapas, una cámara de combustión de mezcla pobre y una turbina HP sin cubierta y una turbina IP de geometría variable. También se instalaron la nueva caja de cambios de accesorios 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 palas de ventilador CTi con un borde de ataque de titanio y una carcasa de carbono, se realizaron pruebas en interiores y exteriores en 2017, incluidos estudios de viento cruzado , ruido y distancia entre las puntas , mapeo de aleteo , rendimiento y pruebas de condiciones de formación de hielo . A fines de 2018, Rolls-Royce realizó pruebas en tierra de su demostrador ALPS: un Trent 1000 equipado con palas de ventilador y carcasa de material compuesto, incluidas pruebas de impacto de aves . [47] [48]
El 26 de febrero de 2014, Rolls-Royce detalló los desarrollos futuros del Trent. El Advance es el primer diseño, que podría estar listo a finales de la década de 2020 y tiene como objetivo ofrecer al menos un 20% mejor consumo de combustible que la primera generación de Trent. [49] La relación de derivación del Advance debería superar los 11:1 y su relación de presión general los 60:1. [50]
En los Trent anteriores, el carrete de alta presión 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 presiones, hasta 10 etapas de compresor en comparación con 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. [51]
El demostrador terrestre Advance3 incluye combustión pobre , ejecutada anteriormente solo en una arquitectura Trent; compuesto de matriz cerámica (CMC) para capacidad de alta temperatura de la turbina en los segmentos de sello de la primera etapa y álabes de la primera etapa unidos por fundición; cojinetes de bolas híbridos con rodillos cerámicos que funcionan sobre pistas metálicas, necesarios para gestionar entornos de alta carga dentro de núcleos más pequeños. [52]
La planta CMC de RR, inaugurada en 2016 y con un coste de 30 millones de dólares en California, produjo sus primeras piezas, juntas, para el inicio de su despliegue antes de ser utilizadas en los componentes estáticos de la turbina HP de segunda etapa. El sistema de distribución de combustible doble 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 cojinetes cerámicos híbridos están recientemente configurados para hacer frente a los cambios de carga y soportarán temperaturas más altas. [53]
Se optimizarán más álabes variables en una etapa de compresor IP y cuatro etapas de compresor HP para cambios constantes a través de la envolvente de vuelo . Se produce un tubo de aire mediante fabricación aditiva y los componentes del 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 radiografiarán en movimiento para verificar el modelado termomecánico . El nuevo avión mediano de Boeing necesita caídas en su rango de empuje. Se probarán componentes metálicos refrigerados avanzados y piezas compuestas de matriz cerámica en un demostrador de finales de 2018 basado en un Trent XWB-97 dentro de la iniciativa de tecnología de turbina de alta temperatura (HT3). [53]
El núcleo se combinará con un ventilador Trent XWB-84 y una turbina Trent 1000 LP para realizar pruebas en tierra a mediados de 2017. [54] El demostrador Advance3 se envió desde las instalaciones de producción de Bristol al banco de pruebas de Derby en julio de 2017 para ser evaluado hasta principios de 2018. [53] El demostrador comenzó sus primeras pruebas en Derby en noviembre de 2017. [55]
A principios de 2018, el demostrador alcanzó el 90% de la potencia del núcleo, alcanzando una presión P30 de 450 psi (31 bar) en la parte trasera del compresor HP , mientras medía las cargas de los cojinetes , modificadas por la diferente disposición del compresor. [56] La cámara de combustión de mezcla pobre no generó ningún ruido , ya que las pruebas posteriores cubrirán la ingestión de agua, el ruido , las radiografías del funcionamiento del motor y los estudios térmicos de la zona del núcleo y del extremo caliente . [47] En julio de 2018, el núcleo Advance3 funcionó a plena potencia. [57] A principios de 2019, el motor había funcionado más de 100 horas. [58]
Un motor independiente probará el ALECSys en tierra antes de que otro se pruebe en vuelo . [53] Las pruebas en tierra en interiores de la cámara de combustión de mezcla pobre concluyeron en un Trent 1000 modificado en enero de 2018, antes de enviarlo a Manitoba para pruebas en clima frío en febrero de 2018, que abarcaron arranques e ingestión de hielo . Las pruebas de ruido seguirán en una plataforma exterior, luego las pruebas de vuelo en los próximos años después de 2018. [47]
El UltraFan es un turbofán con engranajes y un sistema de ventilador de paso variable que promete una mejora de la eficiencia de al menos un 25 %. [49] El UltraFan apunta a una relación de derivación de 15:1 y una relación de presión general de 70:1. [50]
El Ultrafan mantiene el núcleo Advance, pero también contiene una arquitectura de turbofán con engranajes y aspas de ventilador de paso variable. El ventilador varía el paso para optimizarlo para cada fase del vuelo, eliminando la necesidad de un inversor de empuje . Rolls-Royce planeó utilizar aspas de ventilador de compuesto de carbono en lugar de sus habituales aspas huecas de titanio. Se esperaba que la combinación redujera el peso en 340 kg (750 lb) por motor. [51]
El ventilador de paso variable facilita el funcionamiento del ventilador con baja relación de presión . [59] Rolls-Royce trabajó con Industria de Turbo Propulsores para probar tecnologías de álabes de turbina con recubrimiento iónico (IP). [60] En Dahlewitz , cerca de Berlín, Rolls-Royce construyó un equipo de potencia que simulaba las condiciones de carga en vuelo, dimensionado para sistemas de engranajes de 15 a 80 MW (20 000 a 107 000 hp); y reclutó a 200 ingenieros. La relación del engranaje de prueba inicial se acercará a 4:1 y el empuje podría ser de hasta 440 kN (100 000 lbf). [61] El equipo de prueba es una inversión de 84 millones de euros (94 millones de dólares). [53]
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. [62] [63] Después del conjunto inicial de pruebas de plataforma de ventilador 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 se congelaría en 2017. [54] Las pruebas simularon el cabeceo y balanceo de la aeronave en una plataforma de actitud en septiembre de 2016 para evaluar el flujo de aceite en la caja de cambios. [64] La caja de cambios pasó por pruebas de alta potencia en mayo de 2017. [64] [65] El UltraFan debía tener 300 cm (120 pulgadas) de diámetro. Las aspas del ventilador con bordes de ataque de titanio se evaluaron en el marco del programa ALPS. [53]
En la conferencia de la Sociedad Internacional de Motores Respiradores de Aire (ISABE) de septiembre de 2017 en Manchester, Reino Unido, el director de tecnología de Rolls-Royce, Paul Stein, anunció que había alcanzado los 52 MW (70 000 hp). [66] A principios de 2018, se probó una tercera caja de cambios para comprobar su resistencia y fiabilidad . [47] A continuación, se desmontó la primera caja de cambios para evaluarla, lo que confirmó las predicciones de rendimiento del componente . [47] En abril de 2018, Airbus acordó proporcionar la integración de la aeronave y su góndola para las pruebas de vuelo, cofinanciadas por el programa de investigación de la Unión Europea Clean Sky 2. [67]
En el ILA Berlin Air Show de abril de 2018 , se confirmaron las pruebas de vuelo en el Boeing 747 -200 de Rolls-Royce. [68] El demostrador generó 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). [68] El diámetro del 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 . [68]
Un bypass más alto y una menor relación de presión del ventilador inducen una inestabilidad del ventilador a baja velocidad que se remedia con palas de paso variable en lugar de una boquilla de chorro de área variable . [69] Además de eliminar el inversor de empuje, una góndola corta y delgada es más liviana y menos arrastrada , pero en el empuje inverso el flujo se distorsiona, girando la boquilla hacia el conducto de derivación y luego invirtiéndose parcialmente nuevamente hacia el compresor intermedio . [69] El ventilador grande podría dar lugar a fuselajes de ala de gaviota . [69] Para julio de 2018, la configuración UltraFan estaba congelada. El diseño detallado y la fabricación de componentes se establecieron para permitir pruebas en tierra en 2021. [57] La caja de engranajes planetarios de 800 mm (2 pies 7 pulgadas) de diámetro tiene cinco engranajes planetarios, está dimensionada para alimentar turbofán de 110 a 490 kN (25 000 a 110 000 lbf) y acumuló más de 250 horas de tiempo de funcionamiento a principios de 2019. [58]
En febrero de 2019, la introducción se retrasó hasta 2027, para volver a motorizar los aviones actuales, después de las pruebas en tierra a gran escala en 2021. [70] Se necesitaría un ventilador de paso variable o una arquitectura más eléctrica más allá de la mejora del 25% sobre el Trent 800, para la década de 2030-2040. [70] Un generador de arranque integrado de 100-500 kW (130-670 hp) en el extremo frío del eje permitiría un accionamiento de accesorios más pequeño . [70] Podría impulsar un ventilador de succión de capa límite del fuselaje de popa para una ganancia de eficiencia un 35% mejor. [70]
En febrero de 2020, Rolls-Royce fabricaba las aspas del ventilador de fibra de carbono de 355 cm (140 pulgadas) de diámetro en Bristol, Reino Unido, ahorrando con la carcasa del ventilador de material compuesto hasta 700 kg (1500 lb) en un bimotor. [71] 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 del Reino Unido para su ensamblaje, [72]
En mayo de 2023, se realizó la primera prueba con un demostrador de 80.000 lbf (360 kN) que tenía una relación de derivación de 14:1, aspas de ventilador de carbono-titanio, un núcleo Advance3 y una nueva cámara de combustión. [73] Con una eficiencia de combustible un 10% mejor que el Trent XWB, la arquitectura podría cubrir un rango de empuje de 111–444 kN (25.000–100.000 lbf ) para pasillos simples o dobles en la década de 2030. [73]
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 resumen de diseño de 80.000 lbf y había acumulado más de 70 horas de tiempo de funcionamiento. [74]
En el Salón Aeronáutico de Farnborough de 2024, Rolls-Royce presentó actualizaciones para sus motores Trent, algunas de ellas basadas en el proyecto de demostración de tecnología UltraFan. [75]
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