通用电气公司『GE』 GE90 系列

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GE90涡轮风扇发动机结构 牌　　号　GE90
用　　途　军用/民用涡扇发动机
类　　型　涡轮风扇发动机
国　　家　美国
厂　　商　通用电气公司航空发动机集团
生产现状　生产
装机对象　大型民用和军用运输机，如先进的波音777、道格拉斯的MD-12X、空中客车公司的
　　　　　A330的派生型等。
研制情况
　　1990年1月16日，美国通用电气公司(GE)正式推出大推力、高涵道比涡轮风扇发动机GE90。它满足了B777的需要，也能适应未来民航市场的发展。1992年11月23日GE90首次进行核心机试验，1993年3月29日进行全尺寸的发动机试验，1995年2月2日获得FAA发动机适航证。装GE90的B777于1995年8月取得适航证，9月投入使用。GE90发动机的研制费约12～30亿美元，研制计划以GE公司为主，它承担57%的份额。法国SNECMA公司承担25%，负责低压和高压压气机以及增压级、润滑系统、全权数字式电子控制系统的子部件和起动机，此外，还从事备份的钛合金风扇和10级压气机的发展工作，日本石川岛播磨重工业公司承担8%，负责低压涡轮和主轴；意大利菲亚特公司承担7%，负责齿轮箱和传动系统，并参与低压涡轮的设计和研制工作。
　　GE90发动机采用了通用电气公司CF6和CFM56系列发动机的经验以及通用电气公司与NASA合作的节能发动机E3的先进技术。除了能提供最大推力以外，GE90与现有的高涵道比发动机相比，将降低耗油率9%，减少氧化氮排放33%。
　　GE90采用直径为3124mm的宽弦复合材料风扇以及与之匹配的E3的10级压气机，其优异的效率和操作性能业已得到证实。该发动机的双环腔燃烧室极为经久耐用，且排放污染非常低。同样地，双级高压涡轮采用先进材料和主动间隙控制技术，以提高效率和使用寿命。6级低压涡轮则采用CF6和CFM56系列发动机极其成功的经验。
　　GE90取适航证时的推力为37675daN，但装在B777“A”市场飞机时用降功率(降低10%)工作，即以34250daN的推力投入初期服役。
　　在发展试验中，发动机推力在大于取证推力下累积的工作时间达380h。其中，有7台发动机推力超过44480daN(100000 lb)，工作时间为65h。
　　截至1995年8月24日，GE90发展试验已累积地面工作5153h，15079循环，飞行226次计501.5h。
　　其主要改型有：
　　GE90-B3　用于B777“A”市场，该型为1995年投入使用的初始型号，推力为34250 daN。
　　GE90-B2　用于B777“A”市场，改进了高空性能，推力为34250daN。
　　GE90-B1　用于B777“B”市场，推力为38660daN。
　　GE90-B4　用于B777“B”市场，推力为38920daN。
　　GE90-92B　为满足B777进一步发展的要求，GE公司于1994年5月提出发展GE90的第1个推力加大型即GE90-92B的发展计划，编号中的92B表示它用于B777，推力为92000 lb(41000daN)。此改型将改进高、低压涡轮材料与冷却技术，以提高燃气温度40℃，但仍保留与原型相同温度裕度，还将改进低压涡轮轴等。计划于1996年5月取得适航证，同年年底投入使用。
　　今后还将发展推力分别为：43200、46700、51200daN的推力增长型，以满足B777加长型与“C”市场之需。

风　　扇　单级轴流式，增压比为1.52，采用22片无凸台宽弦全复合材料风扇叶片，前缘包覆0.254mm厚的金属层，后缘部位用凯芙勒线加强，以防脱层。叶高1219.2mm，弦长533.4mm。叶尖切线速度371m/s。风扇出口整流叶片距风扇叶片较远，以减少噪声。在铝制机匣上缠绕多层凯芙勒条带，起包容作用。风扇转速为2304r/min。
低压压气机　3级轴流式。鼓式转子连接到轮盘后缘处，3级转子叶片均装在鼓中的环形燕尾槽中。
高压压气机　10级轴流式。增压比为23，平均级压比为1.37，叶尖切线速度为455m/s，转速为10396r/min。转子叶片和静子叶片都是直接由E3节能验证机按比例放大而成的，前5排静叶可调。转子叶片采用小展弦比(1.49)。后几级静子叶片是焊接结构。转子后两级采用Udimet 720合金叶片。第1～7级叶片装在轮盘的纵向燕尾槽中，第8～10级叶片装在轮盘的环向燕尾槽中。空气由第7～8级盘间引入转子，在加速及稳定工况时对转子中心加热，使转子与机匣间易于热匹配，加大喘振裕度，提高效率，且可减少在加速过程中瞬时涡轮进口温度的超温。
燃 烧 室　环形。采用了E3的设计，双环腔头部在小推力状态时只有外环腔的喷嘴工作；加大推力时两环腔的喷嘴全部工作，从而减少Nox的排放。火焰筒用GTD222合金铸出经机械加工而成，其上用激光打出大量斜孔，以便冷却，延长寿命。
高压涡轮　2级轴流式。采用E3发动机的设计。涡轮叶片用Rene’ N5单晶镍基合金铸成，轮盘采用具有损伤容限能力的粉末冶金Rene’ 188DT高温合金。高压涡轮设计留有较大的温度裕度，GE90-B3为127℃，GE90-B1为89℃。高压涡轮的冷却系统设计得很有特色，将温度和压力较高的空气由第7～8级压气机间经转子中心通过高压涡轮的两级轮盘间对两级轮盘加温，使轮盘由外缘至轮心的温度差小。减少轮盘上的热应力，同时轮盘与静子间有较好的热匹配性能。然后，这股空气再进入第2级转子叶片对叶片进行冷却。这套系统可提高冷却空气的冷却效率。高压涡轮盘轮缘上不开孔，以提高强度，同时减少因螺栓头及螺帽引起的风阻损失。
低压涡轮　6级轴流式。有较大的涡轮直径，外径处采用了CF6-80C2的34℃倾斜设计。有相对低的级负荷，以提高效率，降低噪声。
控制系统　全权数字式电子控制系统提供燃油，主动间隙和可变几何控制。

起飞推力(daN)
　　GE90-B3　　　　　　　　　34250
　　　　-B2　　　　　　　　　34250
　　　　-B1　　　　　　　　　38660
　　　　-B4　　　　　　　　　38920
空气流量(kg/s)　　　　　　　 1420.0
涵道比　　　　　　　　　　　 8.40
总增压比　　　　　　　　　　 39.3
涡轮进口温度(℃)　　　　　　 1430
风扇直径(mm)　　　　　　　　 3124
最大直径(mm)　　　　　　　　 4013
长度(mm)　　　　　　　　　　 5080

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GE90涡轮风扇发动机结构 牌　　号　GE90
用　　途　军用/民用涡扇发动机
类　　型　涡轮风扇发动机
国　　家　美国
厂　　商　通用电气公司航空发动机集团
生产现状　生产
装机对象　大型民用和军用运输机，如先进的波音777、道格拉斯的MD-12X、空中客车公司的
　　　　　A330的派生型等。
研制情况
　　1990年1月16日，美国通用电气公司(GE)正式推出大推力、高涵道比涡轮风扇发动机GE90。它满足了B777的需要，也能适应未来民航市场的发展。1992年11月23日GE90首次进行核心机试验，1993年3月29日进行全尺寸的发动机试验，1995年2月2日获得FAA发动机适航证。装GE90的B777于1995年8月取得适航证，9月投入使用。GE90发动机的研制费约12～30亿美元，研制计划以GE公司为主，它承担57%的份额。法国SNECMA公司承担25%，负责低压和高压压气机以及增压级、润滑系统、全权数字式电子控制系统的子部件和起动机，此外，还从事备份的钛合金风扇和10级压气机的发展工作，日本石川岛播磨重工业公司承担8%，负责低压涡轮和主轴；意大利菲亚特公司承担7%，负责齿轮箱和传动系统，并参与低压涡轮的设计和研制工作。
　　GE90发动机采用了通用电气公司CF6和CFM56系列发动机的经验以及通用电气公司与NASA合作的节能发动机E3的先进技术。除了能提供最大推力以外，GE90与现有的高涵道比发动机相比，将降低耗油率9%，减少氧化氮排放33%。
　　GE90采用直径为3124mm的宽弦复合材料风扇以及与之匹配的E3的10级压气机，其优异的效率和操作性能业已得到证实。该发动机的双环腔燃烧室极为经久耐用，且排放污染非常低。同样地，双级高压涡轮采用先进材料和主动间隙控制技术，以提高效率和使用寿命。6级低压涡轮则采用CF6和CFM56系列发动机极其成功的经验。
　　GE90取适航证时的推力为37675daN，但装在B777“A”市场飞机时用降功率(降低10%)工作，即以34250daN的推力投入初期服役。
　　在发展试验中，发动机推力在大于取证推力下累积的工作时间达380h。其中，有7台发动机推力超过44480daN(100000 lb)，工作时间为65h。
　　截至1995年8月24日，GE90发展试验已累积地面工作5153h，15079循环，飞行226次计501.5h。
　　其主要改型有：
　　GE90-B3　用于B777“A”市场，该型为1995年投入使用的初始型号，推力为34250 daN。
　　GE90-B2　用于B777“A”市场，改进了高空性能，推力为34250daN。
　　GE90-B1　用于B777“B”市场，推力为38660daN。
　　GE90-B4　用于B777“B”市场，推力为38920daN。
　　GE90-92B　为满足B777进一步发展的要求，GE公司于1994年5月提出发展GE90的第1个推力加大型即GE90-92B的发展计划，编号中的92B表示它用于B777，推力为92000 lb(41000daN)。此改型将改进高、低压涡轮材料与冷却技术，以提高燃气温度40℃，但仍保留与原型相同温度裕度，还将改进低压涡轮轴等。计划于1996年5月取得适航证，同年年底投入使用。
　　今后还将发展推力分别为：43200、46700、51200daN的推力增长型，以满足B777加长型与“C”市场之需。

风　　扇　单级轴流式，增压比为1.52，采用22片无凸台宽弦全复合材料风扇叶片，前缘包覆0.254mm厚的金属层，后缘部位用凯芙勒线加强，以防脱层。叶高1219.2mm，弦长533.4mm。叶尖切线速度371m/s。风扇出口整流叶片距风扇叶片较远，以减少噪声。在铝制机匣上缠绕多层凯芙勒条带，起包容作用。风扇转速为2304r/min。
低压压气机　3级轴流式。鼓式转子连接到轮盘后缘处，3级转子叶片均装在鼓中的环形燕尾槽中。
高压压气机　10级轴流式。增压比为23，平均级压比为1.37，叶尖切线速度为455m/s，转速为10396r/min。转子叶片和静子叶片都是直接由E3节能验证机按比例放大而成的，前5排静叶可调。转子叶片采用小展弦比(1.49)。后几级静子叶片是焊接结构。转子后两级采用Udimet 720合金叶片。第1～7级叶片装在轮盘的纵向燕尾槽中，第8～10级叶片装在轮盘的环向燕尾槽中。空气由第7～8级盘间引入转子，在加速及稳定工况时对转子中心加热，使转子与机匣间易于热匹配，加大喘振裕度，提高效率，且可减少在加速过程中瞬时涡轮进口温度的超温。
燃 烧 室　环形。采用了E3的设计，双环腔头部在小推力状态时只有外环腔的喷嘴工作；加大推力时两环腔的喷嘴全部工作，从而减少Nox的排放。火焰筒用GTD222合金铸出经机械加工而成，其上用激光打出大量斜孔，以便冷却，延长寿命。
高压涡轮　2级轴流式。采用E3发动机的设计。涡轮叶片用Rene’ N5单晶镍基合金铸成，轮盘采用具有损伤容限能力的粉末冶金Rene’ 188DT高温合金。高压涡轮设计留有较大的温度裕度，GE90-B3为127℃，GE90-B1为89℃。高压涡轮的冷却系统设计得很有特色，将温度和压力较高的空气由第7～8级压气机间经转子中心通过高压涡轮的两级轮盘间对两级轮盘加温，使轮盘由外缘至轮心的温度差小。减少轮盘上的热应力，同时轮盘与静子间有较好的热匹配性能。然后，这股空气再进入第2级转子叶片对叶片进行冷却。这套系统可提高冷却空气的冷却效率。高压涡轮盘轮缘上不开孔，以提高强度，同时减少因螺栓头及螺帽引起的风阻损失。
低压涡轮　6级轴流式。有较大的涡轮直径，外径处采用了CF6-80C2的34℃倾斜设计。有相对低的级负荷，以提高效率，降低噪声。
控制系统　全权数字式电子控制系统提供燃油，主动间隙和可变几何控制。

起飞推力(daN)
　　GE90-B3　　　　　　　　　34250
　　　　-B2　　　　　　　　　34250
　　　　-B1　　　　　　　　　38660
　　　　-B4　　　　　　　　　38920
空气流量(kg/s)　　　　　　　 1420.0
涵道比　　　　　　　　　　　 8.40
总增压比　　　　　　　　　　 39.3
涡轮进口温度(℃)　　　　　　 1430
风扇直径(mm)　　　　　　　　 3124
最大直径(mm)　　　　　　　　 4013
长度(mm)　　　　　　　　　　 5080

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