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| GE90 | |
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| GE90-115B | |
| タイプ | ターボファン |
| 国籍 | アメリカ合衆国 |
| メーカー | GEエアロスペース |
| 最初の実行 | 1993年3月[1] |
| 主な用途 | ボーイング777 |
| 生産 | 1993年～現在 |
| 建造数 | 2020年7月までに2,800人[2] |
| に発展した | ゼネラルエレクトリック GEnx エンジンアライアンス GP7000 ゼネラルエレクトリック GE9X |
ゼネラル・エレクトリック GE90は、GEエアロスペース社がボーイング777向けに製造した高バイパス ターボファン 航空機エンジンのシリーズであり、推力定格は81,000～115,000ポンド力（360～510キロニュートン）である。 1995年11月にブリティッシュ・エアウェイズで就航した。777-200および-200ER用の3つのエンジンのうちの1つであり、-200LR、-300ER、および777Fの専用エンジンである。2020年1月にファン径が6インチ（15cm）大きい後継機である110,000ポンド（490kN）のGE9Xに追い抜かれるまで、最大のジェットエンジンであった[3]。しかし、GE90 の最新型である GE90-115B は、GE9X よりも高い推力 (115,000 ポンド) を備えています。
背景
1980年代初頭、GEはアンダクテッドファン（UDF）エンジンの開発を開始した。これは、短距離旅客機の推進力としてより燃費の良い選択肢であると考えられており、1979年の石油危機後の魅力的な提案であった。NASAは1984年2月にGEに研究継続のための助成金を与え、最終的に実験的なGE36を製造した。このエンジンの主な革新の1つは、従来の材料よりも軽量で強度の高いカーボンファイバー複合ファンブレードであった。[4]しかし、UDFは当時のターボファンよりも信頼性が低く、燃料費の低下によりエンジンの開発コストが魅力的ではなくなり、GE36がフランスのスネクマと共同開発した非常に成功したCFM56エンジンの売り上げを食いつぶすのではないかと同社は懸念していた。[4]
発達
GE90エンジンは、ワイドボディで長距離飛行が可能な双発ジェット旅客機であるボーイング777用の大型ターボファンエンジンとして1990年に発売されました。 [5] GEアビエーションは、このプログラムのためにスネクマ（フランス、24％）、IHI（日本）、アビオ（イタリア）と提携しました。[6]プラット・アンド・ホイットニーとロールス・ロイスもそれぞれPW4000とトレント800という777用のエンジンを供給していたため、GE90は厳しい競争に直面することになりました。
GE90 の大きな革新は、GE36 で初めて開発された技術である22 枚のカーボン ファイバー複合ファン ブレードを使用したことです。これらのブレードは、従来のチタン ファン ブレードの 3 分の 1 の重量で 2 倍の強度を実現しました。GE90 の直径は 30 インチ (760 mm) 大きいにもかかわらず、22 枚のファン ブレードは、GE の以前の大型ターボファンであるCF6で使用されていた 38 枚のブレードから大幅に削減されました。ファン ブレードが少ないと、エンジンの重量が軽減され、空力効率が向上します。
第一世代の777モデル（777-200および777-200ER）の装備をめぐる熾烈な競争の中、GEはGE90を他の航空機に使用しようと試みた。当時のCEOブライアン・H・ロウは、エアバスA330用のGE90の開発費を負担するとまで申し出たが、エアバスはその計画を拒否し、代わりに長距離市場向けの4発エンジンのA340に注力することを選択した。 [7]
1990年代後半、ボーイングは第2世代の777長距離型（777-200LR、777-300ER、777F）の開発を開始した。これらの航空機には、推力100,000 lbf（440 kN）クラスのより強力なエンジンが必要となり、ボーイングとエンジンメーカーの間で話し合いが行われた。ゼネラルエレクトリックはGE90-115Bエンジンの開発を提案し、[8]ロールスロイスはトレント8104エンジンの開発を提案した。[9] 1999年、ボーイングはゼネラルエレクトリックとの契約を発表し、ライバルの提案に打ち勝った。[8]ゼネラルエレクトリックとの契約に基づき、ボーイングは新しい777バージョンにGE90エンジンのみを提供することに同意した。[8] GE90-115Bは、2001年11月にオハイオ州ピーブルズのGE施設で初稼働した。[10]
デザイン
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GE90 の 10 段高圧コンプレッサーは、当時の業界記録である 23:1 の圧力比を実現し、2 段空冷 HP タービンによって駆動されます。ファンのすぐ後ろにある 3 段低圧コンプレッサーがコアを過給します。ファン/LPC は、6 段低圧タービンによって駆動されます。
高推力型のGE90-110B1および-115Bは、初期のGE90型とは異なる構造となっている。ゼネラル・エレクトリックは、低速飛行時の推力を高める複合材料製の先進的な大口径ファンを採用した。しかし、GEは高速飛行時の正味推力を向上させるためにコア出力を増大する必要もあった。その結果、GEはコア容量の増大を選択し、高圧コンプレッサーの背面から1段を取り除き、低圧コンプレッサーにもう1段追加することでこれを達成した。これにより、高圧コンプレッサーの圧力比の低下を補って余りある、コア質量流量の正味増加が得られた。[11]高推力のGE90型は、スイープローターブレードを採用した初の量産エンジンである。ナセルの最大直径は166インチ（4,200 mm）である。[12] GE90-115Bの22枚のファンブレードはそれぞれ長さ4フィート（1.2メートル）、質量50ポンド（23キログラム）未満です。[13]
運用履歴
GE90は、新型のボーイング777大型双発ジェット旅客機に搭載可能な3つのエンジンのうちの1つであり、プラット・アンド・ホイットニーやロールス・ロイスが既存のエンジンを改造したものとは対照的に、20億ドルをかけて新たに設計されたエンジンであった。[14]
最初のゼネラル・エレクトリック製ボーイング777は、1995年11月12日にブリティッシュ・エアウェイズに納入された。[15] 2機のGE90-77Bを搭載したこの機は、5日後に就航した。当初の就航はギアボックスベアリングの摩耗懸念の影響を受け、このため同航空会社は1997年に一時的に777機を大西洋横断便から撤退させた。ブリティッシュ・エアウェイズの機体は、その年の後半にフルサービスに復帰した。[16]
GE90の開発とテストに問題があったため、連邦航空局の認証が遅れた。ブリティッシュ・エアウェイズはすぐに777にGE90をロールス・ロイス・トレント800に交換した。さらに、GE90の推力増加は航空会社にはまだ求められておらず、また3つの選択肢の中で最も重いエンジンでもあったため、ロールス・ロイスエンジンが最も人気があった一方で、これらの第一世代の777（777-200と777-200ER、まとめて777クラシックとも呼ばれる）では最も人気のない選択肢となった。[14] [17]
ボーイングの第2世代777長距離型（777-200LR、777-300ER、777F）では、航空機の要件を満たすためにより大きな推力が必要でした。ゼネラルエレクトリックとプラット・アンド・ホイットニーは、要件を満たすために必要なエンジン改造に5億ドルの投資を行ったため、勝者総取りの契約を主張し、GEが唯一のエンジンサプライヤーの地位を獲得しました。[14] [17]改良型は2004年5月にエールフランスで就航しました。[18]
777の販売台数がライバルのA330/340シリーズを上回った主な理由は、より高い推力のGE90-110B1および-115Bエンジンと、第2世代の777派生型である-200LRおよび-300ERの組み合わせであった。[19] 2つのエンジンを使用すると、-300ERはA340-600よりも約8～9％の運用コストの優位性が得られる。 [20] 777-300ERは、燃料消費量が20％優れていることから、燃料価格の上昇の中で747-400の代替機としても見られた。[21]
GE90シリーズは、派生型のGE9Xに抜かれるまで、航空史上最大のエンジンの称号を保持していた。オリジナルシリーズのファンの直径は123インチ（310 cm）で、最大の派生型であるGE90-115Bのファンの直径は128インチ（330 cm）である。その結果、GE90エンジンは、アントノフAn -124などの特大貨物機を使用してのみ航空輸送することができ、緊急迂回により777がエンジン交換を必要とするために立ち往生した場合、輸送オプションが制限される。ファンとファンケースを取り外せば、エンジンは747貨物機を使用して輸送できる。[22]
-200ER用の-94Bには、FAAが承認した最初の3Dプリント部品がいくつか搭載されました。[23]
2011年の定価は2,750万ドルで、飛行中の停止率（IFSD）はエンジン飛行時間100万時間あたり1回でした。[3] 2015年11月までに、20年間で800万サイクル以上、飛行時間5,000万時間以上を蓄積しました。[24] 2020年7月、2,800基のエンジンの艦隊は1億時間を突破し、70社の運航会社で1,200機以上の航空機に動力を供給し、ディスパッチ信頼度は99.97％でした。[2] 完全なオーバーホールには1,200万ドル以上かかります。[25]
記録
GE90-115Bは、他の3つのエンジンをアイドル状態にした状態でGEのボーイング747-100飛行試験機であるN747GEを飛行させるのに十分な推力を提供し、その特性は飛行試験中に実証された。[26] [27]
ギネスブックによると、このエンジンは127,900 lbf (569 kN)という最高推力で航空機エンジンとして記録を保持していた（稼働中のエンジンの最大推力は定格推力115,300 lbf (513 kN)である）。この推力記録は、オハイオ州ピーブルズ近郊にあるGEの屋外試験施設で、GE90-115B開発エンジンを使用して1時間のトリプルレッドラインエンジンストレステストの一環として偶然達成されたものである。これは、エンジンの以前のギネス世界記録122,965 lbf (546.98 kN)を上回った。[28] 2017年11月10日、後継機のGE9Xがピーブルズで134,300 lbf (597 kN)というより高い推力記録を達成した。[29]
GE90ファンシャフトの初期設計負荷は、動作トルクとファンブレードオフ状態のために大幅に増加しました。ファンシャフトのねじり応力と曲げ応力の増加に対応するために、これまで航空機エンジンでは使用されていなかったGE1014鋼合金が必要でした。ファンシャフトのスプラインカップリングが大幅に長くなり、必要な高い加工精度を維持することが困難でした。[30] [31]
2003年10月、ボーイング777-300ERが片方のエンジンを停止した状態で5時間半（330分）飛行し、ETOPS記録を破った。 [32] GE90-115Bエンジンを搭載したこの航空機は、ETOPS認証プログラムの一環としてシアトルから台湾まで飛行した。
2005年11月10日、GE90は2度目のギネス世界記録に認定された。GE90-110B1は777-200LRに搭載され、民間航空機による世界最長飛行を記録したが、この飛行には乗客はおらず、ジャーナリストと招待客のみであった。777-200LRは、香港からロンドンまでの「遠回り」で、太平洋、米国本土、大西洋を越えてロンドンまで、22時間22分かけて13,423マイル（21,602 km）を飛行した。[33]
事件
2004年8月11日、ヒューストンのジョージ・ブッシュ・インターコンチネンタル空港から離陸したブリティッシュ・エアウェイズ2024便のボーイング777-200ERに搭載されていたGE90-85Bエンジンが故障した。パイロットは離陸時に騒音と振動に気付いたが、回転を続けた。地上1500フィートでコックピットに煙と靄が立ち込めていることに気付き、客室乗務員は客室に煙が充満していると報告した。彼らは空港に戻り、直ちに緊急着陸した。調査の結果、第2段タービンブレードがシャンク部分で分離し、後続ブレードを損傷して振動を引き起こしていたことが判明した。破片はエンジンケース内に収まっていた。[34]
2012年5月28日、トロントから東京へ向かう途中、エア・カナダ777-300ERが高度1,500フィート（460メートル）でGE90-115Bエンジンの故障に見舞われたが、無事帰還した。エンジンの残骸が地上で発見された。[35] [36]
2015年9月8日、ブリティッシュ・エアウェイズ2276便のボーイング777-236ERに搭載されていたGE90-85Bエンジンがラスベガス・マッカラン空港での離陸滑走中に制御不能な故障を起こし、火災が発生した。原因を突き止めるためにNTSBとFAAによる調査が開始され、最初の調査結果は2015年9月に報告された。[37] [38]
2016年6月27日、シンガポール航空368便のボーイング777-300ERに搭載されていたGE90-115Bが飛行中にエンジンオイル警告を受け、シンガポール・チャンギ空港に引き返した。着陸時に故障した右エンジンから出火し、エンジンと翼が火災で損傷した。[39]
トランスファーギアボックスの故障
FAA は 2013 年 5 月 16 日に耐空性指令 (AD) を発行し、ゼネラルエレクトリック GE90-110B1 および GE90-115B ターボファンエンジンの所有者および運航者に送付しました。この緊急 AD は、トランスファーギアボックスアセンブリ (TGB) の 2 つの故障により飛行中のシャットダウン (IFSD) が発生したという報告を受けて発令されました。調査の結果、故障は TGB ラジアルギアの亀裂と分離が原因であることが判明しました。これは、製造プロセスと動作応力の複合効果によるものです。[40]さらに検査を行ったところ、さらに 2 つのラジアルギアに亀裂があることがわかりました。この状態を修正しないと、1 つ以上のエンジンで追加の IFSD、推力制御の喪失、および航空機の損傷が発生する可能性があります。耐空性指令では、AD の受領後 5 日以内に是正措置を講じて遵守することが求められています。影響を受けるすべてのモジュールは交換されました。[41]
仕様
デリバティブ
ジェンクス
ボーイング787ドリームライナーと747-8向けに開発されたGEnxエンジンは、 GE90の小型コア型から派生したもので、同じくスイープローターブレードを備えたファンを備えています。
GP7000
GEアビエーションはプラット・アンド・ホイットニーとエンジン・アライアンスという共同ベンチャーを設立し、GE90-110B/115Bコアの0.72フロースケールをベースにした エアバスA380用エンジン「GP7000」を開発した。
GE9X
2012年2月、GEは、新しいボーイング777-8X/9X航空機に搭載する、効率が10%向上した派生型エンジン「GE9X」の研究を発表しました。
LM9000
LM9000は航空転用型ガスタービンで、2つのオプションがあります。水増強なしのLM9000は66MW（89,000馬力）を42.4％の効率で熱電併給前に出力します。水増強ありのLM9000は75MW（101,000馬力）を42.7％の効率で熱電併給前に出力します。[49]エンジンの33：1の圧力比は、4段低圧コンプレッサーとそれに続く9段高圧コンプレッサーから得られ、2段高圧タービンと1段低圧タービンによって駆動され、4段フリータービンに電力を供給します。[50]
参照
関連開発
同等のエンジン
関連リスト
参考文献
- ^ ファンスピナーからノズルセンターボディまで
- ^ ドライ、基本エンジン、基本エンジンアクセサリ、オプション装備を含む
- ^ 海抜827フィートのテストで127,900 lbf（569 kN）の世界記録を樹立[28]
注記
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ゼネラル・エレクトリック GE90に関連するメディアがあります。
- 公式サイト
- 「素晴らしいデザインでもあります: 世界最大のジェットエンジンファンブレードが近代美術館に展示」(プレスリリース)。GE Aviation。2004年11月16日。2016年10月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年7月21日閲覧。