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| GE9X | |
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| GE9Xは2019年3月のロールアウト時に 777Xに搭載されました | |
| 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 | 2016年4月 |
| 主な用途 | ボーイング777X |
| 開発元 | ゼネラルエレクトリック GE90、ゼネラルエレクトリック GEnx |
ゼネラル・エレクトリック GE9X は、GE エアロスペースがボーイング 777X専用に開発した高バイパス ターボファンです。2016 年 4 月に初めて地上走行し、2018 年 3 月 13 日に初飛行しました。2020年初頭には777-9 の初飛行に搭載されました。2020 年 9 月 25 日に連邦航空局(FAA) の型式証明を取得しました。ゼネラル・エレクトリック GE90から派生したこのエンジンは、ファンが大きく、セラミック マトリックス複合材 (CMC) などの先進的な材料が使用され、バイパス比と圧縮比が高く、 GE90 と比較して燃料効率が10%向上するように設計されています。定格推力は 110,000 lbf (490 kN) で、これは GE90 の最高推力派生型である GE90-115 の定格推力 115,000 lbf (510 kN) よりも 5,000 lbf (20 kN) 低い。
発達
2012年2月、GEはGE90のより効率的な派生型であるGE9Xの研究を発表し、新しいボーイング777Xの-8型と-9型の両方に動力を供給すると発表した。GE90-115Bと同じ128インチ（325 cm）のファン径を備え、推力が15,800 lbf（70 kN）減少して、エンジン1基あたり99,500 lbf（443 kN）の新しい定格になる予定だった。[1] 777-8Xのエンジンは88,000 lbf（390 kN）に定格が下げられる予定だった。[2]
2013年には、ファンの直径が3.5インチ（9cm）増加して132インチ（335cm）になりました。[3] 2014年には、ファンの直径がさらに1.5インチ（4cm）増加して133.5インチ（339cm）になり、推力が102,000 lbfから105,000 lbf（450 kNから470 kN）にわずかに増加しました。[4]
2016年、このエンジンの定価は4140万米ドルであった。[5]
最初のエンジンは2016年に地上テストが行われ、2017年に飛行テストが開始され、2018年に認証が行われる予定でした。[6]遅延のため、最初の飛行テストは2018年3月に行われ、[7]認証は2019年後半に予定されています。[8]
地上試験
最初の試験エンジン（FETT）は、2016年4月に最初の運転を完了しました。[9] このエンジンは335時間の運転時間で375サイクルを完了し、空力性能、機械システムの挙動、二次空気システムの熱管理の観点からエンジン設計を検証しました。[10]
GE9Xは2017年冬に着氷試験を実施した。[11] FETTは地上霧などの自然着氷条件下での地上寒冷気候試験に使用され、1ヶ月以内に積層造形法を用いた軽微な設計変更が行われた。着氷認証と評価は2017年から2018年の冬にマニトバ州ウィニペグで完了した。[10]
GEnxで問題となっていた氷晶着氷 (コア着氷)について GE9X を試験するために、高高度条件をシミュレートした条件が使用されました。この試験により、コア着氷だけでなく、より一般的な霧氷についても理解が深まりました。GEnx に必要な設計変更は、ブースターと高圧コンプレッサーの間にバイパスドアを追加して、空気流路に開くようにし、コアに氷晶が入る可能性を減らすことでした。[10]
FETTと2番目の試験エンジン（SETT）間の設計変更は、効率目標を達成するために必要な改善に対処しました。高圧タービン出口と低圧タービン入口間のダクトの最小面積が変更され、コンプレッサー、タービン、ファンの動作ラインが設定されました。初期の運転経験の結果として、高圧コンプレッサーの前面のチップクリアランスが変更されました。SETTテストは、FETTの13か月後、2017年5月16日にオハイオ州ピーブルズで開始されました。これは、認証用の最終生産基準に従って製造された最初のエンジンでした。 [10] FAA 150時間ブロックテスト中に、可変ステーターベーン（VSV）レバーアームが破損し、その再設計により3か月の遅延が発生しました。[12] SETTに続いて、2018年5月までにさらに4つのテストエンジンが続きました。 [13]
認証プログラムは2017年5月に開始された。[11]認証にはさらに8つのエンジンが関与し、航空機のナセルに取り付けられたETOPS認証用の1つも含まれていた。コアエンジンは、ブレードの振動を確認するためにオハイオ州エベンデールの高度試験セルでテストされ、エンジン003、004、007は2017年に組み立てられ、4番目のエンジンはカリフォルニア州ビクタービルでその年の後半に飛行テストに使用された。2018年には、4機の777-9飛行テスト機に10個のコンプライアンスエンジン（2個の予備エンジンを含む）が必要になった。 [10] 型式認証は2018年第4四半期に予定されていた。[14]
2017年11月10日、GE9Xエンジンはピーブルズで134,300 lbf（597 kN）の推力記録を達成し、2002年にGE90-115Bが記録した127,900 lbf（569 kN）の記録を破り、新たなギネス世界記録となった。 [15] [16]ブロックテストエンジンは、最大ファン速度、最大コア速度、最大排気ガス温度という3つのレッドライン条件で動作限界まで稼働した。着氷試験は2017年末にウィニペグで開始された。最初の777X飛行試験エンジンは2018年に出荷され、2019年初頭の777-9の最初の飛行に使用された。[17] 認証試験の4分の1は2018年5月までに完了しており、着氷、横風/入口の歪み、入口の歪み、ファンとブースターブレードの振動、高圧タービンブレードの振動、熱調査が行われた。[13]
飛行試験
GE9XはGE90よりも大きかったため、より大きなメインギアストラットと大きなタイヤを備えたボーイング747-400の翼の下にのみ取り付けることができ、以前の747-100 GEテストベッドには取り付けることができませんでした。エンジンはGE CF6よりも5°傾いていました。[14]ボーイングはテストベッド用に特別に設計されたパイロンを製作しました。[10] 19フィート（580 cm）のストラットに吊り下げられたこのプログラムの4番目のエンジンは、2017年末に飛行テストを開始しました。ファンの直径が134インチ（340 cm）のエンジンは、地上高が1.5フィート（0.46 m）の174インチ（440 cm）のナセルに取り付けられています。[17]エンジンとナセルの重量は、新しいパイロンと翼の強化により40,000ポンド（18トン）となり、CF6-80C2とパイロンの重量は17,000ポンド（7.7トン）であった。[18]
2018年2月、GE9Xの初飛行は高圧コンプレッサー（HPC）可変ステーターベーン（VSV）レバーアームに問題が発見されたため延期された。また、747テストベッドCF6エンジンの定期Aチェックで、ファンケースの腐食と高圧タービン翼が許容限度に達していることが発見された。[19] 3月13日にVSVレバーアームの以前の設計で初飛行した。[7] 5月初旬、18回の飛行と110時間の稼働時間を経て、2段階の飛行試験のうち最初の段階が完了し、GE9Xの高高度エンベロープが調査され、巡航性能が評価された。第2段階は第3四半期に開始される予定だった。[13]
2018年10月までに認証の半分が完了し、8つの開発用エンジンが主にオハイオ州ピーブルズで使用されました。#1は保管され、ブレードアウトテストのためにファンブレードが#2のファンハブから離陸推力で意図的に分離されました。#3は横風地上テストとスラストリバーサーカスケードアセンブリの周期的および負荷テストに使用されました。#4は低高度などの飛行エンベロープの境界を調査しました。#5は、ETOPS認証の要件である、運用中に許可されている振動制限でエンジンを振動させるために意図的にアンバランスにしたローターで耐久テストを実行しました。#6は2018年後半に吸入テストを行いました。低圧タービン過熱テストの後、#7はマニトバ州ウィニペグで2回目の着氷テストフェーズを実施しました。#8はトリプルレッドラインFAA 150時間耐久テストを実施しました。
第二段階の18回の飛行は、エンジン制御ソフトウェアと高温・高出力性能を評価するため、12月10日に開始され、同年のFAA認証前の2019年第一四半期まで続いた。その時点で、水吸入、横風、ブレードアウト、雹、鳥吸入、ブロックまたは耐久性のテストは完了していた。飛行テストはカリフォルニア州ビクタービルを拠点とし、シアトル、コロラド州コロラドスプリングス、アラスカ州フェアバンクス、アリゾナ州ユマまで行われた。[20]
2019年1月4日までに、8回のテスト飛行と55時間の運転時間が完了した。[21] 1月末、ブレードアウトテスト中にタービンケースとリアフレームストラットが損傷し、関連部品が再設計されました。5月初旬、 320時間の運転時間を経て飛行テストプログラムが完了し、その間に高高度巡航燃料燃焼が確立されました。エンジンは、777Xの初飛行前に最終的な認証可能な構成基準に改造されましたが、11段高圧コンプレッサーの前部のステーターの問題により、当初予想されていた6月26日より遅れました。認証前の最終テストには、通常の最大EGTと両方のローター速度での「トリプルレッドライン」テストに代わる完全な耐久性ブロックテストが含まれていました。これは、現代の高バイパス比エンジンは海面近くですべての最大条件を達成できないためです。[22]高圧コンプレッサーステーターの再設計により、エンジン認証が秋まで延期され、777Xの初飛行は2020年1月まで延期されました。[8]
2020年1月25日、GE9Xは777Xで初飛行を行い、3時間52分飛行した後、ボーイングフィールドに着陸した。9月28日、GEは8つのテストエンジンが8,000サイクルと5,000時間の運転を完了したことを受けて、 FAA型式証明を発表した。ETOPS承認には、就航要件として3,000回の地上テストサイクルを完了する必要があった。[23]
2022年にはGE9Xの別の問題により777Xのテストが一時停止された。[24]
デザイン
GE9XはGE90より燃料効率が10%向上しています。[1] 61:1の全体圧力比は、 XWB-97より推力比燃料消費量（TSFC）を5%低減し、メンテナンスコストはGE90-115Bと同等です。 [6]初期推力105,000 lbf（470 kN）に続き、102,000および93,000 lbf（450および410 kN）の定格推力型が続きます。[13] GEは開発に20億ドル以上を投資しました。ナセルの幅は184インチ（4,700 mm）です。[25]
効率向上の大部分は、高バイパス比ファンの推進効率向上によるものです。[12]バイパス比は10:1に計画されています。[2]ファンは直径134インチ（340 cm）のケースに収められています。[26] GE9Xには16枚のブレードがありますが、同様のサイズのGE90には22枚、より小さなGEnxには18枚のブレードがあります。ファンブレードが少ないとエンジン重量が軽減され、空力効率が向上し、低圧（LP）ファンとブースターの回転速度が速くなり、LPタービンとの速度をより良く合わせることができます。ファンブレードは、炭素繊維よりも柔軟で鳥の衝突をよりよく吸収するために、スチール製の前縁とグラスファイバー製の後縁を備えています。 [5]ファンブレードの大部分を構成する第4世代の炭素繊維複合材料により、より軽く、薄く、強く、効率的になっています。[27] GE9Xでは、GEnx用に最初に開発された炭素繊維複合ファンケースも使用されており、さらに軽量化されています。[28]
高圧（HP）コンプレッサーは最大2％効率が向上しています。[12] 129.5インチ（329 cm）のGE90ファンではバイパス比を改善する余地がほとんどなかったため、GEは全体の圧力比を40から60に上げることでさらなる効率を求め、9段または10段ではなく11段のコンプレッサー段と、以前のデュアルアニュラー燃焼器の代わりに第3世代のツインアニュラープレスワール（TAPS）燃焼器を使用することで高圧コアの比率を19:1から27:1に高めることに重点を置きました。より高温に耐えることができるセラミックマトリックス複合材（CMC）は、 CFMインターナショナルLEAPステージ2タービンシュラウドから上の2つの燃焼器ライナー、2つのノズル、およびシュラウドに使用されています。CMCは、極度の熱と遠心力に耐える必要がある第1ステージのタービンブレードには使用されていません。これらは、エンジン技術の次のイテレーションで計画されている改良点です。[29]
第1段高圧タービンシュラウド、第1段および第2段高圧タービンノズル、内側および外側の燃焼器ライニングは、CMCで作られており、静的部品のみで、冷却によりニッケル合金よりも500°F（260°C）高温で動作します。 [12] CMCは金属の3分の1の重さで2倍の強度を持ち、冷却の必要性が59%少なくなります。[6]合計で、エンジンには65個のCMC部品があり、導入当時の民間航空機エンジンの中で最も多くなっています。
圧縮機は3Dエアロダイナミクスで設計されており、最初の5段はブリスク、つまりブレードとディスクを組み合わせた構造になっています。燃焼器は希薄燃焼で効率が高く、CAEP/8に対してNOxマージンが30%あります。圧縮機と高圧タービンは粉末金属で作られています。低圧タービンの翼はチタンアルミナイド（TiAl）で作られており、ニッケルベースの部品よりも強度、軽量性、耐久性に優れています。[26] 3Dプリントは、従来の製造プロセスでは製造が不可能な部品の製造に使用されています。[27]
2024年8月には、新しい燃焼器ライナー設計を採用した最初の量産型エンジンが納入される予定である。[30] [31] [更新が必要]
仕様
参照
関連開発
同等のエンジン
関連リスト
参考文献
- ^ ab Jon Ostrower (2011 年 9 月 14 日)。「次世代 777 が注目される」。Flight Global。Reed Business Information。
- ^ ab 「GE、GE9Xエンジンの燃料消費率10%向上を計画」Flightglobal 2012年3月7日。
- ^ Alcock, Charles (2013年6月16日). 「GE、GE9Xでボーイング777の新型機の限界に挑戦」. Aviation International News . 2018年11月24日閲覧。
- ^ 「777Xの構成変更が明らかに」Aviation Week 2014年6月9日。
- ^ ab 「The Art Of Engineering: The World's Largest Jet Engine Shows Off Composite Curves」。GE reports。General Electric Company。2016年4月28日。2017年6月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年6月2日閲覧。
- ^ abc スコット・ファンチャー、ランディ・ティンゼス、ビル・フィッツジェラルド（2013年11月18日）。「777X 概要」（PDF）。ボーイング民間航空機、GEアビエーション。
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- ^ ab Hemmerdinger, Jon (2019年7月24日). 「GE9Xエンジン問題により777Xの初飛行は2020年に延期」Flightglobal .
- ^ 「エンジンを始動してください…GE9Xエンジンの初号機がテストを開始」（プレスリリース）。GE Aviation。2016年4月11日。2016年10月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年6月2日閲覧。
- ^ abcdef Norris, Guy (2017年5月18日). 「GEのボーイング777Xエンジンのテストが本格化」. Aviation Week & Space Technology .
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- ^ abcde Norris, Guy (2018年10月9日). 「GE9X For Boeing 777X Delivered For Final Flying Testbed Certification」. Aviation Week & Space Technology .
- ^ abcd Stephen Trimble (2018年5月29日). 「GE9X、飛行試験の第一段階を完了」. Flightglobal .
- ^ ab Norris, Guy (2016年5月20日)。「世界最大のエンジンのテスト準備」Aviation Week & Space Technology。
- ^ 「GE9X、推力でギネス世界記録™のタイトルを更新」（プレスリリース）。GE Aviation。2019年7月12日。[永久リンク切れ ]
- ^ Stephen Trimble (2017年11月12日). 「ボーイング、777-9の受注率90%を達成」. Flightglobal .
- ^ ab Norris, Guy (2017年11月27日). 「世界最大のエンジンが飛行準備完了」 . Aviation Week Network .
- ^ 「GE、GE9Xの飛行認証テストに向けて準備を進める」Aviation Week & Space Technology 2018年10月9日。
- ^ Norris, Guy (2018年2月2日)。「Boeing 777Xエンジン飛行テストが遅延に直面」。Aviation Week & Space Technology。
- ^ Jon Hemmerdinger (2018年12月11日). 「GE、GE9Xの飛行試験の第2ラウンドを開始」. Flightglobal .
- ^ Jon Hemmerdinger (2019年1月7日). 「ボーイング社、777X試験機にGE9Xエンジンを搭載」. Flightglobal .
- ^ ガイ・ノリス（2019年6月6日）。「GE9Xエンジンの異常によりボーイング777Xの初飛行が遅れる可能性あり」Aviation Week Network。
- ^ Jon Hemmerdinger (2020年9月28日). 「FAAが777XのGE9X動力装置を認証」. Flightglobal .
- ^ Jon Hemmerdinger (2022年12月1日). 「ボーイング社、GE9Xエンジン問題を受けて777-9の飛行試験を中止」. Flightglobal . 2024年2月28日閲覧。
- ^ ドミニク・ゲイツ（2019年1月4日）。「史上最大のジェットエンジンがボーイング777Xに搭載される」シアトル・タイムズ。
- ^ abc 「GE9X 商用航空機エンジン」。GE Aviation。
- ^ ab GE Aviation (2014年7月13日)。GEの最新のゲームチェンジャー、GE9Xの内部をご覧ください。YouTube。
- ^ 「GE、新型GE9Xファンブレードのテストを開始」（プレスリリース）。GE Aviation。2013年8月21日。
- ^ Stephen Trimble (2017年5月30日). 「6年後、777Xエンジンが認証テストを開始」. Flightglobal .
- ^ 「Daily Memo: GE Aerospace Targets GE9X Production Ramp Ahead Of Boeing 777X | Aviation Week Network」。aviationweek.com 。2024年7月13日閲覧。
- ^ 「GE、ボーイング777X量産型エンジンの初納入へ」aviationweek.com . 2024年7月13日閲覧。
- ^ 「型式証明データシート E00095EN」。FAA。2020年9月25日。
注記
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 GE9Xに関連するメディアがあります。
- 公式サイト
- GE9Xプレス