Geared Turbofan

[wolly83]

(Fonte JP4 12/2007)
A fine ottobre la Pratt & Whitney ha completato presso il suo Engine Center di Middletown, Connecticut, l'assemblaggio del motore Geared Turbofan che è stato inviato all'Advanced Test Facility di West Palm Beach, Florida, per iniziare le prove al banco. (continua, e non è il caso di ricopiare tuto visto che non ho un software OCR ).

Detto ciò, chi può arricchirci di informazioni al riguardo (tecnologia, vantaggi, etc...)?

[franco_v]

Il motore in questione è il PW8000.
normalmente il fan è accoppiato all'albero LP (Bassa Pressione) avendone dunque lo stesso numero di giri.
esso però è un compromesso perchè l'efficienza del FAN è migliore ad un numero di giri più basso.

Con la scatola di riduzione ad ingranaggi si può avere un rendimento migliore




Il principio non è una novità ed è stato introdotto la prima volta
dalla MTU e dal suo partner FIAT, (ADP Project - Advanced Ducted propulsor) per rendere l'idea della potenza di questo riduttore dico che l'uscita genera una potenza di circa 33000 cavalli vapore

ciao

[wolly83]

Wow, bello schemino, molto interessante!!
Scusa la domanda da ignorantone, ma non ci sono delle perdite di energia dopo questa riduzione? Sono pur sempre ingranaggi soggetti ad attrito, no?

[franco_v]

Wow, bello schemino, molto interessante!!
Scusa la domanda da ignorantone, ma non ci sono delle perdite di energia dopo questa riduzione? Sono pur sempre ingranaggi soggetti ad attrito, no?

ampiamente compensata dal maggior rendimento del fan

[JT8D]

Il riduttore permette al fan e alla turbina Lp che lo aziona di ruotare a velocità differenti, ognuno alla sua velocità ottimale. Il fan, soprattutto se di grande diametro, rende di più a velocità più basse, come giustamente specificato da franco_v sopra. La turbina può essere fatta girare più velocemente, riuscendo a compiere più lavoro con minori stadi.
A questo link un articolo a riguardo:

http://www.flightglobal.com/articles/20 ... for-p.html

Paolo

[Black Magic]

Volevo aggiungere solo una cosa a quello che è stato detto.

Dato che il rumore del fan è direttamente legato alla sua velocità periferica, un fan che ruoti più lentamente, proprio perchè è più efficiente, avrà una minore quota-parte della sua energia persa sotto forma di perturbazioni acustiche.
La chiave ideale sarebbe tenere la velocità periferica il più lontano possibile dalle condizioni soniche locali. Ovviamente dato che il fan deve accelerare un flusso non è possibile rallentarlo oltre un certo limite; quindi ci sono compromessi da fare.

Quì potete trovare un articolo su un geared fan e la presentazione dei risultati di misure fatte su un geared fan e su un altro sistema di compressione (inter-refrigerato) fatti per aumentare l'efficienza dei propulsori.

http://www.aviationindustrygroup.com/do ... 2-1856.pdf
http://www.dglr.de/veranstaltungen/exte ... A4/A43.pdf

[N757GF]

Volevo aggiungere solo una cosa a quello che è stato detto....

Ne approfitto per una domanda.

L'altro ieri, nel volo francoforte-los angeles, avevo seduto vicino un ingegnere della boeing, con cui ho chiaccherato abbastanza.

Gli ho chiesto del geared turbofan, ma era abbastanza scettico. Mi diceva che sono almeno 20 anni che c'e`, ma ha dei problemi di rendimento e soprattutto di affidabilita` a causa delle limitazioni metallurgiche del materiale del riduttore: quando riusciranno a fare considerevoli miglioramenti da quel punto di vista, se ne potra` parlare.

Mi diceva anche che per il 787 ci sono solo due motorizzazioni, GE e RR, mentre P&W non era riuscita a fare un motore che rispettasse le specifiche richieste.

Commenti?

[JT8D]

Per il 787 è vero che sarà disponibile con il GE GEnx oppure con il RR Trent 1000. Sui motivi perchè P&W non abbia un motore nel ventaglio disponibile non saprei

Per il geared è innegabile che il riduttore sia la parte più complessa e delicata del progetto. Esso è chiamato ad un compito molto gravoso.
Parlando qualche anno fa con un tecnico, anch'esso mi aveva espresso molte perplessità proprio sul riduttore.

Ora però, dagli articoli, sembra che P&W sia convinta e infatti comincerà le prove. Vedremo i risultati

Paolo

[Black Magic]

Ne approfitto per una domanda.
...

Concordo con quello che ti ha detto.

Il problema del geared fan è tutto sul riduttore, che con le potenze che deve trasmettere, è suscettibile di usura, oltre che sede di perdita di rendimento.
Rendimento che, se pur è vero che parzialmente viene recuperato in quello aerodinamico del fan, non è sufficiente a renderlo ancora competitivo.

Le specifiche richieste ai motori del 787 sono state davvero alte.
P&W, per rispettarle, aveva proposto soluzioni "esotiche" che non hanno convinto il cliente.
Nel Trent 1000, proprio per gli stessi fini per i quali si farebbe un geared, i rotori sono stati slegati su 3 assi ( per permettere diverse velocità di rotazione tra gli stadi). Con l'aggiunta di stadi interni controrotanti.
Il T1000 rimane comunque un upgrade sul disegno tradizionale dell'RB 212.

Il motivo per il quale P&W sta puntando (ed ha puntato) sul geared è perchè ne ha acquisito il know how producendo la trasmissione per il lift fan (quest'ultimo realizzato da RR) del JSF. In questo caso la soluzione "geared" era obbligata e ora stanno cercando di spendare quel know how in campo civile.

[JT8D]

Comunicato stampa pubblicato sul sito di Pratt e Whitney, proveniente dal loro ufficio stampa:

Geared Turbofan™ Engine Completes Phase II Ground Testing, Cleared for First Flight

BERLIN AIR SHOW 2008 – May 28, 2008 – Pratt & Whitney’s Geared Turbofan demonstrator engine has completed Phase II ground tests and has been cleared for flight testing on Pratt & Whitney’s 747SP flying test bed mid-year. Phase II, which began in April at Pratt & Whitney’s advanced test facility in West Palm Beach, Fla., focused on engine performance and ground acoustics with the Geared Turbofan engine’s flight capable nacelle system. The engine completed 120 hours of testing during Phase II and has logged a total 250 hours since ground testing began in November 2007. Pratt & Whitney is a division of United Technologies Corp. (NYSE:UTX).

The ground test program has been a complete success and the Geared Turbofan engine has met or exceeded all performance targets,” said Bob Saia, Pratt & Whitney vice president, Next Generation Product Family. “This demonstrator engine has confirmed the laboratory results of our Fan Drive Gear System demonstrating excellent efficiency and operational characteristics. The double-digit reductions in fuel burn, engine noise, environmental emissions and operating costs we’ve targeted make the Geared Turbofan engine the best solution for the next generation of commercial aircraft.”

The Phase II test program included the acoustic measurements of the Geared Turbofan demonstrator engine. The tests measured the ground-level noise characteristics of the engine, which is expected to be 50 percent quieter than today’s engines and 20 dB quieter than International Civil Aviation Organization (ICAO) Stage 4 noise regulations. The testing used an array of 32 individual microphones around the engine test stand and 16 sound pressure transducers inside the engine to get accurate data for noise modeling.

Initial data from the ground acoustic testing show the Geared Turbofan engine is right on target,” Saia said. “The ground test noise data will be compiled with flight test measurements taken later this year to validate the Geared Turbofan engine’s noise signature. The significantly lower noise of the Geared Turbofan engine is a key benefit to airlines and operators, giving them increased flexibility for landing and takeoff at airports with heavy noise regulations.”

The Geared Turbofan engine is expected to set new standards in environmental performance and operating value for the next generation of commercial aircraft. In a Geared Turbofan engine, a state-of-the-art gear system allows the engine’s fan to operate at a different speed than the low-pressure compressor and turbine, resulting in greater fuel efficiency and a slower fan speed for reduced noise. The Geared Turbofan engine builds on more than 20 years of technology development with improvements in every major module.

In 2007, Pratt & Whitney’s Geared Turbofan engine was selected as the exclusive power for the new Mitsubishi Regional Jet and the proposed Bombardier CSeries. The Mitsubishi Regional Jet program was officially launched on March 28, 2008, with an order from All Nippon Airways. The CSeries program is expected to launch later this year. Both aircraft are scheduled to enter service in 2013.

Pratt & Whitney has more than 17,000 aircraft engines installed with hundreds of airlines around the world. Additionally, Pratt & Whitney is a leading participant in two joint venture companies that manufacture commercial aircraft engines: International Aero Engines, which makes the V2500 for the Airbus A320 family of aircraft, and the Engine Alliance, whose GP7200 engine is FAR 33 certified for the new Airbus A380.

Pratt & Whitney is a world leader in the design, manufacture and service of aircraft engines, space propulsion systems and industrial gas turbines. United Technologies, based in Hartford, Conn., is a diversified company providing high technology products and services to the global aerospace and building industries.

Come si può leggere, P&W ha terminato i ground test ed ora passerà ai test in volo.

Riallacciandomi a questa notizia, vorrei riaprire la discussione sul geared fan: Cosa ne pensate di questa soluzione? Secondo voi sarà una mossa vincente nella futura evoluzione dei turbofan?

Sbizzarritevi con i commenti

Paolo