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Das Triebwerk der Boeing 777X

Entwicklung des GE Aviation GE9X

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Um die ehrgeizigen Verbrauchsvorgaben von Boeing für die 777X zu erreichen, muss das GE9X von GE Aviation neue Spitzenwerte beim Druckverhältnis erzielen. Die Erprobung der einzelnen Komponenten läuft derzeit schon auf Hochtouren.

Bill Millhaem von GE Aviation kann mit Recht zuversichtlich sein: „Fast jede größere Langstrecken-Airline fliegt heute die Boeing 777-300ER“, sagt der Programmchef des neuen GE9X-Triebwerks, das als exklusiver Antrieb der 777X zum Einsatz kommt. Damit bietet sich dem neuesten Modell des erfolgreichen Boeing-Twins eine breite Marktbasis. „Das GE9X hat einen um zehn Prozent geringeren Treibstoffverbrauch als das heutige GE90, und das bei vergleichbaren Wartungskosten. An der 777X montiert, hat man zusammen einen um 20 Prozent niedrigeren Verbrauch pro Sitz als bei der 777-300ER.“ Kein Wunder, dass Boeing innerhalb kurzer Zeit mehr als 350 Flugzeuge verkaufen konnte. Nun muss GE Aviation aber seinen Beitrag leisten.

Der Schlüssel zum Erfolg liegt im extrem hohen Gesamtdruckverhältnis von 60:1, das um 20 Prozent höher ist als beim GEnx der Boeing 787. „Das ist ein großer Sprung in der Technologie für uns“, meint Millhaem im Gespräch mit der FLUG REVUE. Herzstück ist der Hochdruckverdichter mit einem Druckverhältnis von 27:1, das dank verbesserter Aerodynamik und neuer Materialien erreicht wird. So hält ein neues Pulvermetall in den hinteren Verdichterstufen und den ersten Stufen der Hochdruckturbine mit 760 Grad Celsius 38 Grad mehr aus als die bisher verwendeten Werkstoffe.

Ersparnisse dank Keramik

Die Deckbänder der ersten Stufe der Hochdruckturbine sowie die inneren und äußeren Verkleidungen der Brennkammer bestehen aus keramischen Faserverbundwerkstoffen (Ceramic Matrix Composites, CMC). „Sie sind um 20 Prozent temperaturbeständiger, haben ein Drittel weniger Gewicht und die doppelte Stärke – wirklich ein phänomenales Material“, freut sich Millhaem. Für das vierte Quartal dieses Jahres sind Dauerläufe der Komponenten in einem GEnx geplant. Nach 3000 Zyklen erfolgte eine genaue Inspektion, der sich – wenn nötig – weitere 3000 Zyklen anschließen. „Wir wollen schnell viel Erfahrung sammeln, um die endgültige Entscheidung zur Verwendung treffen zu können“, erklärt Millhaem. Für die ursprünglich geplante Verwendung als Material für Turbinenschaufeln war es aber noch zu früh. „Von der Risikoperspektive her kamen wir zu dem Schluss, dass sie noch nicht ganz einsatzreif sind.“ Ein separates Programm zur Erprobung einer CMC-Schaufel in einem GEnx läuft. „Dies eröffnet uns viele interessante Optionen für zukünftige Produkte und Produktverbesserungen. Auf diese Art sind wir kontinuierlich in der Lage, unsere Produkte aufzufrischen.“ Auch ohne die CMC-Schaufeln soll das GE9X seine Vorgaben erreichen. „Wir haben entsprechende Entwicklungsreserven eingebaut. Die Entscheidung hat keinen Einfluss auf die garantierten Leistungen.“

Erste Tests in Italien

Positive Resultate brachten die 330 Teststunden umfassenden Versuche mit dem Hochdruckverdichter im italienischen Massa. „Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen. Der Verbrauch hat unsere Erwartungen übertroffen“, erklärt Millhaem. Für den Bläser, der dank neuer Auslegung nur 16 Schaufeln aufweist, laufen derzeit Windkanalversuche bei Boeing. Bei den Versuchen mit dem Modell im Maßstab 1:5 können die Ingenieure auch erste Lärmmessungen vornehmen. Parallel erfolgen Versuche mit Materialien aus Verbundwerkstoff, um die beste Mischung zu ermitteln. Nach dem für Mitte 2015 vorgesehenen Test eines Kerntriebwerks wollen die Konstrukteure den Entwurf festschreiben, um den Erstlauftermin in der ersten Jahreshälfte 2016 zu gewährleisten.

FLUG REVUE Ausgabe 10/2014

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