General Electric GE90

El General Electric GE90 es una familia de motores de avión turbofan de alto bypass construidos por GE Aviation para el Boeing 777, con índices de empuje de 81.000 a 115.000 libras de fuerza (360 a 510 kilonewtons). Entró en servicio con British Airways en noviembre de 1995. Es una de las tres opciones para las versiones 777-200, -200ER y -300, y el motor exclusivo de los -200LR, -300ER y 777F. Era el motor a reacción más grande, hasta que fue superado en enero de 2020 por su sucesor, el GE9X de 110.000 lbf (490 kN), que tiene un ventilador de 6 pulgadas (15 cm) de diámetro más grande. El GE90, sin embargo, sigue siendo más potente que el GE9X.

Desarrollo

El GE90 fue desarrollado a partir del motor energéticamente eficiente de la NASA de la década de 1970, una variante prototipo del General Electric CF6. El ventilador sin conductos GE36 (propfan) de GE estaba destinado a reemplazar el turboventilador de alto bypass CFM International CFM56, que inicialmente no era competitivo frente al rival IAE V2500. Sin embargo, cuando el V2500 tuvo problemas técnicos, las ventas del CFM56 despegaron. GE no estaba interesado en que el GE36 canibalizara al CFM56, y si bien "el UDF podía volverse confiable según estándares anteriores, los turbofan se estaban volviendo mucho, mucho mejores que eso". Sin embargo, GE integró la tecnología de cuchillas del UDF directamente en el GE90.

El motor GE90 se lanzó en 1990. GE Aviation se asoció con Snecma (Francia, 24%), IHI (Japón) y Avio (Italia) para el programa. Inicialmente, el GE90 era sólo una de las tres opciones del 777 y el entonces director ejecutivo de GE Aviation, Brian H. Rowe, habría pagado por el desarrollo de su instalación en un A330, pero Airbus & apos; La estrategia para viajes de larga distancia fue el A340 de cuatro motores, perdiendo el mercado que favorecía a los gemelos.

La versión -115B, más grande y de mayor empuje que impulsa el 777 de segunda generación (-300ER, -200LR y -200F) tuvo su primera ejecución en las instalaciones de GE en Peebles, Ohio, en noviembre de 2001.

Diseño

El compresor de alta presión de 10 etapas del GE90 desarrolló una relación de presión récord en la industria de 23:1 y es impulsado por una turbina HP de 2 etapas, enfriada por aire. Un compresor de baja presión de 3 etapas, situado directamente detrás del ventilador, sobrealimenta el núcleo. El ventilador/LPC es impulsado por una turbina de baja presión de 6 etapas.

Las variantes de mayor empuje, GE90-110B1 y -115B, tienen una arquitectura diferente a la de las versiones anteriores del GE90. General Electric incorporó un ventilador avanzado de mayor diámetro fabricado con materiales compuestos que mejoraba el empuje a bajas velocidades de vuelo. Sin embargo, GE también necesitaba aumentar la potencia central para mejorar el empuje neto a altas velocidades de vuelo. En consecuencia, GE optó por aumentar la capacidad central, lo que logró quitando una etapa de la parte trasera del compresor HP y agregando una etapa adicional al compresor LP, lo que compensó con creces la reducción en la relación de presión del compresor HP, lo que resultó en una aumento del flujo másico central . Las variantes GE90 de mayor empuje son los primeros motores de producción que cuentan con palas de rotor en flecha. La góndola tiene un diámetro máximo de 166 pulgadas (4200 mm). Cada una de las 22 aspas del ventilador del GE90-115B tiene una longitud de 4 pies (1,2 metros) y una masa de menos de 50 libras (23 kilogramos).

Historia operativa

Como uno de los tres motores disponibles para el nuevo avión de largo alcance Boeing 777, el GE90 tenía un diseño completamente nuevo de 2 mil millones de dólares, en contraste con las ofertas de Pratt & Whitney y Rolls-Royce que eran modificaciones de motores existentes.

El primer Boeing 777 con motor General Electric fue entregado a British Airways el 12 de noviembre de 1995. El avión, con dos GE90-77B, entró en servicio cinco días después. El servicio inicial se vio afectado por problemas de desgaste de los cojinetes de la caja de cambios, lo que provocó que la aerolínea retirara temporalmente su flota 777 del servicio transatlántico en 1997. El avión volvió a estar en pleno servicio más tarde ese año.

Los problemas con el desarrollo y las pruebas del GE90 provocaron retrasos en la certificación de la Administración Federal de Aviación. Además, las aerolíneas aún no requerían el mayor empuje del GE90 y también era el motor más pesado de las tres opciones disponibles, lo que lo convertía en la opción menos popular, mientras que el motor Rolls-Royce era el más popular. British Airways pronto reemplazó el GE90 con motores Rolls-Royce en sus 777.

Para las versiones de largo alcance del 777 de segunda generación de Boeing (posteriormente denominadas 777-200LR, 777-300ER y 777F), se necesitaba un mayor empuje para cumplir con los requisitos del avión. General Electric y Pratt &Amp; Whitney insistió en un contrato en el que el ganador se lo lleva todo debido a la inversión de 500 millones de dólares en modificaciones del motor necesarias para cumplir con los requisitos. GE recibió el estatus de proveedor único de motores para las variantes de motor de mayor empuje para los modelos 777-200LR, -300ER y 777F. La versión mejorada entró en servicio con Air France en mayo de 2004.

Los motores GE90-110B1 y -115B de mayor empuje, en combinación con las variantes del 777 de segunda generación -200LR y -300ER, fueron las razones principales por las que las ventas del 777 fueron mayores que las de la serie rival A330/340. El uso de dos motores produce una ventaja típica en costes operativos de alrededor del 8-9% para el -300ER respecto al A340-600. El 777-300ER también fue visto como un reemplazo del 747-400 en medio del aumento de los precios del combustible, dada su ventaja del 20% en el consumo de combustible.

Hasta que pasó su derivado, el GE9X, la serie GE90 ostentaba el título de los motores más grandes en la historia de la aviación. El diámetro del ventilador de la serie original es de 310 cm (123 pulgadas) y la variante más grande, GE90-115B, tiene un diámetro de ventilador de 330 cm (128 pulgadas). Como resultado, el motor GE90 sólo puede transportarse por vía aérea utilizando un avión de carga de gran tamaño como el Antonov An-124, lo que restringe las opciones de envío si, debido a un desvío de emergencia, un 777 quedaba varado y necesitaba un cambio de motor. Si se retiran el ventilador y la caja del ventilador, el motor se puede enviar utilizando un 747 Freighter.

El -94B para el -200ER fue modernizado con algunos de los primeros componentes impresos en 3D aprobados por la FAA.

En 2011, su precio de lista era de 27,5 millones de dólares y tenía una tasa de parada en vuelo (IFSD) de uno por millón de horas de vuelo del motor. Hasta noviembre de 2015 acumulaba más de 8 millones de ciclos y 50 millones de horas de vuelo en 20 años. En julio de 2020, la flota de 2.800 motores superó los 100 millones de horas, impulsando más de 1.200 aviones para 70 operadores con una tasa de confiabilidad de despacho del 99,97%. Una revisión completa cuesta más de 12 millones de dólares.

Récords

El GE90-115B tiene suficiente empuje para volar el banco de pruebas de vuelo GE Boeing 747-100 con los otros tres motores en ralentí, un atributo demostrado durante una prueba de vuelo.

Según el Libro Guinness de los Récords, con 127 900 lbf (569 kN), el motor ostentaba el récord de empuje más alto alcanzado por un motor de avión (el empuje máximo para el motor en servicio es su empuje nominal es de 115.300 lbf (513 kN). Este récord de empuje se alcanzó inadvertidamente como parte de una prueba de esfuerzo de motor de triple línea roja de una hora de duración utilizando un motor de desarrollo GE90-115B en GE Aviations'. Peebles Test Operation, que es un complejo de pruebas al aire libre cerca de Peebles, Ohio. Eclipsó el anterior récord mundial Guinness del motor de 122.965 lbf (546,98 kN). El 10 de noviembre de 2017, su sucesor, el GE9X, alcanzó un empuje récord de 134.300 lbf (597 kN) en Peebles, Ohio.

Las cargas iniciales de diseño del eje del ventilador GE90 aumentaron considerablemente para el par operativo y la condición de las aspas del ventilador apagadas. Para adaptarse al aumento de las tensiones de torsión y flexión del eje del ventilador, se requirió una aleación de acero, GE1014, que no se había utilizado anteriormente en motores de aviones. Se requería un acoplamiento estriado del eje del ventilador significativamente más largo y mantener la alta precisión de mecanizado requerida era un desafío.

En octubre de 2003, un Boeing 777-300ER rompió el récord ETOPS al poder volar cinco horas y media (330 minutos) con un motor apagado. El avión, con motores GE90-115B, voló de Seattle a Taiwán como parte del programa de certificación ETOPS.

El 10 de noviembre de 2005, el GE90 entró en el Libro Guinness de los Récords por segunda vez. El GE90-110B1 impulsó un 777-200LR durante el vuelo más largo del mundo realizado por un avión comercial, aunque no había pasajeros que pagaran la tarifa en el vuelo, sólo periodistas e invitados. El 777-200LR voló 21.602 km (13.423 millas) en 22 horas y 22 minutos, volando de Hong Kong a Londres "el camino más largo": sobre el Pacífico, sobre los EE. UU. continentales y luego sobre el Atlántico hasta Londres..

Incidentes

El 11 de agosto de 2004, un GE90-85B que propulsaba un Boeing 777-200ER en el vuelo 2024 de British Airways sufrió una falla de motor al despegar del Aeropuerto Intercontinental George Bush, Houston. Los pilotos notaron un ruido y una vibración durante el despegue pero continuaron la rotación. A 1500 pies AGL notaron humo y neblina en la cabina y la tripulación de cabina informó que la cabina se estaba llenando de humo. Regresaron al aeropuerto para un aterrizaje de emergencia inmediato. Los hallazgos fueron que una pala de turbina de etapa 2 se había separado en su vástago dañando las palas traseras causando la vibración. Los restos estaban contenidos en la carcasa del motor.

El 28 de mayo de 2012, un 777 de Air Canada que despegaba de Toronto con destino a Tokio sufrió una falla en un GE90-115B a 460 m (1500 pies) y regresó sano y salvo. Se encontraron restos del motor en el suelo.

El 8 de septiembre de 2015, un GE90-85B que propulsaba un Boeing 777-236ER en el vuelo 2276 de British Airways sufrió una falla incontrolada durante el despegue en el aeropuerto McCarran de Las Vegas, lo que provocó un incendio. Se iniciaron investigaciones de la NTSB y la FAA para determinar la causa; Los hallazgos iniciales se informaron en septiembre de 2015.

El 27 de junio de 2016, un GE90-115B que propulsaba un Boeing 777-300ER, en el vuelo 368 de Singapore Airlines, recibió una advertencia de aceite de motor durante el vuelo y regresó al aeropuerto Changi de Singapur. Al aterrizar, el motor derecho averiado se incendió, lo que provocó daños por incendio en el motor y el ala.

Fallas en la caja de transferencia

La FAA emitió una Directiva de Aeronavegabilidad (AD) el 16 de mayo de 2013 y la envió a los propietarios y operadores de motores turbofan GE90-110B1 y GE90-115B de General Electric. Este AD de emergencia fue provocado por informes de dos fallas en los conjuntos de cajas de transferencia (TGB) que resultaron en paradas en vuelo (IFSD). La investigación reveló que las fallas fueron causadas por grietas y separaciones de los engranajes radiales del TGB. Esto a través del efecto combinado del proceso de fabricación y las tensiones operativas. En posteriores inspecciones se encontraron otros dos engranajes radiales con grietas. Esta condición, si no se corrige, podría resultar en IFSD adicionales de uno o más motores, pérdida de control de empuje y daños al avión. La Directiva de Aeronavegabilidad exige el cumplimiento mediante la adopción de medidas correctivas dentro de los cinco días siguientes a la recepción del AD. Todos los módulos afectados han sido reemplazados.

Especificaciones

A GE90-94B (Boeing 777-200ER), cuchillas de ventilador rectas

A GE90-110B1 (Boeing 777-200LR), cuchillas de ventilador curvadas

Derivados

GEnx

El motor GEnx, que ha sido desarrollado para el Boeing 787 Dreamliner y el 747-8, se deriva de una variante central más pequeña del GE90, que también cuenta con un ventilador con palas de rotor en flecha.

GP7000

GE Aviation creó una empresa cooperativa con Pratt & Whitney, denominada Engine Alliance, bajo la cual las compañías han desarrollado un motor para el Airbus A380, denominado GP7000, basado en una escala de flujo de 0,72 del núcleo GE90-110B/115B.

GE9X

En febrero de 2012, GE anunció estudios sobre un derivado un 10% más eficiente, denominado GE9X, para impulsar el nuevo avión Boeing 777-8X/9X.

LM9000

La LM9000 es una turbina de gas aeroderivada disponible en dos opciones; el LM9000 sin aumento de agua que produce 66 MW (89 000 hp) con una eficiencia del 42,4 % antes de la cogeneración, y el LM9000 con aumento de agua que produce 75 MW (101 000 hp) con una eficiencia del 42,7 % antes de la cogeneración. La relación de presión de 33:1 del motor proviene de un compresor de baja presión de 4 etapas seguido de un compresor de alta presión de 9 etapas, impulsado por una turbina de alta presión de 2 etapas y una turbina de baja presión de 1 etapa, que alimenta un motor de 4 etapas. turbina libre de etapas.