211service.com
Een efficiëntere straalmotor is gemaakt van lichtere onderdelen, waarvan sommige 3D-geprint zijn
Een nieuwe generatie motoren die wordt ontwikkeld door 's werelds grootste fabrikant van straalmotoren, CFM (een samenwerking tussen GEVEN en Snecma van Frankrijk), zullen vliegtuigen ongeveer 15 procent minder brandstof verbruiken - genoeg om ongeveer $ 1 miljoen per jaar per vliegtuig te besparen en de koolstofemissies aanzienlijk te verminderen.
Grote fan: CFM test de composiet ventilatorbladen voor de nieuwe LEAP-motor. Ze zijn gemonteerd op een van de oudere motoren van het bedrijf.
De eerste van deze nieuwe motoren, LEAP genaamd, zal een technologie bevatten die nog nooit eerder is gebruikt in grootschalige productiestraalmotoren: keramische composietmaterialen die veel minder wegen dan de metaallegeringen die ze zullen vervangen en die veel hogere temperaturen kunnen doorstaan . De motor zal ook gebruik maken van onderdelen die zijn geproduceerd door middel van 3D-printen, een nieuw soort fabricage dat complexe vormen kan produceren die moeilijk of onmogelijk te maken zijn met conventionele fabricagetechnieken (zie 10 Breakthrough Technologies 2013: Additive Manufacturing). Deze technologieën kunnen uiteindelijk worden gebruikt om meer onderdelen van de motor te maken, wat leidt tot verdere verbeteringen in efficiëntie, zegt Gareth Richards, LEAP-programmamanager voor GE Aviation.
Hoewel de bouw van de eerste motor minder dan twee weken geleden begon, heeft het bedrijf al bestellingen voor 4.500. Ze zullen worden gebruikt in de Airbus A320neo, de Boeing 737 Max en een nieuw vliegtuig uit China, de Comac C919. Naast het besparen van geld, helpt de motor fabrikanten om te voldoen aan de huidige en verwachte voorschriften ontworpen om de uitstoot van kooldioxide en verontreinigende stoffen zoals smogvormende stikstofoxiden (NOx) te verminderen.
Een van de belangrijkste innovaties is het gebruik van door GE ontwikkelde keramische matrixcomposieten. Keramiek is bestand tegen hoge temperaturen, maar is normaal gesproken te broos voor gebruik in motoren. Onderzoekers van GE hebben een manier ontwikkeld om ze te versterken met siliciumcarbidevezels, waardoor ze net zo veerkrachtig zijn als metaal.
Het keramiek vermindert de hoeveelheid energie die wordt gebruikt om motoronderdelen af te koelen. De huidige motoren werken bij temperaturen die feitelijk hoger zijn dan het smeltpunt van de nikkelmetaallegeringen die erin worden gebruikt; om te voorkomen dat ze smelten, leidt de motor lucht van een compressor in de motor door kleine gaatjes in de onderdelen, waardoor een beschermende koellaag ontstaat. De keramische composiet heeft deze koeling niet nodig, dus de lucht kan in plaats daarvan worden gebruikt om stuwkracht te genereren.
In de LEAP-motor zullen de keramische matrixcomposieten slechts enkele onderdelen van de nikkellegering vervangen. Maar in de toekomst zouden ze voor meer motoronderdelen kunnen worden gebruikt, waardoor verliezen door koeling verder worden verminderd. Door deze verandering kunnen motoren ook bij hogere temperaturen draaien, waardoor het mogelijk wordt om meer stuwkracht uit een bepaalde hoeveelheid brandstof te halen. Bovendien kunnen composieten motoren lichter maken - onderdelen die van deze materialen zijn gemaakt, wegen een derde zoveel als de equivalente onderdelen van nikkellegeringen.
De motor zal ook voorzien zijn van 3D-geprinte onderdelen die de efficiëntie van de motor kunnen verbeteren en de uitstoot kunnen verlagen. Het systeem is geavanceerder en krachtiger dan de desktop 3D-printers die recentelijk de aandacht hebben getrokken. In plaats van het afzetten van materialen, gebruikt het een laser om metaalpoeder laag voor laag in vaste vormen te veranderen. De methode vereenvoudigt de productie van nauwkeurig gevormde brandstofsproeiers die de motor helpen bij hoge temperaturen te draaien zonder stikstofoxiden te produceren (zie Additive Manufacturing en GE en EADS om onderdelen voor vliegtuigen te printen).
Een andere motorfabrikant, Pratt & Whitney , ontwikkelt zijn eigen geavanceerde motor die het brandstofverbruik met ongeveer 15 procent kan verminderen; kopers van de Airbus A320neo kunnen kiezen voor de Pratt & Whitney-motor of de CFM-motor. Maar Pratt & Whitney hanteert een heel andere benadering om de efficiëntie te verbeteren. In plaats van composieten te gebruiken, introduceert het tandwielen die verschillende delen van de motor helpen om met optimale snelheden te bewegen (zie Efficiëntere straalmotor komt in versnelling en hybride vleugel gebruikt de helft van de brandstof van een standaardvliegtuig).