Úsporné proudové motory s kompozitními lopatkami

Firma General Electric vyvíjí kompozitní lopatky pro novou generaci proudových motorů GE9X. Nové motory jsou určeny pro připravované velké dopravní letadlo Boeing 777X.

Proudový motor je na první pohled velmi jednoduchý mechanický stroj. Na centrální hřídeli jsou usazeny lopatky stlačující vzduch do spalovací komory, kde je vstřikováno palivo. Spaliny vycházející z motoru pak působí silou opačným směrem na motor, který tím ženou vpřed.

Ve skutečnosti však stojí za konstrukci proudových motorů nesmírně komplikované matematické výpočty. Lopatky proudových motorů musí odolávat obrovským tlakům, teplotám a korozivním plynům. Návrh, výroba a testy lopatek nejsou rozhodně snadnou záležitostí.

Lopatky se například vyrábějí z drahého titanu, jehož strojní opracování je však nesmírně náročné. Například jedná titanová lopatka dvouproudového motoru General Electric CF6 pro dopravní letadla stojí 30 000 dolarů (645 000 Kč).

Firma General Electric nyní zkouší výrobou nové generace lopatek pro proudové motory. Místo titanu nebo jiných kovových slitin testuje kompozitní materiály. Podle prvních testů, při stejné tloušťce, jsou kompozitní lopatky lehčí a pevnější.

Motor GE9X je tak navrhován s menším počtem kompozitních lopatek o menší tloušťce. Hmotnost motoru GE9X je výrazně menší, naopak větší je průtok vzduchu přes motor – následkem je pokles spotřeby paliva o 5 %.

„Tým GE9X kombinuje znalosti získané jak z testování lopatek vyrobených z nové generace materiálů, tak z nejnovějších leteckých technologií, tak abychom udrželi naši konkurenční výhodu,“ říká Tod David, hlavní konstruktér kompozitních lopatek pro motor GE9X.

„Vývoj kompozitních materiálů z uhlíkových vláken za posledních deset let pokročil. Pokrok nám umožňuje navrhovat tenčí lopatky, které jsou stejně pevné, jako naše současné kompozitní lopatky dmychadla. Menší počet tenčích lopatek zvýší proudění vzduchu a vytváří lehčí a účinnější dmychadlo, která nám pomůže zvýšit výkon a snížit spotřebu motoru GE9X,“ dodává David.

Jaká je tedy úspora paliva? Například současný Boeing 777-300ER při standardním obsazení (365 cestujících) spotřebuje při letu dlouhém 3000 námořních mil (New York – Londýn) 121,2 kg paliva na každé sedadlo. Pro celý let New York – Londýn si tak letoun řekne o 44,5 tun paliva.

Úspora 5 % u motorů GE9X nezní na první poslech nijak ohromně. Ve skutečnosti však úspora na zmíněné trase dosáhne 2,25 tuny paliva.

Při přibližné ceně dolar za 1 kg leteckého paliva (nyní 2,82 dolarů/galon), ušetří Boeing-777X na trase New York – Londýn okolo 2250 dolarů (48 350 Kč). Bonusem jsou dále nižší náklady za logistiku (čerpání a doprava paliva) a také nižší emise škodlivých látek do ovzduší.