جنرال إلكتريك GE90

محرك جنرال إلكتريك GE90 هو عائلة من محركات الطائرات التوربينية المروحية ذات نسبة الالتفافية العالية، من إنتاج شركة جنرال إلكتريك إيروسبيس لطائرة بوينغ 777 ، بقوة دفع تتراوح بين 81,000 و115,000 رطل (360 إلى 510 كيلونيوتن ) . دخل الخدمة مع الخطوط الجوية البريطانية في نوفمبر 1995. وهو أحد ثلاثة خيارات للمحركات لطائرتي 777-200 و-200ER، والمحرك الحصري لطائرات -200LR و-300ER و777F. كان أكبر محرك نفاث ، ^{[ 3 ]} حتى تجاوزه في يناير 2020 خليفته، محرك GE9X بقوة دفع 110,000 رطل (490 كيلونيوتن) ، والذي يتميز بقطر مروحة أكبر بمقدار 6 بوصات (15 سم) . ومع ذلك، فإن محرك GE90-115B، وهو أحدث طراز من محرك GE90، مصنف بقوة دفع أعلى (115000 رطل) من محرك GE9X.    

في أوائل ثمانينيات القرن العشرين، بدأت شركة جنرال إلكتريك (GE) بتطوير محرك مروحة بدون قناة (UDF)، والذي كان يُعتقد أنه خيار أكثر كفاءة في استهلاك الوقود للطائرات قصيرة المدى، وهو اقتراحٌ مُلحٌّ بعد أزمة النفط عام 1979. منحت وكالة ناسا شركة جنرال إلكتريك منحةً في فبراير 1984 لمواصلة أبحاثها، مما أدى في النهاية إلى بناء المحرك التجريبي GE36 . كان من أبرز ابتكارات هذا المحرك شفرات المروحة المصنوعة من ألياف الكربون المركبة، والتي كانت أخف وزنًا وأكثر متانة من المواد التقليدية. ^{[ 4 ]} مع ذلك، كان محرك المروحة بدون قناة أقل موثوقية من المحركات التوربينية المروحية في ذلك الوقت؛ كما أن انخفاض تكاليف الوقود جعل تكلفة تطوير المحرك أقل جاذبية، وكانت الشركة قلقة من أن يؤثر محرك GE36 سلبًا على مبيعات محرك CFM56 الناجح للغاية الذي شاركت في تطويره مع شركة سنيكما الفرنسية. ^{[ 4 ]}

أُطلق محرك GE90 عام 1990 لتزويد طائرة بوينغ 777 ، وهي طائرة نفاثة عريضة البدن طويلة المدى ذات محركين، بمحرك توربيني مروحي كبير. ^{[ 5 ]} تعاونت شركة GE Aviation مع شركات Snecma (فرنسا، 24%) و IHI (اليابان) و Avio (إيطاليا) في هذا البرنامج. ^{[ 6 ]} واجه محرك GE90 منافسة شديدة، حيث قدمت شركتا برات آند ويتني ورولز رويس محركات لطائرة 777، وهما PW4000 و Trent 800 على التوالي.

تمثلت الابتكارات الرئيسية في محرك GE90 في استخدامه 22 شفرة مروحة مصنوعة من ألياف الكربون المركبة ، وهي تقنية طُوّرت لأول مرة لمحرك GE36. وقد وفرت هذه الشفرات ضعف قوة شفرات المروحة التقليدية المصنوعة من التيتانيوم، مع ثلث وزنها. ويمثل هذا العدد من الشفرات انخفاضًا ملحوظًا مقارنةً بـ 38 شفرة المستخدمة في محرك التوربوفان الكبير السابق من جنرال إلكتريك، CF6 ، على الرغم من أن قطر محرك GE90 أكبر بمقدار 760 ملم (30 بوصة ) . ويساهم تقليل عدد الشفرات في خفض وزن المحرك وتحسين كفاءته الديناميكية الهوائية. 

مع اشتداد المنافسة لتجهيز طرازات الجيل الأول من طائرات 777 (777-200 و777-200ER)، سعت شركة جنرال إلكتريك إلى التوسع واستخدام محرك GE90 في طائرات أخرى. بل إن الرئيس التنفيذي آنذاك، برايان إتش. رو ، عرض تمويل تطوير محرك GE90 لطائرة إيرباص A330 ، لكن إيرباص رفضت الخطة، مفضلةً التركيز على طائرة A340 ذات المحركات الأربعة لسوق الرحلات الطويلة. ^{[ 7 ]}

في أواخر التسعينيات، بدأت بوينغ بتطوير الجيل الثاني من طائرات 777 طويلة المدى (777-200LR، و777-300ER، و777F). تطلّبت هذه الطائرات محركًا أكثر قوةً بقوة دفع تصل إلى 440 كيلو نيوتن (100,000 رطل) ، مما أدى إلى مفاوضات بين بوينغ وشركات تصنيع المحركات. عرضت جنرال إلكتريك تطوير محرك GE90-115B، ^{[ 8 ]} بينما اقترحت رولز رويس تطوير محرك ترينت 8104. ^{[ 9 ]} في عام 1999، أعلنت بوينغ عن اتفاقية مع جنرال إلكتريك، متفوقةً على العروض المنافسة. ^{[ 8 ]} بموجب هذه الاتفاقية، وافقت بوينغ على استخدام محركات GE90 فقط في طرازات 777 الجديدة. ^{[ 8 ]} أُجريت أول تجربة تشغيلية لمحرك GE90-115B في مصنع جنرال إلكتريك في بيبلز ، أوهايو، في نوفمبر 2001. ^{[ 10 ]}  

حقق ضاغط الضغط العالي ذو العشر مراحل في مفاعل GE90 نسبة ضغط قياسية في ذلك الوقت بلغت 23:1، ويعمل بواسطة توربين ضغط عالي ثنائي المراحل مبرد بالهواء. ويقوم ضاغط الضغط المنخفض ثلاثي المراحل، الموجود خلف المروحة مباشرة، بشحن قلب المفاعل. بينما يقوم توربين الضغط المنخفض سداسي المراحل بتشغيل المروحة/ضاغط الضغط المنخفض.

تتميز النسختان ذواتا الدفع الأعلى، GE90-110B1 وGE90-115B، ببنية مختلفة عن النسخ السابقة من طراز GE90. فقد قامت شركة جنرال إلكتريك بدمج مروحة متطورة ذات قطر أكبر مصنوعة من مواد مركبة، مما عزز الدفع عند سرعات الطيران المنخفضة. ومع ذلك، احتاجت جنرال إلكتريك أيضًا إلى زيادة قدرة القلب لتحسين صافي الدفع عند سرعات الطيران العالية. ونتيجة لذلك، اختارت جنرال إلكتريك زيادة سعة القلب عن طريق إزالة مرحلة واحدة من الجزء الخلفي لضاغط الضغط العالي وإضافة مرحلة إلى ضاغط الضغط المنخفض، مما عوض بشكل كامل عن انخفاض نسبة ضغط ضاغط الضغط العالي وأدى إلى زيادة صافية في تدفق كتلة القلب. ^{[ 11 ]}

تُعدّ طرازات GE90 ذات الدفع العالي أولى محركات الإنتاج التي تتميز بشفرات دوّارة منحنية. يبلغ قطر غلاف المحرك الأقصى 4200 ملم (166 بوصة) . ^{[ 12 ]} يبلغ طول كل شفرة من شفرات المروحة الـ 22 في محرك GE90-115B 1.2 متر (4 أقدام) وكتلتها أقل من 23 كيلوغرامًا (50 رطلاً) . ^{[ 13 ]}  

باعتباره أحد المحركات الثلاثة المتاحة لطائرة بوينغ 777 الجديدة كلياً ذات المحركين النفاثين، كان محرك GE90 تصميمًا جديدًا كليًا بتكلفة ملياري دولار، على عكس عروض برات آند ويتني ورولز رويس ، التي كانت عبارة عن تعديلات لمحركات موجودة. ^{[ 14 ]}

تم تسليم أول طائرة بوينغ 777 تعمل بمحركات جنرال إلكتريك إلى الخطوط الجوية البريطانية في 12 نوفمبر 1995. ^{[ 15 ]} ودخلت الطائرة، المزودة بمحركين من طراز GE90-77B، الخدمة بعد خمسة أيام. تأثرت الخدمة الأولية بمخاوف تتعلق بتآكل محامل علبة التروس ، مما دفع شركة الطيران إلى سحب أسطولها من طائرات 777 مؤقتًا من الخدمة عبر المحيط الأطلسي في عام 1997. وعادت طائرات الخطوط الجوية البريطانية إلى الخدمة الكاملة في وقت لاحق من ذلك العام. ^{[ 16 ]}

تسببت مشاكل تطوير واختبار محرك GE90 في تأخير حصوله على شهادة إدارة الطيران الفيدرالية . وسرعان ما استبدلت الخطوط الجوية البريطانية محرك GE90 بمحرك رولز رويس ترينت 800 في طائراتها من طراز 777. إضافةً إلى ذلك، لم تكن شركات الطيران بحاجة آنذاك إلى زيادة قوة دفع محرك GE90، كما أنه كان أثقل المحركات الثلاثة المتاحة، مما جعله الخيار الأقل شيوعًا في طائرات الجيل الأول من طراز 777 (777-200 و777-200ER، والمعروفة أيضًا باسم 777 كلاسيك)، في حين كان محرك رولز رويس الأكثر شيوعًا. ^{[ 14 ] [ 17 ]}

بالنسبة للجيل الثاني من طائرات بوينغ 777 طويلة المدى (777-200LR، و777-300ER، و777F)، كانت هناك حاجة إلى قوة دفع أكبر لتلبية متطلبات الطائرة. وأصرت شركتا جنرال إلكتريك وبرات آند ويتني على عقد حصري للفائز نظرًا لاستثمار 500 مليون دولار في تعديلات المحركات اللازمة لتلبية المتطلبات، حيث حصلت جنرال إلكتريك على وضع المورد الوحيد للمحركات. ^{[ 14 ] [ 17 ]} ودخلت النسخة المحسّنة الخدمة مع الخطوط الجوية الفرنسية في مايو 2004. ^{[ 18 ]}

كانت محركات GE90-110B1 و-115B ذات الدفع العالي، بالإضافة إلى طرازات الجيل الثاني من طائرة 777، وهما -200LR و-300ER، السبب الرئيسي لتجاوز مبيعات طائرة 777 مبيعات منافستها، طائرة A340. ^{[ 19 ]} ويُحقق استخدام محركين ميزة نموذجية في تكلفة التشغيل تتراوح بين 8 و9% تقريبًا لطائرة -300ER مقارنةً بطائرة A340-600. ^{[ 20 ]} كما نُظر إلى طائرة 777-300ER كبديل لطائرة 747-400 في ظل ارتفاع أسعار الوقود، نظرًا لكفاءتها في استهلاك الوقود بنسبة 20%. ^{[ 21 ]}

حتى ظهور محرك GE9X المشتق منه، احتفظت سلسلة محركات GE90 بلقب أكبر المحركات في تاريخ الطيران. بلغ قطر مروحة السلسلة الأصلية 310 سم (123 بوصة) ، بينما بلغ قطر مروحة أكبر طراز، GE90-115B، 330 سم (128 بوصة) . ونتيجةً لذلك، لا يمكن شحن محرك GE90 جوًا إلا باستخدام طائرات شحن ضخمة مثل أنتونوف An-124 ، مما يحد من خيارات الشحن في حال تعطل طائرة 777 بسبب تحويل مسار طارئ وحاجتها لتغيير المحرك. أما في حال إزالة المروحة وغطاء المروحة، فيمكن شحن المحرك باستخدام طائرة شحن من طراز 747. ^{[ 22 ]}    

تم تحديث الطائرة -94B للطائرة -200ER ببعض المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد الأولى المعتمدة من قبل إدارة الطيران الفيدرالية . ^{[ 23 ]}

في عام 2011، بلغ سعرها المعلن 27.5 مليون دولار أمريكي ، وكان معدل توقفها أثناء الطيران (IFSD) عطلاً واحداً لكل مليون ساعة طيران للمحرك. ^{[ 3 ]} وحتى نوفمبر 2015، تراكمت عليها أكثر من 8 ملايين دورة و50 مليون ساعة طيران على مدار 20 عاماً. ^{[ 24 ]} وفي يوليو 2020، تجاوز أسطولها المكون من 2800 محرك 100 مليون ساعة، حيث زودت أكثر من 1200 طائرة لـ 70 شركة طيران بمعدل موثوقية تشغيل بلغ 99.97%. ^{[ 2 ]} وتتجاوز تكلفة الصيانة الشاملة 12 مليون دولار أمريكي. ^{[ 25 ]}

سجلات

وفّر محرك GE90-115B قوة دفع كافية لتحليق طائرة بوينغ 747-100 التجريبية التابعة لشركة جنرال إلكتريك، والتي تحمل الرقم التسجيلي N747GE ، مع تشغيل المحركات الثلاثة الأخرى في وضع الخمول، وهي ميزة تم إثباتها خلال اختبار طيران. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

بحسب موسوعة غينيس للأرقام القياسية ، حقق هذا المحرك قوة دفع بلغت 127,900 رطل (569 كيلو نيوتن) ، مسجلاً بذلك أعلى قوة دفع حققها محرك طائرة (أقصى قوة دفع للمحرك قيد التشغيل هي قوته المقدرة، 115,300 رطل (513 كيلو نيوتن) ). وقد تم الوصول إلى هذا الرقم القياسي للدفع بشكل غير مقصود خلال اختبار إجهاد للمحرك استمر لمدة ساعة واحدة، باستخدام محرك تطوير GE90-115B في مجمع الاختبارات الخارجية التابع لشركة جنرال إلكتريك بالقرب من بيبلز، أوهايو . وقد تجاوز هذا الرقم الرقم القياسي العالمي السابق للمحرك في موسوعة غينيس، والبالغ 122,965 رطل (546.98 كيلو نيوتن) . ^{[ 28 ]} في 10 نوفمبر 2017، حقق خليفته، GE9X ، قوة دفع قياسية أعلى بلغت 134,300 رطل (597 كيلو نيوتن) في بيبلز. ^{[ 29 ]}        

تم رفع أحمال تصميم عمود مروحة محرك GE90 الأولي بشكل كبير لعزم الدوران التشغيلي وحالة إيقاف شفرات المروحة. ولمعالجة الزيادة في إجهادات الالتواء والانحناء في عمود المروحة، استلزم الأمر استخدام سبيكة فولاذية، GE1014، لم يسبق استخدامها في محركات الطائرات. كما استلزم ذلك وصلة مسننة أطول بكثير لعمود المروحة، وكان الحفاظ على دقة التصنيع العالية المطلوبة تحديًا كبيرًا. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

في أكتوبر 2003، كانت طائرة بوينغ 777-300ER المزودة بمحركات GE90-115B أول طائرة/محرك يحصل على شهادة ETOPS 330. يسمح هذا بتسيير رحلات جوية قد تصل مدتها إلى خمس ساعات ونصف (330 دقيقة) للوصول إلى أقرب مطار، مع إيقاف أحد المحركين. ^{[ 32 ]} حلّقت هذه الطائرة، المزودة بمحركات GE90-115B، من سياتل إلى تايوان ضمن برنامج شهادة ETOPS، مع إيقاف أحد المحركين لمدة 330 دقيقة خلال الرحلة التي استغرقت حوالي 13 ساعة.

في العاشر من نوفمبر/تشرين الثاني عام 2005، دخل محرك GE90 موسوعة غينيس للأرقام القياسية للمرة الثانية. فقد قام محرك GE90-110B1 بتشغيل طائرة بوينغ 777-200LR في أطول رحلة طيران تجارية في العالم، على الرغم من عدم وجود ركاب يدفعون أجرة؛ فقط صحفيون وضيوف. قطعت طائرة 777-200LR مسافة 21,602 كيلومتر (13,423 ميلاً) في 22 ساعة و22 دقيقة، مسافرةً من هونغ كونغ إلى لندن "عبر الطريق الطويل": فوق المحيط الهادئ، ثم فوق الولايات المتحدة القارية، ثم فوق المحيط الأطلسي إلى لندن. ^{[ 33 ]}  

في 11 أغسطس/آب 2004، تعطل محرك GE90-85B الذي كان يُشغل طائرة بوينغ 777-200ER على متن رحلة الخطوط الجوية البريطانية رقم 2024 أثناء إقلاعها من مطار جورج بوش الدولي في هيوستن، تكساس. لاحظ الطياران ضوضاءً واهتزازًا أثناء الإقلاع، لكنهما واصلا الدوران. على ارتفاع 1500  قدم فوق سطح الأرض، لاحظا دخانًا وضبابًا في قمرة القيادة، وأبلغ طاقم الطائرة أن المقصورة تمتلئ بالدخان. عاد الطياران إلى المطار وهبطا اضطراريًا. تبين أن شفرة توربين المرحلة الثانية قد انفصلت عند ساقها، مما أدى إلى تلف الشفرات الخلفية وتسبب في الاهتزاز. وُجدت الشظايا داخل غلاف المحرك. ^{[ 34 ]}

في 28 مايو 2012، تعرضت طائرة تابعة لشركة طيران كندا من طراز بوينغ 777-300ER، كانت تقلع من تورنتو متجهة إلى طوكيو، لعطل في محركها من طراز GE90-115B على ارتفاع 460 مترًا (1500 قدم)، وعادت بسلام. وعُثر على حطام المحرك على الأرض. ^{[ 35 ] [ 36 ]} 

في 8 سبتمبر 2015، تعرض محرك GE90-85B الذي كان يشغل طائرة بوينغ 777-236ER على متن رحلة الخطوط الجوية البريطانية رقم 2276 لعطلٍ غير محكم أثناء الإقلاع من مطار ماكاران في لاس فيغاس، مما أدى إلى اندلاع حريق. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

في 27 يونيو 2016، تلقى محرك GE90-115B الذي يُشغل طائرة بوينغ 777-300ER، على متن رحلة الخطوط الجوية السنغافورية رقم 368، تحذيراً بشأن زيت المحرك أثناء الرحلة، فعاد إلى مطار شانغي بسنغافورة . عند الهبوط، اشتعلت النيران في المحرك الأيمن المعطل، مما أدى إلى تلف المحرك والجناح. ^{[ 39 ]}

التطورات ذات الصلة

• جنرال إلكتريك GEnx
• تحالف المحركات GP7000
• جنرال إلكتريك GE9X
• جنرال إلكتريك LM9000

محركات مماثلة

• برات آند ويتني PW4000
• رولز رويس ترينت 800
• رولز رويس ترينت XWB

قوائم ذات صلة

• قائمة محركات الطائرات

• الموقع الرسمي
• "تصميم رائع أيضاً: أكبر شفرة مروحة لمحرك نفاث في العالم معروضة في متحف الفن الحديث" (بيان صحفي). شركة جي إي للطيران. ١٦ نوفمبر ٢٠٠٤. مؤرشف من الأصل في ١١ أكتوبر ٢٠١٦. تم الاطلاع عليه في ٢١ يوليو ٢٠١٦ .ل