General Electric GE90

El General Electric GE90 es una familia de motores turbofán de alto bypass para aeronaves construidos por GE Aerospace para el Boeing 777 , con potencias de empuje de 81 000 a 115 000 libras-fuerza (360 a 510 kilonewtons ) . Entró en servicio con British Airways en noviembre de 1995. Es una de las tres opciones de motor para el 777-200 y -200ER, y el motor exclusivo del -200LR, -300ER y 777F. Fue el motor a reacción más grande , ^{[ 3 ]} hasta que fue superado en enero de 2020 por su sucesor, el GE9X de 110 000 lbf (490 kN) , que tiene un diámetro de ventilador 6 pulgadas (15 cm) mayor . Sin embargo, el GE90-115B, la variante más reciente del GE90, tiene una capacidad de empuje mayor (115.000 libras) que el GE9X.    

A principios de la década de 1980, GE comenzó a desarrollar un motor de ventilador sin conducto (UDF), que se consideraba una opción más eficiente en consumo de combustible para aviones de corto recorrido, una propuesta atractiva tras la crisis del petróleo de 1979. La NASA otorgó a GE una subvención en febrero de 1984 para continuar su investigación, construyendo finalmente el GE36 experimental . Una de las principales innovaciones del motor fueron sus álabes de ventilador de fibra de carbono, que eran más ligeros y resistentes que los materiales tradicionales. ^{[ 4 ]} Sin embargo, el UDF era menos fiable que los turbofanes de la época; los menores costes del combustible hicieron que el desarrollo del motor resultara menos atractivo, y la empresa temía que el GE36 canibalizara las ventas del exitoso motor CFM56 que había desarrollado conjuntamente con Snecma de Francia. ^{[ 4 ]}

El motor GE90 se lanzó en 1990 para proporcionar un gran motor turbofán para el Boeing 777 , un avión de pasajeros de fuselaje ancho, largo alcance y bimotor. ^{[ 5 ]} GE Aviation se asoció con Snecma (Francia, 24%), IHI (Japón) y Avio (Italia) para el programa. ^{[ 6 ]} El GE90 se enfrentaría a una dura competencia, ya que Pratt & Whitney y Rolls-Royce también ofrecerían motores para el 777, el PW4000 y el Trent 800 , respectivamente.

La principal innovación del GE90 fue el uso de 22 álabes de ventilador de fibra de carbono compuesta , una tecnología desarrollada inicialmente para el GE36. Estos álabes ofrecían el doble de resistencia con un tercio del peso de los álabes de titanio tradicionales. Los 22 álabes supusieron una reducción significativa respecto a los 38 utilizados en el anterior turbofán de gran tamaño de GE, el CF6 , a pesar del mayor diámetro (760 mm) del GE90. Un menor número de álabes reduce el peso del motor y mejora la eficiencia aerodinámica. 

Ante la fuerte competencia para equipar los modelos 777 de primera generación (777-200 y 777-200ER), GE buscó diversificarse y utilizar el GE90 en otras aeronaves. El entonces director ejecutivo, Brian H. Rowe, llegó incluso a ofrecerse a financiar el desarrollo del GE90 para el Airbus A330 , pero Airbus rechazó el plan y optó por centrarse en el A340 de cuatro motores para el mercado de largo recorrido. ^{[ 7 ]}

A finales de la década de 1990, Boeing comenzó a desarrollar las variantes de largo alcance de segunda generación del 777 (777-200LR, 777-300ER y 777F). Para estas aeronaves, se requería un motor más potente de la clase de empuje de 100 000 lbf (440 kN) , lo que dio lugar a conversaciones entre Boeing y los fabricantes de motores. General Electric ofreció desarrollar el motor GE90-115B, ^{[ 8 ]} mientras que Rolls-Royce propuso desarrollar el motor Trent 8104. ^{[ 9 ]} En 1999, Boeing anunció un acuerdo con General Electric, superando las propuestas rivales. ^{[ 8 ]} Según el acuerdo con General Electric, Boeing solo aceptó ofrecer motores GE90 en las nuevas versiones del 777. ^{[ 8 ]} El GE90-115B tuvo su primera prueba en la planta de GE en Peebles , Ohio, en noviembre de 2001. ^{[ 10 ]}  

El compresor de alta presión de 10 etapas del GE90 alcanzó una relación de presión récord en la industria en aquel entonces, de 23:1, y es accionado por una turbina de alta presión de 2 etapas refrigerada por aire. Un compresor de baja presión de 3 etapas, ubicado justo detrás del ventilador, sobrealimenta el núcleo. Una turbina de baja presión de 6 etapas acciona el ventilador/compresor de baja presión.

Las variantes de mayor empuje, GE90-110B1 y -115B, tienen una arquitectura diferente a la de las versiones GE90 anteriores. General Electric incorporó un ventilador avanzado de mayor diámetro fabricado con materiales compuestos, lo que mejoró el empuje a bajas velocidades de vuelo. Sin embargo, GE también necesitaba aumentar la potencia del núcleo para mejorar el empuje neto a altas velocidades de vuelo. En consecuencia, GE optó por aumentar la capacidad del núcleo eliminando una etapa de la parte trasera del compresor de alta presión (HP) y añadiendo una etapa al compresor de baja presión (LP), lo que compensó con creces la reducción en la relación de presión del compresor HP y resultó en un aumento neto del flujo másico del núcleo. ^{[ 11 ]}

Las variantes GE90 de mayor empuje son los primeros motores de producción en incorporar álabes de rotor en flecha. La góndola tiene un diámetro máximo de 166 pulgadas (4200 mm) . ^{[ 12 ]} Cada uno de los 22 álabes del ventilador del GE90-115B mide 4 pies (1,2 metros) de largo y tiene una masa inferior a 50 libras (23 kilogramos) . ^{[ 13 ]}  

Como uno de los tres motores disponibles para el nuevo avión de pasajeros bimotor Boeing 777, el GE90 fue 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. ^{[ 14 ]}

El primer Boeing 777 con motor General Electric fue entregado a British Airways el 12 de noviembre de 1995. ^{[ 15 ]} La aeronave, con dos motores GE90-77B, entró en servicio cinco días después. El servicio inicial se vio afectado por problemas de desgaste en los cojinetes de la caja de cambios , lo que provocó que la aerolínea retirara temporalmente su flota de 777 del servicio transatlántico en 1997. Los aviones de British Airways volvieron a operar con normalidad ese mismo año. ^{[ 16 ]}

Los problemas con el desarrollo y las pruebas del GE90 provocaron retrasos en la certificación de la Administración Federal de Aviación . British Airways pronto reemplazó el GE90 por el Rolls-Royce Trent 800 en sus 777. Además, el mayor empuje del GE90 aún no era requerido por las aerolíneas, y también era el motor más pesado de las tres opciones disponibles, lo que lo convirtió en la opción menos popular en estos 777 de primera generación (777-200 y 777-200ER, también conocido como 777 Classic), mientras que el motor Rolls-Royce era el más popular. ^{[ 14 ] [ 17 ]}

Para las versiones de largo alcance de segunda generación del Boeing 777 (777-200LR, 777-300ER y 777F), se necesitaba mayor empuje para cumplir con los requisitos de la aeronave. General Electric y Pratt & Whitney insistieron en un contrato de adjudicación total debido a la inversión de 500 millones de dólares en modificaciones de motores necesarias para cumplir con los requisitos, y GE obtuvo el estatus de proveedor exclusivo de motores. ^{[ 14 ] [ 17 ]} La versión mejorada entró en servicio con Air France en mayo de 2004. ^{[ 18 ]}

Los motores GE90-110B1 y -115B de mayor empuje, en combinación con las variantes de segunda generación del 777, -200LR y -300ER, fueron las razones principales por las que las ventas del 777 superaron las de su rival, el A340. ^{[ 19 ]} El uso de dos motores proporciona una ventaja típica en los costos operativos de alrededor del 8-9% para el -300ER sobre el A340-600. ^{[ 20 ]} El 777-300ER también se consideró un reemplazo del 747-400 en medio del aumento de los precios del combustible, dada su ventaja de consumo de combustible del 20%. ^{[ 21 ]}

Hasta que se aprobó su derivado, el GE9X, la serie GE90 ostentó el título de los motores más grandes en la historia de la aviación. El diámetro del ventilador de la serie original era de 123 pulgadas (310 cm) , y la variante más grande, el GE90-115B, tiene un diámetro de ventilador de 128 pulgadas (330 cm) . Como resultado, el motor GE90 solo 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 quedara varado necesitando un cambio de motor. Si se retiran el ventilador y la carcasa del ventilador, el motor puede enviarse utilizando un 747 Freighter . ^{[ 22 ]}    

El -94B para el -200ER fue reacondicionado con algunos de los primeros componentes impresos en 3D aprobados por la FAA . ^{[ 23 ]}

En 2011, su precio de lista era de US$ 27,5 millones , y tenía una tasa de parada en vuelo (IFSD) de una por millón de horas de vuelo del motor. ^{[ 3 ]} Hasta noviembre de 2015, había acumulado más de 8 millones de ciclos y 50 millones de horas de vuelo en 20 años. ^{[ 24 ]} En julio de 2020, la flota de 2800 motores superó los 100 millones de horas, impulsando más de 1200 aeronaves para 70 operadores con una tasa de confiabilidad de despacho del 99,97 %. ^{[ 2 ]} Una revisión completa cuesta más de US$ 12 millones. ^{[ 25 ]}

Archivos

El GE90-115B proporcionó el empuje suficiente para volar el N747GE , el banco de pruebas volante Boeing 747-100 de GE, con los otros tres motores en ralentí, un atributo demostrado durante una prueba de vuelo. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Según el Libro Guinness de los Récords , con 127 900 lbf (569 kN) , el motor ostentaba el récord del mayor empuje alcanzado por un motor de aeronave (el empuje máximo del motor en servicio es su empuje nominal, 115 300 lbf (513 kN) ). Este récord de empuje se alcanzó inadvertidamente como parte de una prueba de estrés del motor de una hora con triple línea roja utilizando un motor de desarrollo GE90-115B en el complejo de pruebas al aire libre de GE cerca de Peebles, Ohio . Superó el récord mundial Guinness anterior del motor de 122 965 lbf (546,98 kN) . ^{[ 28 ]} El 10 de noviembre de 2017, su sucesor, el GE9X , alcanzó un récord de empuje más alto de 134 300 lbf (597 kN) en Peebles. ^{[ 29 ]}        

Las cargas de diseño inicial del eje del ventilador GE90 se incrementaron considerablemente para el par de operación y la condición de desacoplamiento de las palas del ventilador. Para soportar el aumento de las tensiones de torsión y flexión del eje del ventilador, se requirió una aleación de acero, GE1014, que no se había utilizado previamente en motores de aeronaves. Se necesitó un acoplamiento estriado del eje del ventilador significativamente más largo, y mantener la alta precisión de mecanizado requerida resultó un desafío. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

En octubre de 2003, el Boeing 777-300ER con motores GE90-115B fue la primera configuración de avión/motor en obtener la certificación ETOPS 330. Esto permite volar rutas donde el tiempo de vuelo hasta el aeropuerto más cercano, con un motor apagado, podría ser de hasta cinco horas y media (330 minutos). ^{[ 32 ]} Esa aeronave, con motores GE90-115B, voló de Seattle a Taiwán como parte de este programa de certificación ETOPS, con un motor apagado durante 330 minutos en un vuelo de aproximadamente 13 horas.

El 10 de noviembre de 2005, el GE90 entró por segunda vez en el Libro Guinness de los Récords. El GE90-110B1 impulsó un Boeing 777-200LR en el vuelo más largo jamás realizado por un avión comercial, aunque no había pasajeros de pago; solo periodistas e invitados. El 777-200LR voló 21.602 km (13.423 millas) en 22 horas y 22 minutos, volando desde Hong Kong a Londres "por la ruta más larga": sobre el Pacífico, sobre el territorio continental de Estados Unidos y luego sobre el Atlántico hasta Londres. ^{[ 33 ]}  

El 11 de agosto de 2004, un motor GE90-85B que impulsaba un Boeing 777-200ER en el vuelo 2024 de British Airways sufrió una falla durante el despegue en el Aeropuerto Intercontinental George Bush de Houston, Texas. Los pilotos notaron ruido y vibración durante el despegue, pero continuaron la rotación. A 1500  pies sobre el nivel del suelo, observaron humo y neblina en la cabina, y la tripulación de cabina les informó que la cabina se estaba llenando de humo. Regresaron al aeropuerto para realizar un aterrizaje de emergencia. Se determinó que una pala de la turbina de la etapa 2 se había separado en su vástago, dañando las palas posteriores y causando la vibración. Los restos quedaron contenidos en la carcasa del motor. ^{[ 34 ]}

El 28 de mayo de 2012, un Boeing 777-300ER de Air Canada que despegaba de Toronto con destino a Tokio sufrió una falla en un motor GE90-115B a 460 metros (1500 pies) de altitud y regresó a salvo. Se encontraron restos del motor en tierra. ^{[ 35 ] [ 36 ]} 

El 8 de septiembre de 2015, un motor GE90-85B que impulsaba un Boeing 777-236ER del vuelo 2276 de British Airways sufrió una falla no contenida durante la carrera de despegue en el aeropuerto McCarran de Las Vegas, lo que provocó un incendio. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

El 27 de junio de 2016, un motor GE90-115B que impulsaba un Boeing 777-300ER, en el vuelo 368 de Singapore Airlines , recibió una advertencia de aceite del motor durante el vuelo y regresó al aeropuerto Changi de Singapur . Al aterrizar, el motor derecho averiado se incendió, causando daños al motor y al ala. ^{[ 39 ]}

Desarrollo relacionado

• General Electric GEnx
• Alianza de motores GP7000
• General Electric GE9X
• General Electric LM9000

Motores comparables

• Pratt & Whitney PW4000
• Rolls-Royce Trent 800
• Rolls-Royce Trent XWB

Listas relacionadas

• Lista de motores de aeronaves

• Sitio web oficial
• «También es un diseño magnífico: la pala de ventilador de motor a reacción más grande del mundo en el Museo de Arte Moderno» (Comunicado de prensa). GE Aviation. 16 de noviembre de 2004. Archivado del original el 11 de octubre de 2016. Consultado el 21 de julio de 2016 .de