Na vanguarda da tecnologia de motores a jato

Embora Connecticut possa não ser conhecido como um viveiro de manufatura, a verdade é que o estado é o lar de alguns dos maiores participantes do setor, incluindo Kaman, Praxair, Sikorsky, Gerber Scientific e muitos outros.

Uma dessas empresas - Pratt & Whitney - revelou recentemente uma família inovadora de motores a jato.

Noah Webster, o homem por trás dos dicionários Webster e ex-residente de Connecticut, definiu a área como econômica e industrial. Talvez não seja surpreendente, então, que essas características também sintetizem a produção da nova família Pure Power de motores a jato da Pratt & Whitney. Essa peça inovadora de engenharia custou à P&W mais de US $ 10 bilhões e levou mais de 30 anos para ser desenvolvida. Felizmente, esse compromisso está prestes a dar frutos.

PurePower PW1000G: 16 por cento a mais de combustível eficiente e 75 por cento mais silencioso

O motor PurePower PW1000G é exatamente o que a indústria aérea perpetuamente exigia. Ele funciona de forma mais limpa, enxuta e silenciosa do que qualquer coisa que veio antes. Para começar, sua queima de combustível é 16 por cento menor do que qualquer outro motor no mercado, e com o combustível de aviação atualmente em torno de US $ 3 o galão, a economia é igual a quase US $ 1,2 milhão por aeronave, por ano.

Ele também usa um design de combustor que fornece emissões que são 50% mais baixas do que os padrões de emissão CAEP / 6, que é o padrão mais rígido do setor. E, se você é como eu e vive sob as rotas de vôo de grandes aeroportos, a redução de 75% no ruído do solo certamente será um presente.

O PurePower é baseado em um projeto turbofan com engrenagem, o que não é um conceito novo. Até agora, porém, ninguém foi capaz de construir um grande o suficiente para acomodar os requisitos de alto empuxo do setor de aviação comercial. E com a lendária confiabilidade dos motores P&W, ele também não é afetado por problemas de confiabilidade comuns entre muitos projetos anteriores de turbofan com engrenagens.

O novo design da P&W pode fornecer até 40.000 libras de empuxo, até agora. Isso permite que os motores PurePower englobem todo o mercado de aeronaves de corpo estreito. O sucesso garantido deste motor certamente verá sua expansão para o mercado de carrocerias amplas. Como os estudos de design para esta aplicação já existem, é apenas uma questão de tempo antes que os criadores de ar comprimido puxem o gatilho.

Claro, muitos dos detalhes técnicos são proprietários. Na verdade, o sigilo em torno do motor é tão forte que você esperaria ver o homem fumando dos Arquivos X parado em segundo plano na coletiva de imprensa. Até mesmo meus contatos em East Hartford são calados como senadores diante de um grande júri. No entanto, ainda há informações suficientes para impressionar o redutor mais exigente.

Para os não iniciados, um turboventilador com engrenagem é, como o nome indica, um motor turbofan com acionamento por engrenagem. No caso do PurePower, o acionamento permite que o ventilador principal gire 30% mais devagar do que os turbofans convencionais. Até agora, o acionamento por engrenagem foi o motivo pelo qual o design nunca chegou a uma escala maior. Esse obstáculo foi resolvido pelo desenvolvimento da P&W de uma caixa de engrenagens leve e altamente confiável, que supostamente tinha um sistema de lubrificação de última geração - o principal motivo de sua confiabilidade e desempenho. No entanto, a transmissão por engrenagens é apenas um dos truques que a P&W tem na manga. O ventilador principal maior e de baixa velocidade significa que o compressor de baixa pressão (LPC) funciona em velocidades mais altas, exigindo menos estágios. Os turbofans normalmente requerem seis ou sete estágios LPC; o PurePower usa apenas três. Isso é uma redução de 1.500 lâminas. A velocidade de rotação mais rápida também significa que o ar que entra no compressor de alta pressão (HPC) está se movendo sob pressão ainda maior. Os oito estágios do HPC também são muito menos do que normalmente encontrados em um turbofan padrão.

Para a HPC, a inovação domina o dia. O sistema usa menos estágios, consistindo em rotores de pás integradas ou IBRs em vez de pás e discos de compressor separados. Também conhecido como blisks, é um rotor monobloco com disco e pás integrados em uma única estrutura. O combustor também usa um sistema floatwall dentro da câmara de combustão anular. Essa tecnologia já foi implantada em motores P&W usados ​​no F-22 Raptor: consiste em uma série de painéis isolados termicamente compostos de material resistente à oxidação e com alto teor de cobalto. Existem benefícios ainda maiores no lado da turbina. A turbina de baixa pressão (LPT) requer apenas três estágios, em oposição aos nove que os projetos anteriores de P&W exigiam. Isso equivale a 3.500 pás de ventilador a menos.

PurePower Top Standard Turbo Fan Bottom

Falando em pás de ventoinha, há outro segredo digno de Mulder e Scully: a P&W usa uma nova estrutura de pá de ventoinha oca metálica híbrida desenvolvida atrás da porta de ferro em East Hartford. Previsivelmente, os métodos de fabricação e composição permanecem um segredo.

As pás ocas do ventilador são uma característica marcante da P&W - o design inovador reduz o peso da pá enquanto mantém a mesma resistência das unidades muito mais pesadas.

Tudo o que se sabe sobre as pás de turbina de propriedade da P&W é que elas são compostas de superligas, com revestimentos de barreira térmica e um recurso de resfriamento avançado que foi desenvolvido para o F-35 Lightning. Esses recursos permitem que o HPT do PurePower funcione de maneira mais quente e rápida do que qualquer outra coisa já desenvolvida. Quando perguntei a um amigo o quão quente, tudo que consegui foi um encolher de ombros e a resposta "muito quente". Ok, então vou descobrir quando estiver obsoleto.

Lâminas PurePower HPT emprestadas do F-35

O PurePower HPT usa lâminas desenvolvidas para o motor P&W F135 implantado no F-35. Este motor detém o recorde mundial de combustor e turbina mais quentes já operados.

As baixas emissões de NOx deste motor são parte integrante do HPT e do combustor; também é responsável pela redução de 75% no ruído.

O combustor, chamado TalonX, foi projetado em conjunto com a NASA e é baseado no ciclo de combustão rico-quench-lean da agência espacial. Neste projeto, as emissões são controladas pela zona de resfriamento do estator do primeiro estágio antes das lâminas HPT do primeiro estágio.

A principal vantagem de todas essas inovações é que há muito menos peças móveis. Menos peças significam menos manutenção e mais horas no ar. Para o setor de aviação civil, o ROI é óbvio. Outra coisa a considerar é que este é um motor totalmente novo; mesmo com o nervosismo inerente da indústria aérea, a P&W já tem pedidos de 7.000 unidades provenientes de mais de 70 clientes em mais de 30 países.

A visão, o compromisso e a perseverança da Pratt & Whitney simbolizam as características que construíram a indústria americana e certamente levarão a P&W de volta à proeminência na indústria aeroespacial.

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