Nuevo revolucionario motor de Pratt & Whitney

El pequeño equipo que se podría cambiar la forma del motor a reacción
Una idea simple es casi de 30 años, $ 10 mil millones viaje a la corriente principal de la aeronave.
 Peter Coy - Bloomberg



El nuevo motor consume 16 por ciento menos de combustible que la competencia y produce 75 por ciento menos de ruido en el suelo. Fotógrafo: Eva O'Leary para Bloomberg Businessweek

El nuevo motor de aviación  Turbofan Orientado PurePower de Pratt & Whitney es una bestia impresionante. Programado para entrar en servicio comercial antes de fin de año, quema 16 por ciento menos de combustible que los mejores motores a reacción de hoy, dice Pratt. Ellos contaminan menos. Tienen menos piezas, lo que aumenta la fiabilidad. Y crean hasta un 75 por ciento menos de ruido en el suelo que permiten a operadores que pagar los honorarios de ruido más bajos y recorrer algunas zonas residenciales que son zonas de exclusión aérea para aviones regulares. Airbus, Bombardier, Embraer, Irkut, y Mitsubishi han certificado los motores para el uso en su oficio narrowbody. JetBlue, Lufthansa, Air New Zealand, Flymojo de Malasia, y Japan Airlines están entre 70 compradores del motor en más de 30 países.
Para las personas fuera del negocio de aviones, lo que puede ser más notable de los motores es que tardó casi 30 años en desarrollarse. Eso es alrededor de 15 veces más largo que el período de gestación de un elefante y inimaginablemente más tiempo que se tarda en estallar una aplicación de teléfono inteligente. Podría Pratt haber conseguido el hardware más rápido? Probablemente. Pero la innovación industrial en la escala de un motor a reacción comercial es inevitable e invariablemente un golpetazo uno inspiración parte a 99 partes de la transpiración.
En el caso de Pratt, se requiere la cooperación de cientos de ingenieros en toda la compañía, un $ 10 mil millones compromiso de inversión de gestión, y, sobre todo, el buy-in de los fabricantes de aviones y líneas aéreas, que tuvo que ser convencido de que el motor sería a la vez seguro y duradero. "Es la antítesis de una innovación de Silicon Valley", dice Alan Epstein, profesor del MIT retirado que es vicepresidente de la compañía por la tecnología y el medio ambiente. "Los chicos de Silicon Valley parecen tener la capacidad de atención de 3 años de edad."


Gráfico por Bloomberg Businessweek; Datos: Compilado por Bloomberg

El PurePower GTF comenzó a tomar forma en 1988, cuando empleados de Pratt en East Hartford, Conn., Incluyendo un ingeniero de 28 años de edad, de nombre Michael McCune, comenzaron a desarrollar un aparatito para frenar los fan-las grandes palas que giran a la parte delantera del motor que proporcionan la mayor parte de la propulsión de un avión. Para los aviones que vuelan a velocidades típicas, un ventilador lenta que mueve grandes volúmenes de aire a una velocidad moderada es más eficiente que un ventilador rápido hilatura que acelera un menor volumen de aire. (El ventilador lento también es más silencioso.)
El problema era que el ventilador se adjuntó al mismo eje como otras dos partes del motor a reacción, la turbina de baja presión y el compresor de baja presión. Las partes serían más eficientes si corrían más rápido, no más lento. Compartir un árbol era un compromiso que duele el rendimiento de cada parte y se fue nadie feliz.
La solución McCune y sus colaboradores perseguían era uno que ya había sido utilizado con éxito en los aviones turbohélice: una caja de cambios entre el eje y el ventilador que permite que el ventilador funcione más lento, mientras que el compresor y turbina de correr más rápido. El enfoque engranaje no se había tratado en la escala de un avión comercial, porque la sabiduría convencional era que sería demasiado pesado y se desgastan demasiado rápido. "Empezamos a estudiar todas las cajas de cambio en el servicio" para determinar cuáles son los obstáculos que realmente eran, dice McCune.
El mayor desafío en la ampliación era cómo mantener la caja de cambios, que es cerca de 20 pulgadas de diámetro y pesa alrededor de 250 libras, de ser desgarrado si había un choque que arrancó el ventilador en una dirección y el eje en otro. Adición de acero para la rigidez haría que el motor demasiado pesado. Para poner algunos dan en el sistema, el equipo de McCune une la caja de cambios de forma rígida al ventilador, pero algo libremente, con deflectores metálicos flexibles, a la / eje de la turbina del compresor y la caja del motor.
Los ingenieros de Pratt tecnología e ideas prestadas de otras divisiones de padres United Technologies: notas sobre los engranajes de Sikorsky, que hace que los helicópteros de turbina; teniendo conocimientos de Pratt & Whitney Canadá, lo que hace que el motor PT6-reductor para los aviones turbohélice más pequeño; y simulaciones de cómo los lubricantes se mueven a través del engranaje del Centro de Investigación de United Technologies. También tiene piezas especiales de Timken, los 116 años de edad, fabricante de rodamientos y el permiso de la NASA para utilizar sus túneles de viento en California y Ohio.
A veces, el alcance de la operación tuvo que ser protegido de los ejecutivos Pratt frijol contando, dice Epstein. "A veces nos pasamos un montón. En otros años le escondimos [McCune] detrás de la cortina y lo deslizamos unos bocadillos lo que la gestión no sabría cuál era la inversión ", bromea.
Para el 2008 el motor estaba listo para la prueba. Ingenieros Pratt rompieron deliberadamente un prototipo, dejando que una pala de ventilador vuela fuera para probar si el accidente destruiría los engranajes. Después, Epstein dice, "tomamos la caja de cambios de distancia, y parecía completamente nuevo. Incluso se puede ver las marcas de mecanizado en los engranajes ".
"Había un montón de falsas largadas allí, pero ellos sabían que tenían un concepto que podría funcionar", dice Ernest Arvai, socio consultor de aviación comercial AirInsight. "Estoy sorprendido de que hicieron la investigación en curso, siempre y cuando lo hicieron. Creo que tienen un ganador allí ".
Epstein da mucho del crédito para el proyecto de McCune, quien cuenta con 66 patentes a su nombre. "Mike ha logrado lo que muchos pensaban que era un reto imposible", dice.
Una consecuencia del desarrollo de décadas de duración del motor es que se perdió la ventana para ser considerados para su inclusión en la última generación de aviones de fuselaje ancho, dice George Ferguson, analista de Bloomberg Inteligencia. En el mercado más importante para los jets narrowbody, Ferguson dice, el gran ventilador hace que el motor demasiado grande para Boeing 737 Max, que tiene alas bajas. En el lado positivo, Pratt & Whitney ha luchado General Electric casi a un empate en los pedidos de las compañías aéreas para los motores de la familia Airbus A320neo (46 por ciento contra 54 por ciento, respectivamente, entre órdenes en la que se eligió un motor). Y el PurePower GTF es el motor exclusivo para los nuevos narrowbodies de Bombardier, Embraer, y Mitsubishi. La guerra la cuota de mercado de motores a reacción juega a lo largo de décadas. Hablando del nuevo motor, United Technologies consejero delegado Gregory Hayes dijo a los analistas a principios de este año: "A largo plazo, nos gusta donde estamos."
El resultado final: del GTF casi 30 años de período de incubación costo Pratt algunos grandes clientes, pero la eficiencia del motor ha atraído a otros.