Articulo de referencia

Rolls-Royce Trent 1000

El Rolls-Royce Trent 1000 es un motor turbofán de alto índice de derivación fabricado por Rolls-Royce , una de las dos opciones de motor para el Boeing 787 Dreamliner , que comp...

El Rolls-Royce Trent 1000 es un motor turbofán de alto índice de derivación fabricado por Rolls-Royce , una de las dos opciones de motor para el Boeing 787 Dreamliner , que compite con el General Electric GEnx . Su primera prueba tuvo lugar el 14 de febrero de 2006 y su primer vuelo el 18 de junio de 2007, antes de obtener la certificación conjunta de la EASA/FAA el 7 de agosto de 2007 y entrar en servicio el 26 de octubre de 2011. A principios de 2016 se descubrió una fisuración por fatiga relacionada con la corrosión en las palas de la turbina de presión intermedia (IP), lo que provocó la inmovilización de hasta 44 aeronaves y un coste para Rolls-Royce de al menos 1.300 millones de libras esterlinas.

El motor, con una potencia de entre 62.264 y 81.028 lbf (276,96 y 360,43 kN), tiene una relación de derivación superior a 10:1, un ventilador de 2,85 m (9 pies 4 pulgadas) y conserva la característica configuración de tres ejes de la serie Trent .     

El motor Trent 1000 TEN actualizado, con tecnología del Trent XWB y el Advance 3, busca lograr un consumo de combustible hasta un 3 % menor . Su primer vuelo se realizó a mediados de 2014, obtuvo la certificación EASA en julio de 2016, voló por primera vez en un Boeing 787 el 7 de diciembre de 2016 y se presentó oficialmente el 23 de noviembre de 2017.

A principios de 2018, tenía una cuota de mercado del 38 % de los pedidos confirmados. El Rolls-Royce Trent 7000 es una versión con aire comprimido utilizada para el Airbus A330neo .

Desarrollo

En 2003, Rolls-Royce ofreció una versión a escala del Trent 900 para el propuesto Boeing 7E7 , que podría incorporar tecnologías ANTLE . [ 1 ] El 6 de abril de 2004, Boeing anunció que había seleccionado a dos socios de motores para su nuevo 787: Rolls-Royce y General Electric (GE). En junio de 2004, Air New Zealand eligió el Trent 1000 para sus dos pedidos en firme. El 13 de octubre de 2004, All Nippon Airways seleccionó a Rolls-Royce para propulsar 30 787-3 y 20 787-8, un acuerdo de 1.000 millones de dólares ( 560 millones de libras esterlinas ).

La primera prueba del Trent 1000 fue el 14 de febrero de 2006. [ 2 ] El 18 de junio de 2007, realizó su primer vuelo desde el aeropuerto TSTC Waco en Texas, en el banco de pruebas volante de Rolls-Royce, un Boeing 747-200 modificado . [ 3 ] El 7 de julio de 2007, el arrendador de aeronaves International Lease Finance Corporation realizó un pedido por valor de 1.300 millones de dólares a precios de lista para motores Trent 1000 para propulsar 40 de los 787 que tiene encargados, 16,25 millones de dólares por motor. [ 4 ] El motor recibió la certificación conjunta de la FAA y la EASA el 7 de agosto de 2007, [ 5 ] o 7/8/7 en Europa. El Trent 1000 es el motor de lanzamiento en las dos variantes iniciales del 787, el -8 con ANA y el -9 con Air New Zealand. [ 6 ] El 27 de septiembre de 2007, British Airways anunció la selección del Trent 1000 para propulsar 24 Boeing 787.

El 2 de agosto de 2010, un Trent 1000 sufrió una falla de motor no contenida en la turbina intermedia en un banco de pruebas. [ 7 ] Se informó que se debió a un incendio en el sistema de aceite del motor. [ 8 ]

Trent 1000 TEN

Rolls-Royce diseñó una versión mejorada que busca un consumo de combustible al menos un 2 % menor que el actual Trent 1000 Package C. [ 9 ] La compañía afirma ofrecer un consumo de combustible hasta un 3 % menor que la competencia. [ 10 ] En mayo de 2015, Rolls afirma que ayuda a reducir el dominio de GEnx en el mercado de motores del Boeing 787, con el 42 % de los nuevos pedidos de motores declarados destinados al Trent. [ 11 ] A principios de 2018, de 1277 pedidos, 681 seleccionaron GE ( 53,3 %), 420 Rolls-Royce ( 32,9 %) y 176 estaban indecisos ( 13,8 %). [ 12 ]

Cuenta con una versión a escala del compresor Trent XWB -84 del Airbus A350 [ 9 ] y la tecnología central Advance 3 [ 13 ] . El consumo de combustible se reduce gracias a su compresor de presión intermedia mejorado, donde las etapas traseras giran a velocidades más altas. Se introdujeron tres etapas de blisk en el nuevo compresor y el 75% de sus piezas son nuevas o se modificaron con respecto al Trent 1000 de los paquetes B y C [ 14 ].

El motor se puso en marcha por primera vez a mediados de 2014. [ 14 ] Inicialmente, Rolls-Royce esperaba certificar el Trent TEN antes de finales de 2015 y entrar en servicio a finales de 2016. La revisión de una característica de ahorro de peso llamada "estatores con bandas" y otros problemas de diseño retrasaron la certificación del motor según la Parte 33 de la FAA. [ 9 ] Fue certificado por la EASA en julio de 2016. [ 15 ]

Voló por primera vez en un Boeing 787 el 7 de diciembre de 2016. [ 10 ] Rolls-Royce proporcionará el TEN como su opción de motor para el 787 a partir de 2017. [ 13 ] Cumpliendo con los límites de emisiones de humo en los puntos de modo de aterrizaje y despegue , pero no en ciertos empujes, en agosto de 2017 Rolls-Royce solicitó a la FAA una exención temporal hasta 2019 para desarrollar una modificación. [ 16 ] Los límites de emisiones de humo se cumplen según los estándares de la EASA, pero no en todos los empujes como lo exige la FAA. [ 17 ] La aerolínea de bajo costo europea Norwegian Air , la aerolínea singapurense Scoot y Air New Zealand recibieron aviones 787 propulsados ​​por el Trent 1000 TEN en noviembre de 2017, con el primer servicio comercial el día 23. [ 18 ]

Todos los motores Trent 1000 TEN se convertirán en motores Trent 1000 XE para finales de 2027 mediante el intercambio del módulo de alta presión (HP). [ 19 ]

Trent 1000 XE

Rolls-Royce anunció un paquete de mejora de durabilidad para el Trent 1000 TEN en octubre de 2025. Los motores con esta modificación se denominan Trent 1000 XE. La «X» hace referencia a la generación anterior del motor, TEN , mientras que la «E» significa mejorado . Incorpora álabes de turbina de alta presión (HPT) rediseñados con un flujo de refrigeración un 40 % superior. Los nuevos álabes de turbina recibieron la aprobación de la EASA en 2024. Otros cambios incluyen una cámara de combustión, inyectores de combustible y software FADEC actualizados. Lufthansa recibió su primer avión con los nuevos motores, un Boeing 787-9, a principios de noviembre de 2025. [ 19 ] [ 20 ]

También se está desarrollando una segunda fase de mejoras para la serie XE, que incluye una interfaz de turbina-combustor derivada del Trent XWB-84, recubrimientos mejorados de las baldosas del combustor, menor peso de las palas de la HPT y mejoras en la refrigeración de los álabes guía de la tobera de alta presión. Rolls-Royce afirma que las mejoras aumentarían el tiempo de vuelo en un 30 % adicional. La certificación y disponibilidad del paquete de la segunda fase está prevista para 2026, y se espera que toda la flota de aeronaves con motor Trent 1000 TEN se haya convertido completamente a la versión XE a finales de 2027 en tres centros de mantenimiento, reparación y revisión (MRO) de Rolls-Royce en el Reino Unido, Alemania y Singapur. [ 20 ] [ 19 ]

Diseño

Motor Trent 1000 en el Boeing 787-10 de British Airways.

El Trent 1000 es un turbofán de alto índice de derivación con tres ejes coaxiales independientes y una cámara de combustión anular con 18 boquillas de pulverización. El eje de baja presión, con un ventilador de álabes inclinados de 2,85 m (9 pies 4 pulgadas), es accionado por seis turbinas axiales . El conjunto de presión intermedia, con ocho compresores axiales, es accionado por una sola etapa de turbina. El compresor de alta presión, de seis etapas, es accionado por una sola etapa de turbina que gira en sentido contrario a los otros dos ejes. El motor está controlado por una EEC . [ 21 ]   

Inicialmente, Boeing barajó la idea de adquirir en exclusiva el motor del 787, siendo GE Aviation el candidato más probable. Sin embargo, los clientes potenciales exigieron opciones y Boeing cedió.

Por primera vez en la aviación comercial, ambos tipos de motor tendrán una interfaz estándar con la aeronave, lo que permitirá equipar cualquier 787 con un motor GE o Rolls-Royce en cualquier momento, siempre que también se modifique el pilón. [ 22 ] La intercambiabilidad de los motores convierte al 787 en un activo más flexible para las aerolíneas, permitiéndoles cambiar de un motor de un fabricante a otro en función de cualquier desarrollo futuro de motores que se ajuste mejor a su perfil operativo. El costo de tal cambio requeriría una diferencia significativa en los costos operativos entre los dos tipos de motor para que fuera rentable, una diferencia que no existe con los motores actuales.

Al igual que con las versiones anteriores de la familia Trent, Rolls-Royce se asoció con socios que compartían riesgos y beneficios en el programa Trent 1000. En esta ocasión, participaron seis socios: Kawasaki Heavy Industries (módulo compresor intermedio), Mitsubishi Heavy Industries ( cámara de combustión y álabes de la turbina de baja presión), Industria de Turbo Propulsores (turbina de baja presión), Carlton Forge Works (carcasa del ventilador), Hamilton Sundstrand (caja de cambios) y Goodrich Corporation (sistema de control del motor). En conjunto, estos socios poseen una participación del 35 % en el programa.

La familia Trent 1000 utiliza ampliamente tecnología derivada del demostrador Trent 8104. Para cumplir con el requisito de Boeing de un motor más eléctrico, el Trent 1000 tiene un diseño sin purga , con toma de fuerza desde el carrete de presión intermedia (IP) en lugar del carrete de alta presión (HP) que se encuentra en otros miembros de la familia Trent. Se especificó un ventilador de 2,8 m (110 pulgadas) de diámetro con un buje de menor diámetro para ayudar a maximizar el flujo de aire. La relación de derivación se ha incrementado con respecto a las variantes anteriores mediante ajustes adecuados al flujo del núcleo.  

Una alta relación de presión junto con la contrarrotación de los carretes de presión intermedia y alta mejora la eficiencia. [ 23 ] El uso de más componentes heredados reduce el número de piezas para minimizar los costos de mantenimiento. Se presenta un combustor de baldosas.

Historial operativo

La góndola del motor Trent 1000 en un Boeing 787 de ANA.

El 26 de octubre de 2011, el 787 realizó su primer vuelo comercial desde el aeropuerto de Tokio Narita al aeropuerto internacional de Hong Kong en All Nippon Airways. [ 24 ] Estaba propulsado por motores Trent 1000.

El 787 se presentó en septiembre de 2011 con el Paquete A, que presentaba un consumo específico de combustible (TSFC) un 1 % peor que la especificación inicial de Boeing. Este paquete fue igualado por el Paquete B, certificado en diciembre de 2011, y posteriormente mejorado por el Paquete C, que ofrecía un consumo de combustible un 1 % mejor que el especificado y fue certificado por la EASA en septiembre de 2013. [ 25 ] Desde las primeras operaciones, GE afirmó una ventaja del 2 % en el consumo de combustible y una retención del rendimiento un 1 % mejor. [ 26 ]

En marzo de 2014, de los 787 pedidos en firme, Rolls-Royce tenía 321 (31%), GE 564 (55%) y 146 estaban indecisos (14%). [ 27 ] Los paquetes de mejora del rendimiento corrigieron los problemas de consumo de combustible y fiabilidad, pero los problemas en la flota activa persisten y los problemas de durabilidad con ciertos componentes siguen presentes en 400 a 500 motores en 2017. [ 28 ] A principios de 2018, de 1277 pedidos, 681 seleccionaron el GEnx ( 53 %), 420 el Trent 1000 ( 33 %) y 176 estaban indecisos ( 14 %). [ 29 ]

Agrietamiento de la hoja

A principios de 2016, se descubrió en All Nippon Airways una fisuración por fatiga relacionada con la corrosión en las palas de la turbina de presión intermedia (IPT) . Los motores que presentaban corrosión excesiva fueron retirados de servicio y reparados en taller; además, se desarrollaron y lanzaron palas más resistentes a la corrosión. Se verificó la fatiga de las palas de la HPT y se inspeccionaron los sellos del rotor de la IPC, pero varias aerolíneas tuvieron que dejar en tierra sus 787. En 2017, Rolls-Royce tuvo que gastar 35 millones de dólares en "provisiones técnicas" imprevistas para su flota de motores Trent 1000 en servicio. [ 16 ]

En abril de 2018, el intervalo de inspección para 380 Trent 1000 del Paquete C se redujo de cada 200 vuelos a cada 80 para abordar problemas de durabilidad, ya que la EASA debe ser seguida por la FAA de EE. UU., reduciendo el ETOPS de 330 a 140 minutos y afectando los vuelos transpacíficos . [ 30 ] El 17 de abril, la FAA de EE. UU. confirmó esta reducción del ETOPS . [ 31 ] El 19 de abril, la EASA emitió una Directiva de Aeronavegabilidad que indica que "se informaron incidentes en motores RR Trent 1000 'Paquete C', donde se encontraron algunas palas del Rotor 1 y Rotor 2 del IPC agrietadas. Esta condición, si no se detecta y corrige, podría provocar la liberación de la pala en vuelo, posiblemente resultando en una reducción del control del avión". [ 32 ] Las tasas de inspección de la EASA se incrementan, pero el ETOPS se mantiene.

El 26 de abril de 2018, la FAA limitó la ETOPS para los motores del paquete C. [ 33 ] Esto afectó a Air Europa , Air New Zealand , Avianca , British Airways , Ethiopian , LATAM , LOT Polish , Norwegian Air , Royal Brunei , Scoot , Thai Airways y Virgin Atlantic . [ 34 ]

Boeing envió al vicepresidente Keith Leverkuhn, jefe del programa 737 MAX, para ayudar a Rolls-Royce a superar los problemas, lo que demuestra su importancia, ya que 34 aeronaves están en tierra y este número podría aumentar en los próximos meses, dado que los 383 motores afectados impulsan una cuarta parte de la flota del 787. El aumento de la producción del Boeing 787 a 14 unidades mensuales para mediados de 2019 no debería verse afectado, ya que el 70% cuenta con motores GE Aircraft Engines , pero siete nuevos aviones comerciales se encuentran en proceso de ensamblaje a la espera de motores. [ 35 ]

Como las directivas de aeronavegabilidad de la FAA y la EASA exigían inspecciones antes del 9 de junio, los aviones en tierra deberían llegar a un máximo de 50: después de que se revisara el 80% de los motores, el 29% de ellos no superaron la inspección y permanecen en tierra. Rolls-Royce asignó a 200 personas para resolver el problema e instaló una pala de compresor IP revisada para las pruebas de principios de junio, acelerando el desarrollo de una solución permanente para tener piezas disponibles para la revisión a partir de finales de 2018. [ 36 ] Para cubrir estos problemas, Rolls presupuestó 340 millones de libras esterlinas (450 millones de dólares) en 2018 y menos en 2019, en comparación con un flujo de caja libre de alrededor de 450 millones de libras esterlinas (643 millones de dólares) en 2018 . [ 37 ] A principios de junio, una pala rediseñada fue probada en vuelo en el 747-200 de Rolls-Royce , mientras que 35 estaban en tierra, y para flexibilizar las restricciones ETOPS sería necesario convencer a las agencias reguladoras de que interrumpir un desvío de un solo motor es suficientemente improbable. [ 38 ]

Se identificó un problema similar de durabilidad del compresor IP en algunos motores del paquete B; los 166 motores del paquete B se inspeccionarán en el ala, ya que se publicará una Directiva de Aeronavegabilidad (AD) de la EASA en junio de 2018. Se inició un rediseño preventivo de la pieza del paquete B, como en el caso del Trent 1000 TEN, mientras que su flota joven no mostró una durabilidad reducida del IPC. [ 39 ] La flota en servicio del paquete B es actualmente de 61, mientras que ocho están almacenados. [ 40 ] Una escasez de existencias de álabes de compresor provocó que las reparaciones se demoraran hasta tres días más de lo previsto, ya que los aviones en tierra llegaron a 43, mientras que Rolls destinó casi 1.000 millones de libras esterlinas (1.300 millones de dólares) para abordar los problemas. [ 41 ]

El número de aeronaves en tierra alcanzó un máximo de 44 antes de descender, menos de las 50 esperadas, y la capacidad de las palas de la turbina, un factor limitante, aumentó un 50 % desde principios de 2018. [ 42 ] Los problemas no deberían extenderse al Trent XWB , ya que no hay evidencia de problemas similares y se desarrolló con herramientas más modernas y un flujo de diseño diferente, mientras que aún no se han visitado suficientes motores para descartarlo, ni al Trent 7000 que incluirá mejoras del Trent 1000. [ 43 ] Se registró un gasto excepcional de 554 millones de libras esterlinas (725 millones de dólares) para 2018, el 40 % del costo total en efectivo hasta 2022, antes de 450 millones de libras esterlinas en 2019 y 100 millones de libras esterlinas menos en 2020. [ 44 ]

Mitigación

Al exponer el material base a fatiga de bajo ciclo , el recubrimiento de barrera térmica en las palas de la turbina IP se erosionó prematuramente por la " corrosión en caliente " causada por el alto contenido de azufre atmosférico debido a las industrias contaminantes alrededor de las grandes ciudades de Asia-Pacífico. La solución inicial, un material base y un recubrimiento revisados ​​para contrarrestar la corrosión de la turbina IP, se instaló en septiembre de 2018 en más del 62 % de la flota afectada. Las pruebas de laboratorio de la nueva turbina son satisfactorias y la vida útil de la turbina debería comprobarse mediante inspecciones en servicio, ya que algunos motores ya han completado entre 1000 y 1500 ciclos. Se verificó un programa de pruebas de materiales con universidades del Reino Unido y Europa: las pruebas de fatiga de bajo ciclo demostraron que se impidió la difusión del agente en el material principal, evitando la formación de microfisuras . Un modelo predice la exposición a agentes corrosivos para evitar inspecciones y secuenciar las modernizaciones. [ 45 ]

El mecanismo de falla no se comprendió claramente cuando se descubrió el problema en marzo, después de que fallaran cuatro álabes del compresor en el primer rotor de presión intermedia (IP) y uno en el segundo en un motor con muchas horas de vuelo. Los estudios de vibración revelaron una estela del ventilador que afectaba al álabe del compresor, con una diferencia de frecuencia de 100 Hz entre los carretes de presión intermedia (IP) y baja (LP), lo que generaba una vibración sincronizada de modo propio en los dos primeros rotores del compresor . Esto provocó desgaste y rotura, lo que dio lugar a microfisuras en las raíces de los álabes, que crecieron hasta convertirse en fisuras propiamente dichas , provocando la falla después de aproximadamente 1000 ciclos y una parada en vuelo . Para evitar los modos propios, Rolls desplaza la masa del álabe del centro hacia la periferia. Las pruebas no mostraron vibraciones dañinas y la certificación debería aprobarse a finales de año; la producción del nuevo álabe comenzó en previsión de ello. Si bien tiene un diseño de rotor IP diferente al del Trent XWB, sin modo propio, las mismas etapas también se rediseñaron para el Trent 1000 TEN , así como para el Trent 7000. [ 45 ] 

En marzo de 2018, Rolls limitó de forma conservadora el funcionamiento de un solo motor a máxima potencia continua a 140 minutos, lo que llevó a los reguladores a restringir la certificación ETOPS . Solo falló un motor entre más de 100 que presentaban pequeñas grietas, un tercio de la población sospechosa de 366 motores, ya que las grietas se desarrollan lentamente. En tierra, en Derby, un motor Trent 1000 instrumentado con rotores agrietados funcionó durante 10 horas a máxima potencia continua sin propagación de grietas , y luego se montó en el avión de pruebas 747 de Rolls a mediados de septiembre para confirmar que no se trata de un problema de fatiga de alto ciclo y así aliviar las restricciones de la certificación ETOPS. Los vuelos deberían comenzarA finales de septiembre, frente a la costa de California, se operará a FL120 y potencia máxima como un desvío ETOPS de un solo motor , seguido de pruebas en clima frío en Alaska. [ 45 ] En diciembre, el número de motores en tierra seguía siendo alto y mejoraría significativamente durante la primera mitad de 2019. [ 46 ] Tras la aprobación de EASA y FAA, se instaló un diseño de álabes de compresor IP rediseñado en el Trent 1000 del paquete C a partir de enero de 2019. [ 47 ]

En noviembre de 2019, Rolls-Royce se propuso tener menos de diez aeronaves en tierra para mediados de 2020. Después de que se evaluara un diseño de turbina HP previsto para principios de 2020, una pala rediseñada del Trent 1000 TEN HP no resultó tan duradera como se esperaba y su introducción se retrasó hasta la primera mitad de 2021, la última modificación necesaria. [ 48 ] Rolls-Royce espera registrar un cargo de 1.400 millones de libras esterlinas (1.800 millones de dólares) en 2019, casi el doble de los 790 millones de libras esterlinas absorbidos en 2018, ya que todos los costos distribuidos entre 2017 y 2023 están aumentando a 2.400 millones de libras esterlinas, frente a los 1.600 millones de libras esterlinas estimados para mediados de 2019. [ 49 ]

Fiabilidad

Hasta marzo de 2016, tenía una fiabilidad de despacho del 99,9 por ciento y cuatro paradas en vuelo (IFSD) dieron una tasa de 2 IFSD por millón de horas de vuelo. [ 50 ]

El 10 de agosto de 2019, un Boeing 787-8 de Norwegian Long Haul que despegaba de Roma sufrió una falla en un motor, y la tripulación logró un aterrizaje de emergencia sin incidentes . Partes dañadas afectaron el ala izquierda del avión, el estabilizador horizontal, el fuselaje y los neumáticos del tren de aterrizaje principal, y cayeron sobre áreas urbanas. Una pala de la turbina se rompió y pudo haber causado la desintegración de otras. [ 51 ] [ 52 ] El motor sufrió otras paradas en vuelo menos publicitadas.

Aplicaciones

Variantes

Las variantes fueron certificadas por la EASA [ 21 ].

Paquete B

Trent 1000-A, Trent 1000-C, Trent 1000-D, Trent 1000-E, Trent 1000-G, Trent 1000-H

Paquete B Calificación mejorada

Trento 1000-AE, Trento 1000-CE

Paquete C

Trent 1000‐A2, Trent 1000‐AE2, Trent 1000‐C2, Trent 1000‐CE2, Trent 1000‐D2, Trent 1000‐E2, Trent 1000‐G2, Trent 1000‐H2, Trent 1000‐J2, Trent 1000‐K2, Trent 1000‐L2

Trent 1000 diez / Trent 1000 XE

Trent 1000‐AE3, Trent 1000‐CE3, Trent 1000‐D3, Trent 1000‐G3, Trent 1000‐H3, Trent 1000‐J3, Trent 1000‐K3, Trent 1000‐L3, Trent 1000‐M3, Trent 1000‐N3, Trent 1000‐P3, Trent 1000‐Q3, Trent 1000‐R3

Motores en exhibición

Una Trent 1000 está expuesta en el Museo de la Fabricación de Derby . [ 53 ]

Presupuesto

Trent 1000 desplegando el inversor de empuje en un prototipo del Boeing 787.

Datos de EASA [ 21 ]

Características generales

  • Tipo: Motor turbofán de tres ejes con alta relación de derivación
  • Longitud: 4,738  m (186,5  pulgadas)
  • Diámetro: 2,85  m (112  pulgadas) (Ventilador)
  • Peso en seco: 5.936–6.120  kg (13.087–13.492  lb)

Componentes

  • Compresor: compresor de baja presión (ventilador) de una etapa, compresor de presión intermedia (IP) de ocho etapas, compresor de alta presión (HP) de seis etapas.
  • Cámaras de combustión : cámara de combustión anular simple con 18 boquillas de pulverización de combustible.
  • Turbina : Turbina de alta presión de una etapa (13391 RPM), turbina de presión intermedia de una etapa (8937 RPM), turbina de baja presión de seis etapas (2683 RPM)

Actuación

Véase también

Motores comparables

Listas relacionadas

Referencias

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