Rolls-Royce begint met de productie van 's werelds grootste ventilatorbladen, gemaakt van composiet, voor UltraFan-demonstrator

Rolls-Royce (Londen, VK) is begonnen met de productie van 's werelds grootste ventilatorbladen voor zijn UltraFan-demonstratiemotor die nieuwe normen zal stellen op het gebied van efficiëntie en duurzaamheid. Deze mijlpaal markeert de officiële start van de productie van onderdelen voor de demonstrator.

CFRP-bladen

De UltraFan-motor zal naar verluidt nieuwe normen stellen op het gebied van efficiëntie en duurzaamheid, met een vermindering van 25% in brandstofverbruik en emissies in vergelijking met de eerste generatie Trent-motoren. Een deel van die efficiëntieverbetering komt van UltraFan's composiet ventilatorbladen en ventilatorbehuizing, die het gewicht van een tweemotorig vliegtuig met 700 kilogram hebben verminderd, het equivalent van zeven mensen met bagage.

Als set hebben de composietbladen een diameter van 140 inch, wat bijna de grootte is van een huidige narrowbody-vliegtuigromp. Ze worden gemaakt in de technologiehub van het bedrijf in Bristol, VK.

De ventilatorbladen zijn gemaakt van 500 lagen Hexcel's (Stamford, Conn. V.S.) HexPly M91 koolstofvezelversterkte, zeer taaie en slagvaste epoxy prepreg. Hexcel levert de slit tape voor geautomatiseerde layup. De bladen worden in de autoclaaf uitgehard met behulp van hitte en druk, nauwkeurig machinaal bewerkt en vervolgens gecoat voordat een dunne titanium huls wordt gehecht aan de voorrand, die beschermt tegen erosie, vreemde voorwerpen en vogelaanvaringen. De bladen van composiet titanium (CTi) worden geïnspecteerd en gemeten met behulp van metrologische en ultrasone tests.

Composietfabriek in Bristol

De composietfabriek in Bristol dateert van Composite Technology and Applications Ltd (CTAL), een joint venture tussen Rolls-Royce en GKN Aerospace (Redditch, VK), opgericht in 2008. CTAL bracht de expertise van Rolls-Royce op het gebied van geavanceerde motortechnologieën samen met de capaciteiten van GKN Aerospace in composietonderzoek en geautomatiseerde productie. Financiering door de Britse regering ter ondersteuning van onderzoek en ontwikkeling op het gebied van composiettechnologie van Rolls-Royce begon ook in 2008 en werd gebruikt om in 2012 een CTAL-faciliteit op het Isle of Wight op te richten. Rolls-Royce kondigde in 2015 aan dat het de CTAL-capaciteit, inclusief apparatuur en 30-40 medewerkers, naar Bristol in 2017.

Rolls-Royce meldde in 2015 dat de pre-productie composietfaciliteit zou worden ontwikkeld in een bestaand gebouw naast de nieuwe faciliteit voor koolstofvezelcomposiet elektrische harnasvlotten, die toen in aanbouw was op de locatie in Bristol. Beide faciliteiten profiteren van productietechnieken die zijn ontwikkeld in samenwerking met het National Composites Centre (NCC) in Bristol, evenals van onderzoek dat is uitgevoerd aan het Rolls-Royce University Technology Centre van de Universiteit van Bristol.

Belangrijk element in duurzaamheidsstrategie

Composietbladen zijn al uitgebreid getest op een Advanced Low Pressure System (ALPS)-ontwikkelingsmotor, inclusief tests tijdens de vlucht op het Rolls-Royce Flying Test Bed. ALPS is een samenwerking tussen Rolls-Royce, Clean Sky, Innovate UK, BEIS, ATI, ITP Aero en GKN. De portfolio van technologieën die worden ontwikkeld om UltraFan mogelijk te maken, wordt ondersteund door ATI, Innovate UK, LuFo en Clean Sky 2.

UltraFan is een belangrijk onderdeel van de duurzaamheidsstrategie van Rolls-Royce, die continu onderzoek omvat om de prestaties van gasturbines te verbeteren, evenals baanbrekende elektrificatie en samenwerking met industriële partners om de integratie van duurzame vliegtuigbrandstoffen te versnellen. Het maakt ook deel uit van de Rolls-Royce IntelligentEngine vision, dat zijn producten, diensten en digitale technologie samenbrengt.

UltraFan, dat in 2021 met grondtests zal beginnen en tegen het einde van dit decennium beschikbaar zal zijn, is een schaalbaar ontwerp van 25.000 tot 100.000 pond stuwkracht. Het beschikt ook over:

• Een nieuwe motorkernarchitectuur – voor een maximaal brandstofverbruik en lage emissies
• Geavanceerde keramische matrixcomposieten - hittebestendige componenten die effectiever werken bij hoge turbinetemperaturen
• Een aangepast ontwerp om de efficiëntie van de motor met hoge stuwkracht en hoge bypass-verhouding te maximaliseren.

"Dit is het decennium van UltraFan en het is opwindend om de jaren 2020 in te gaan met de start van de productie van de demonstratiemotor", zegt Chris Cholerton, Rolls-Royce president voor civiele lucht- en ruimtevaart. "We hebben alle bouwstenen op hun plaats, het ontwerp, de technologieën, een gloednieuw testbed, en nu zien we de motor echt samenkomen."