Rolls‑Royce start productie van werelds grootste composiet waaierbladen voor UltraFan-demonstrator

Rolls-Royce (Londen, VK) heeft de productie gestart van de werelds grootste waaierbladen, voor de UltraFan-demonstratormotor die nieuwe standaarden zal stellen in efficiëntie en duurzaamheid. Deze mijlpaal markeert de officiële start van onderdelenproductie voor de demonstrator.

CFRP-bladen

De UltraFan-motor zal naar verluidt nieuwe standaarden stellen in efficiëntie en duurzaamheid, met een 25% reductie in brandstofverbruik en emissies vergeleken met de eerste generatie Trent-motoren. Deel van die efficiëntieverbetering komt van UltraFan's composiet waaierbladen en waaierhuis, die gewicht besparen op een tweemotorenvliegtuig van 700 kilogram, 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 het technologiehub van het bedrijf in Bristol, VK.

De waaierbladen zijn gemaakt van 500 lagen van Hexcels (Stamford, Conn. VS) HexPly M91 koolstofvezelversterkte, hoge-toughness en impactbestendige epoxyprepreg. Hexcel levert de gespleten tape voor geautomatiseerde legging. De bladen worden autoclave gehard met warmte en druk, precisie bewerkt en daarna gecoat voordat een dunne titaniumschede aan de aanloopkant gebonden wordt, wat beschermt tegen erosie, vreemde voorwerpen en vogelinslagen. De composiet-titanium (CTi) bladen worden geïnspecteerd en gemeten met metrologie en ultrasoon-testen.

Bristol composietenfaciliteit

De Bristol composietenfaciliteit dateert terug tot Composite Technology and Applications Ltd (CTAL), een joint venture tussen Rolls-Royce en GKN Aerospace (Redditch, VK) opgericht in 2008. CTAL bracht Rolls-Royce's expertise in geavanceerde motortechnologieën samen met GKN Aerospace's capaciteiten in composietonderzoek en geautomatiseerde productie. VK-overheidsfinanciering ter ondersteuning van Rolls-Royce's composiettechnologieonderzoek en -ontwikkeling begon ook in 2008 en werd gebruikt om een CTAL-faciliteit op het Isle of Wight in 2012 te vestigen. Rolls-Royce kondigde in 2015 aan dat het de CTAL-capaciteit, inclusief apparatuur en 30-40 personeelsleden, in 2017 naar Bristol zou verplaatsen.

Rolls-Royce rapporteerde in 2015 dat de pre-productie composietenfaciliteit zou worden ontwikkeld binnen een bestaand gebouw naast zijn nieuwe faciliteit voor koolstofvezel-composiet elektrische harness rafts, die toen in aanbouw was op de Bristol-site. Beide faciliteiten profiteren van productietechnieken ontwikkeld in partnerschap met het National Composites Centre (NCC) in Bristol, alsook onderzoek uitgevoerd bij het Rolls-Royce University Technology Centre aan de Universiteit van Bristol.

Kern-element in duurzaamheidsstrategie

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

UltraFan is een kern-element van Rolls-Royce's duurzaamheidsstrategie, wat continue onderzoek omvat om gasturbineprestaties te verbeteren alsook pionierswerk in elektrificatie en samenwerken met industriële partners om de incorporatie van duurzame luchtvaartbrandstoffen te versnellen. Het is ook onderdeel van de Rolls-Royce IntelligentEngine visie, die producten, diensten en digitale technologie samenbrengt.

UltraFan, dat in 2021 grondtests start en beschikbaar zal zijn richting het einde van dit decennium, is een schaalbaar ontwerp van 25.000 tot 100.000 pond duwkracht. Het heeft ook:

• Een nieuwe motorkernarchitectuur – voor maximale brandstofefficiëntie en lage emissies
• Geavanceerde keramische matrixcomposieten – hittebestendige componenten die effectiever opereren in hoge turbinetemperaturen
• Een getand ontwerp om hoge-duwkracht, hoge-bypass ratio motorefficiëntie te maximaliseren.

"Dit is het decennium van UltraFan en het is opwindend om de jaren '20 te betreden met de start van productie van de demonstratormotor," zei Chris Cholerton, Rolls-Royce president voor civiele luchtvaart. "We hebben alle bouwstenen op de juiste plek, het ontwerp, de technologieën, een brandnieuwe testbed, en nu zien we de motor eigenlijk bijeenkomen."