جنرال إلكتريك للطيران تعالج مشكلة مانع التسرب في محرك GE9X عند درجة حرارة 2400 درجة فهرنهايت

أخبار ar.wedoany.com، أعلنت شركة جنرال إلكتريك للطيران (GE Aerospace) عن وجود مشكلة في متانة مانع التسرب الداخلي في محرك GE9X المخصص لطائرة بوينغ 777X. وأوضحت الشركة أن مشكلة مانع التسرب الأوسط (midseal) لن تؤثر على شهادة الاعتماد أو دخول طائرة 777X إلى الخدمة التشغيلية.

أطلقت بوينغ مشروع 777X في نوفمبر 2013، وتعتمد الطائرة حصرياً على محركات GE9X. وبالمقارنة مع طائرة بوينغ 777-300ER، تحقق طائرة 777X خفضاً في استهلاك الوقود بنسبة 10%، وتتسع لـ 426 راكباً بتصميم درجتين، ويبلغ مداها أكثر من 7,200 ميل بحري (13,334 كيلومتراً). وبعد مرور أكثر من عقد من الزمن، لا تزال الطائرة تنتظر الحصول على شهادة الاعتماد، مما يجعلها واحدة من أكثر مشاريع الطائرات التجارية تأخيراً في تاريخ بوينغ الحديث.

صُمم محرك GE9X لتحقيق كفاءة حرارية قصوى، حيث تتجاوز درجة الحرارة الداخلية للمحرك 2,400 درجة فهرنهايت (1,315 درجة مئوية)، وهي قريبة من المستوى الذي تبدأ فيه السبائك التقليدية القائمة على النيكل بفقدان قوتها الهيكلية. يعتمد المحرك على مواد مركبة متقدمة من السيراميك (CMC)، وشفرات مروحة من ألياف الكربون من الجيل الرابع، ومروحة بقطر 134 بوصة (3.4 أمتار) — وهي أكبر مروحة تم تركيبها على طائرة تجارية على الإطلاق. ويعتمد المهندسون على أنظمة تبريد معقدة وطلاءات حرارية للحفاظ على الموثوقية.

بصفته الخليفة لمحرك GE90، يحمل محرك GE9X لقب "أقوى محرك طائرات تجارية في التاريخ"، بقوة دفع معتمدة تبلغ 110,000 رطل (490 كيلونيوتن)، وقد وصل في الاختبارات إلى 134,300 رطل (597 كيلونيوتن)، محققاً بذلك رقماً قياسياً في موسوعة غينيس للأرقام القياسية. وقد زوّد محرك GE90 طائرات بوينغ 777 بالطاقة لما يقرب من ثلاثة عقود، مسجلاً أكثر من 100 مليون ساعة طيران. ارتفعت نسبة الالتفافية (Bypass Ratio) في محرك GE9X من حوالي 8.5:1 إلى حوالي 10:1، وبلغت نسبة الانضغاط في ضاغط الضغط العالي حوالي 27:1، بينما بلغت نسبة الانضغاط الكلية حوالي 60:1. تزن مكونات CMC حوالي ثلث وزن السبائك الفضائية التقليدية، وتتحمل درجات حرارة أعلى من المعادن بمئات الدرجات، وتُستخدم في بطانات غرفة الاحتراق، وأغطية التوربينات، والهياكل في المنطقة الساخنة.

تختلف البيئة الحرارية لمحرك GE9X اختلافاً جذرياً عن محركات التوربينات المروحية التجارية المبكرة. تتجاوز درجات الحرارة في غرفة الاحتراق وقسم التوربين عالي الضغط نقطة انصهار العديد من المعادن الهيكلية الفضائية، ويعتمد المحرك على شبكة من قنوات التبريد الدقيقة لتوجيه الهواء المضغوط إلى شفرات التوربين والهياكل المحيطة، مما يشكل طبقة عازلة من هواء التبريد. تتولى مانعات التسرب الداخلية تنظيم توزيع الضغط والحفاظ على مسار تدفق الهواء الدقيق في القلب الأساسي للمحرك، وإذا تعرضت لتآكل غير متساوٍ أو تشوهت تحت الإجهاد الحراري، فإنها قد تخل بتوازن تدفق الهواء، مما يقلل الكفاءة ويزيد الاهتزاز ويسرّع الإجهاد ويغيّر الأحمال الحرارية على المكونات المجاورة. تفاوتات التشغيل في المحركات الحديثة أكثر صرامة بكثير من الأجيال السابقة، ومع التحسين الأكثر طموحاً في محرك GE9X، أصبحت إدارة التآكل ذات أهمية خاصة.

أجرت طائرة 777X رحلتها الأولى في يناير 2020. بعد أزمة طائرة 737 MAX، شددت إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية (FAA) رقابتها التنظيمية على جميع مشاريع بوينغ؛ كما أجبر حادث انخفاض الضغط أثناء اختبارات الهيكل في عام 2019 بوينغ على إعادة تصميم جزء من هيكل الطائرة وتعديل إجراءات الفحص. واعتباراً من أوائل عام 2026، جمعت بوينغ آلاف الساعات من اختبارات الطيران باستخدام عدة طائرات، وتستمر الأعمال المتعلقة بمتانة محرك GE9X. وقد طلبت طيران الإمارات أكثر من 200 طائرة من عائلة 777X، مما يجعلها أكبر عميل لهذا المشروع؛ وتقوم عدة شركات طيران بتمديد عمر أساطيلها من الطائرات العريضة الأقدم أثناء انتظار طائرة 777-9، أو الاحتفاظ بطائرات إيرباص A380 لفترات أطول مما كان مخططاً له.

على الرغم من أن مانع التسرب يُعد مكوناً داخلياً صغيراً نسبياً، إلا أن أنظمة التوربينات المروحية الحديثة شديدة الترابط، حيث يمكن أن يؤثر أي تغيير في شكله الهندسي على سلوك تدفق الهواء عبر عدة مراحل توربينية، مما يؤثر على معدلات التمدد الحراري والتوافقيات الاهتزازية وكفاءة التبريد. نفذت شركة جنرال إلكتريك للطيران أدوات معدلة وإجراءات فحص محدثة وعمليات إنتاج منقحة، بهدف التحقق من صحة التصميم المعاد هندسته واتساق التصنيع في التكوين المحدث. في بيئة التوربين عالي الضغط، يمكن أن تؤثر التغيرات الطفيفة في تشطيب السطح أو تفاوتات الأبعاد على نتائج المتانة بعد آلاف الدورات الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، يجب على الشركة المصنعة إثبات أن التصميم المعدل قادر على الحفاظ على فترات صيانة مقبولة في التشغيل التجاري، وإلا فإن التآكل المبكر سيزيد تكاليف الصيانة ويقلل من توافر الطائرة، مما يلغي ميزة كفاءة استهلاك الوقود.

تبرز الصعوبات التي يواجهها محرك GE9X اتجاهاً سائداً في صناعة الطيران: تقترب المحركات التجارية الحديثة من الحدود الديناميكية الحرارية والمادية التي كانت تُعتبر سابقاً غير مناسبة للعمليات الجوية واسعة النطاق، ويعتمد المصنعون بشكل متزايد على درجات حرارة أساسية أعلى، ونسب انضغاط أعلى، ومواد أخف، وتفاوتات أكثر صرامة. ووفقاً لشركة جنرال إلكتريك، من المتوقع أن تحقق طائرة 777-9 خفضاً بنسبة 20% تقريباً في استهلاك الوقود وانبعاثات الكربون مقارنة بالطائرات التي تحل محلها، لكن هذه المكاسب تصاحبها تعقيدات هندسية أكبر، مما يجعل مشاريع التطوير أكثر عرضة لمشاكل المتانة غير المتوقعة. في العقود الماضية، تحققت معظم القفزات في الأداء من خلال جعل المحركات أكبر أو أقوى، أما التحدي اليوم فيكمن في جعل المحركات عالية التحسين تتحمل سنوات من الخدمة في ظروف تشغيل تقترب من حدود علم المواد.