Světová unikátnost testování leteckých motorů v ČR
11.09. 2019 | Aktuality
Motor pro letadla Cessn a Denali v testovacím režimu
Světový lídr ve výrobě leteckých motorů GE Aviation poprvé ve své historii zadal testování jednoho z leteckých motorů mimo USA. Děje se tak prostřednictvím již několikaleté spolupráce a kolaborativní smlouvy o společném výzkumu GE Aviation Czech s Fakultou strojní ČVUT v Praze.
Ta v rámci posílení výzkumných a výukových kompetencí v leteckých a kosmických technologiích poprvé představila v červnu v Hradci Králové novou, již druhou unikátní zkušebnu pro testování leteckých motorů. U jejího zrodu a na jejím vybudování se především svými znalostmi podílela právě GE Aviation Czech.
V nových zkušebnách FS ČVUT v Praze probíhá excelentní výzkum pro projekt OP VVV spočívající především v měření vlastností motoru s jeho opotřebením, aby tato znalost mohla být vložena do jeho simulačního modelu. To ČVUT pomáhá v řešení výzkumu metodiky pro vytvoření individuálního celoživotního monitorovacího systému funkčnosti a životnosti turbovrtulových motorů s prediktivní údržbou. Tím vznikne digitální dvojče motoru, o němž budou shromažďována big data v cloudu pomocí internetu věcí. Vlastnosti motoru jsou individuálně sledovány a jeho historie užívání určuje nastavení vlastností jeho simulačního modelu. Ten je porovnáván s měřenými vlastnostmi motoru a není-li mezi nimi podstatný rozdíl, lze motor dále užívat, v opačném případě je nutný servisní zásah.
Model motoru GE Catalyst
Unikátnost zkušeben leteckých motorů FS ČVUT Praha
Souběžně s tímto výzkumem probíhá kolaborativní výzkum FS ČVUT s GEAC řadou experimentů, zkoumajících vlastnosti motorů zajímavých jak pro vývoj nového turbovrtulového motoru GEAC ATP Catalyst, tak pro výzkum FS ČVUT. Testování nového turbovrtulového motoru GE Catalyst (dříve nazývaný ATP, viz obr. 1), který bude pohánět nové letadlo Cessna Denali a pro který v rámci výzkumu fakulty probíhá vývoj monitorovacího systému, vychází z výzkumu vlastností v USA. Ten dosáhl již 1000 testovacích hodin a jde do další zkušební fáze. V květnu letošního roku GE Aviation úspěšně dokončila testy v kanadské zkušebně pro simulaci nadmořské výšky, kde motor prokázal výkonové parametry až do výšky 12 500 metrů. Zprovozněním zkušebny v Hradci Králové tak GE dokončil přesun klíčových rolí výzkumného programu GE Catalyst do turbovrtulové centrály v Praze a tím posílil kompetence v jeho řízení. “Program vývoje motoru GE Catalyst běží dle našich očekávání a výkon dosud postavených prototypů je vynikající. Nyní máme v Čechách kompletní tým vrcholového vedení nově vzniklé globální centrály GE Aviation Turboprops, který naše aktivity posune do další fáze”, uvádí Milan Šlapák, generální ředitel GE Aviation Czech. Inovace nového turbovrtulového motoru GE spočívají ve vlastních a původních technologiích GE Aviation, ověřených na velkých a vojenských motorech, s nimiž GE vyhrálo soutěž na nový motor pro Cessnu Denali, a jehož testování přesunulo právě do ČR. Veškeré know-how se tak poprvé v historii americké velkofirmy prostřednictví spolupráce s FS ČVUT Praha dostává mimo území USA, což je pro Českou republiku významné ocenění.
Zkušebna v Hradci Králové je součástí souboru čtyř pozemních zkušeben leteckých motorů, které ČVUT buduje pro posílení výzkumné a výukové infrastruktury v naší republice. První dynamometrickou zkušebnu ČVUT uvedlo do provozu v roce 2018 v pražských Letňanech, a v Hradci Králové nyní uvádí do provozu první vrtulovou zkušebnu, viz obr. 2. Zbývající dvě zkušebny (druhou vrtulovou v Hradci Králové a jádrovou v Letňanech) uvede ČVUT do provozu v průběhu léta 2019. Vedle uvedených zkušeben bude testování probíhat také v experimentálním letadle jako „létající zkušebně“ a v mnoha dalších zařízeních. Vedle toho FS ČVUT aktualizuje studijní program, aby mohla vychovávat odborníky pro centrum excelence turbovrtulových motorů – ekosystém spolupráce.
Unikátnost a světovost zkušebny v Hradci Králové jsou dány především tím, že horizontálním prouděním vzduchu lze simulovat reálné proudění vzduchu na křídle letadla. Nejmodernější měřicí a řídicí systémy umožňují odečítat v reálném čase ohromné množství dat z tisíců senzorů umístěných na testovaných motorech. Zkušebna je vybavena účinnými tlumiči hluku, aby svým hlukem neobtěžovala okolní vesnice. Vrtulová zkušebna je nyní připravena k „ostrému“ testování a následně ji lze využívat i pro vývoj a zkoušení jiných druhů leteckých motorů.
Řídicí stanoviště testovací zkušebny v Hradci Králové
Technologické a uživatelské inovace testovaného motoru
Nový testovaný motor pro Cessnu Denali, by měl mít o 10 % vyšší tah, o 20 % menší spotřebu paliva a o 30 % delší meziservisní dobu. Hlavní a nejdůležitější přínos nového motoru však ocení zejména piloti v plně digitálním řízení a v jeho komfortním ovládání jednou pákou, jak tomu je u proudových tryskových motorů. Tradiční turbovrtulový motor má totiž 2-3 ovládací páky: na hnací části (regulující množství paliva), na hnané části (ovlivňování nastavení turbíny) a na vrtuli (nastavení lopatek vrtule). Proudový motor má jen jednu páku určující výsledný tah motoru. To lze u turbovrtulového motoru dosáhnout spojeným digitálním řízením motoru a vrtule systémem FADEC. Jednoduchostí ovládání motoru je možno snížit počet pilotů ze dvou na jednoho.
Tyto inovace motoru jsou dosaženy šesti novými technologiemi: čtyřstupňovým kompresorem s kompresí 16:1, dvoustupňovou naklápěcí lopatkou statoru, dvoustupňovou vysokotlakou turbínou s chlazenými lopatkami, třístupňovou nízkotlakou turbínou, komponentami vyráběnými 3D tiskem, který umožnil nahradit 800 komponent pouze 14, a úplným digitálním řízením FADEC. Vícestupňový kompresor, vícestupňové turbíny a chlazené lopatky zvyšují výkon motoru a jeho výškový dosah, naklápěcí lopatky umožňují účinnost provozu za různých podmínek, 3D tisk zvyšuje spolehlivost a snižuje výrobní náklady, digitální řízení přináší vedle jednoduchosti ovládání také spolehlivost a bezpečnost.
K zajímavostem jistě patří i skutečnost, že při otevření zkušebny se účastníci mohli jako první seznámit s novou konstrukcí vrtule, vyvinuté na bázi moderních polykarbonátů firmou McCauley, speciálně pro novou Cessnu Denali a která byla dosud utajená.
Přínos GEAC pro univerzitní prostředí a studenty oboru
Velkorysou a v akademickém světě ojedinělou dohodou s GE Aviation Czech získá FS ČVUT přístup k přísně střeženým datům a znalostem. Výsledkem společného projektu je v rámci nového Centra pokročilého leteckého a kosmického výzkumu při FS ČVUT v Praze vyšší úroveň bádání a rozvoje výzkumu a inovací. Na strojní fakultě ČVUT v Praze je mj. i díky společnému projektu inovován nový magisterský studijní program „Letectví a kosmonautika“, pro 40 absolventů ročně. Počet studentů v zaměření letecké motory se z 0-1 studenta zvýšil na 50 % studijního programu.
Při uvedení zkušebny do provozu zdůraznil Michael Valášek, děkan FS ČVUT Praha, že „je přesvědčen, že testování a rozvoj leteckých motorů přispěje k transformaci české ekonomiky na ekonomiku s vysokým podílem přidané hodnoty.“ Při tom vyzdvihl podíl dodavatelů a partnerů projektu z GE Aviation Czech, CEL, Pragy Avia a dalších, díky nimž se v rekordním čase podařilo zprovoznění již druhé zkušebny. K tomu dodal Milan Šlapák, generální ředitel GE Aviation Czech, že se v případě zkušebny se „jedná o nejmodernější vývojové zařízení tohoto typu na světě. V laboratoři se bude testovat turbovrtulový motor pro letadla Cessna Denali, se kterým chce továrna GEAC prorazit na světovém trhu“. Uvedená spolupráce tak dává vzniknout Centru excelence pro vývoj turbovrtulových motorů GE v ČR, jako základu ekosystému výuka-výzkum-vývoj-výroba mezi FS ČVUT a GEAC.
Autor: Milan Kašík
(s využitím informací z článku autora v Technickém týdeníku)
20.04. 2023 | AktualityČeské letectví míří do kanadského mediálního prostoruProjekt na podporu ekonomické diplomacie (PROPED) v sektoru aerospace přilákal do České republiky kanadské novináře. Generální konzulát ČR v Torontu ve spolupráci s Asociací leteckého a kosmického průmyslu (ALKP) připravil návštěvu zástupců Canadian Defence Review a MHM Publishing a představil jim to nejlepší, co české letectví a kosmický průmysl nabízí. Potenciál mediálního pokrytí tak nabízí i časopisy Skies, Vertical a Vertical Valor, širší mediální spolupráce se otevírá i s konzultačními PR agenturami.
20.04. 2023 | AktuálněItalský elán s českým srdcem. Ferrari italské vrtulníkové výroby pohání český motorVe Friedrichshafenu na břehu Bodamského jezera se otevřely brány největšího evropského veletrhu všeobecného letectví, Aero Friedrichshafen. Česko patří v produkci sportovních a ultralehkých letadel mezi absolutní světovou špičku, a jako obvykle proto mezi vystavovateli na akci přistáli čeští výrobci. Méně známe však je, že se můžeme pochlubit také domácím producentem pohonných jednotek pro ultralehké vrtulníky. Motor PBS TS100 z Velké Bíteše pohání italskou helikoptéru Zefhir, která měla komerční premiéru v roce 2018 právě na Aero Friedrichshafen.
16.11. 2022 | AktualityLetecký a kosmický průmysl České republiky hlásí vznik nové jednotné oborové asociaceAsociace leteckých a kosmických výrobců (ALV ČR) a Svaz českého leteckého průmyslu (SČLP) dokončily rok připravované sloučení. Nově bude za letecký průmysl a vesmírné technologie vystupovat jednotným hlasem Asociace leteckého a kosmického průmyslu ČR (ALKP).
Bítešská PBS nastartovala spolupráci s jihokorejským KARINovému zákazníkovi dodala firma první motor PBS TS100. Korejský výzkumný institut pro letectví a vesmír (KARI) si zvolil turbohřídelový motor z dílny PBS pro zcela nový hybridní pohonný systém, který vyvíjí.
Ve dnech 19. až 25. června se na francouzském letišti Le Bourget uskuteční největší letecká přehlídka na světě, na které se český letecký průmysl představí na národním stánku oficiální účasti.
Letecký a kosmický průmysl hlásí vznik jednotné oborové asociace: Asociace leteckých a kosmických výrobců (ALV ČR) a Svaz českého leteckého průmyslu (SČLP) dokončily rok připravované sloučení. Za letecký průmysl a vesmírné technologie bude nově vystupovat Asociace leteckého a kosmického průmyslu ČR (ALKP).