The OLE-Nx Engine Repowering the Fokker 70

Welkom VolAir, afdeling 2A2O Opdracht Doel Erik Hoogeveen Lennart Meijer Blessing Njohb Anjali Ori Benjamin Wennink

Indeling presentatie Gas turbine engine Requirements Performance Engine specs Construction Engine lay-out Marketing Benjamin Wennink Anjali Ori Lennart Meijer Michel van der Meer Erik Hoogeveen Blessing Njohb

Theoretic knowledge and advanced (new) technologies Benjamin Wennink The Gas Turbine Engine Theoretic knowledge and advanced (new) technologies Benjamin Wennink

Gasturbine motoren algemeen (1) Doel: Versnellen van luchtdeeltjes Berust op: Derde wet van Newton Elke actie geeft een tegengestelde reactie F = m x a Het verbrandingsproces Brayton cycle Voortstuwing = de kracht welke opgewekt wordt in de tegengestelde richting door een uitstoot van een vloeistof onder druk, welke door een opening verlaat Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Gasturbine motoren algemeen (2) Uitvoering: Een continu open proces, vergelijkbaar met de zuigermotor Stationing als gebieds-aanduiding: Opbouw: Inlaat (00 – 01) Fan (01 – 2.8) Compressor (01 – 03) Verbrandingskamer (03 – 04) Turbine (04 – 05) Nozzle (05 – 08) Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Inlaat (1) Doel: Snelheid van de lucht verlagen Verhoging van potentiële energie Zo gevormd dat er meer lucht aangezogen word Ram Recovery effect/Ram Rise effect Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Inlaat (2) Werking: Hoe wordt de snelheid verlaagd? Vormgeving Drukverschillen Vent holes Anti-ice Ram Rise effect Meer thrust Geen extra fuel flow Hogere compressie ratio + - Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Inlaat (3) Geavanceerde technologie: Foreign Object Damage (FOD) resistance Impeller werking Drukverschillen & Centrifugaalkracht + - - Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Compressor (1) Doel: Druk verhogen van de vloeistof Verhoging van potentiële energie Hierdoor een grotere efficiëntie Twee soorten: Radiaal compressoren Meer robuust Goedkoop om te maken Mindere mass flow Mindere compression ratio Minder thrust capaciteit Axiaal compressoren Minder robuust Duurder om te maken Meer mass flow Meer compression ratio Meer thrust capaciteit Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Compressor (2) Werking: Verdeling: Lage druk compressor (LPC), ofwel; Fan Hoge druk compressor (HPC) Onderdelen Rotor bladen Stator vanen Snelheid- en drukverloop Betere materialen  Lichter Temperaturen van 550˚C Challenges: Stall & Surge Kruip Breder operatie bereik Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Compressor (3) Geavanceerde technologie: Variable Inlet Guide Vanes (VIGV’s) Lage snelheid Veel “swirl” Beste AOA Kan snel accelereren Hoge snelheid Weinig “swirl”” De optimale AOA behouden Variable Stator Vanes (VSV’s) Automatisch bestuurd FADEC systeem Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Verbrandingskamer (1) Doel: Het verbranden van het mengsel van hete lucht en brandstof zodat er zoveel mogelijk warmte vrijkomt (binnen de materiaallimieten) Dit moet een zo’n uniform mogelijke expansie, warmteverdeling en acceleratie opleveren voor de turbine De lucht moet vertraagd worden zodat het verbrand kan worden Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Verbrandingskamer (2) Werking: Bestaat uit: Air casing Flame tube Snout Flare Swirl vanes Primary zone Secondary zone Tertiary zone 20% verbranding 80% koeling Annular type Betere aansluitingen Gelijkmatige verbranding Minder onderdelen Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Turbine Anjali Ori

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Inhoud Turbine Functie Werking 3 soorten configuraties Koeling Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Functie Tegenovergesteld aan compressor Expansie Aandrijven van compressor en fan Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Werking Turbine Stationary nozzle guide vanes Stage Turbine blades Gasstroom Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Werking Impulse-reaction turbine Impulskracht zorgt voor rotatie van de turbine blades De convergerende passage van turbine blades zorgt voor nog een verlaging in druk en een relatieve verhoging van snelheid Convergerende passage = Temperatuur en druk daalt Snelheid verhoogt Snelheid Druk Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Werking Vanes & blades Optimale overbrenging op turbine blades Uniforme snelheid Minimalisatie van wervelingen Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Werking Aandrijving compressor Shaft verbindt compressor en turbine Turbine blades gemon- teerd aan disc Disc laat shaft draaien Shaft drijft compressor aan compressor shaft Turbine blades Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Configuraties Turbine Single-spool system Two- spool system Triple-spool system Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Koeling Vanes &blades Temperatuur gassen > smeltpunt nikkel Film cooling Bleed air van compressor Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Exhaust system Anjali Ori

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Inhoud Exhaust system Doel Werking exhaust system Werking nozzle Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Werking Exhaust system Exhaust cone Jet pipe Turbine support struts Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Werking Nozzle Apart uitgelaten Gedeeltelijke mixing Total mixing Mixer chutes Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Samenvatting Turbofan engine Inlet Compressor Combustion Turbine Exhaust system Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Eisen door wetgever Eisen opdrachtgever Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Eisen door wetgever EASA CS-25, Part E en Part M ICAO Annex 16 Requirements Eisen door wetgever EASA CS-25, Part E en Part M ICAO Annex 16 Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements EASA documentatie Risico terminologie Extremely remote Reasonably possible Remote Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements EASA documentatie Engine effects Hazardous engine effect Major engine effect Minor engine effect Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements EASA documentatie Eisen met betrekking tot: Materiaal Vibraties Testen Fuel systeem Maintenance Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Materialen Sterkte Duurzaamheid Brandwerend Corrosiebestendig Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Vibraties Effecten van vibraties op onderdelen en het functioneren van de motor. Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Testen Safety analysis FOD Performance Fuel systeem Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Fuel systeem Verstopping Vervuiling Lekkage Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Maintenance Service Management Plan Class A en B maintenance personnel Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements ICAO Annex 16 Maximale geluidwaarden 94 EPNdB bij lateral full power meetpunt 89 EPNdB bij flyover meetpunt 98 EPNdB bij approach meetpunt Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Requirements Eisen opdrachtgever Concept nieuwe motor. Static thrust gelijk aan of hoger dan RR Tay, 13.850 lbs MSL. Concept motor moet kunnen opereren op vliegvelden met elevatie van 10.000 boven MSL. Conept motor moet opereren bij ´hot day´ conditions, OAT of ISA +45°C zodat OAT 30,81°C. Concept motor moet zuinig zijn. Derhalve een range van minimaal 1600 nm zonder refuelling. Deze range geld voor Vmo 320 kts/Mmo met M 0.75. Concept motor moet voldoen aan huidige emissie eisen. Concept motor moet competatief zijn met andere motoren. Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Performance Michel is niet in staat geweest om zijn presentatie over performance voor te bereiden. Wij hebben dit pas vrijdagavond 2 december te horen gekregen, wij hebben daardoor geen tijd gehad om de performance presentatie over te nemen. Excuses voor het ongemak. Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

OLE-nx chararteristics and components Erik Construction OLE-nx chararteristics and components Erik

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing OLE-nx General chararteristics Fan Compressors Cumbuston chamber Turbine Engine related systems Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

General characteristics OLE-nx Axial flow Twin shaft High by-pass ratio of 5.0 3.04 Geared fan Trust at MSL is flat rated naar 16.000 lbs 13.850 lbs Fan diameter 1,4 m 1.23 m Engine length 2.6 m 2.4 m Engine weight 1617 Kg 1305 Kg i.v.m. Tay 620-15 Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Fan High bypass Carbon fiber with toughened epoxy matrix Non corrosion Light weight Better tensile strength Better thermal stability Better formability Titanium edge Foreign objects Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Geared fan Connectie tussen shaft en fan Shaft hoger RPM dan fan Low pressure compressor en fan werken op optimaal snelheden Oil cooled Gemaakt van non-corrosive steel met surface hardening Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Compressors Low en high pressure compressor Minder LPC nodig door geared fan Gemaakt van titanium super alloy Single cristal Aluminiumoxide laagje Hoge tensile strenght Lage mate van kruip Hoe te inspecteren? Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Cumbustion chamber Annular type cumbustion chamber Efficiënte doorstroming Weinig componenten Relatief korte lengte Gemaakt van nickel based superalloy Inspecteren m.b.v. boroscoop Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Turbine High en low pressure turbine Gemaakt van single cristal nickel based superalloy Hitte en corrosie coatings Air-cooled voor hogere TIT Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Engine related systems Gearbox Lubrication system Full authority digital engine control (FADEC) Fire protection and extinguish system Trust reverser Bleedvalves Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Gearbox Hydraulic pump Oil pump Fuel pump Electrical generator Centrifucal breather Wordt uitbesteed Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Lubrication system Axiale plunjerpomp Naar bearings en gears Fuel cooled Wordt uitbesteed Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing FADEC system Monitors and controls the engine Fuel efficiency Engine protection Collects data for maintenance Minder ‘workload’ voor piloten Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Samenvatting OLE-nx concept OLE-nx maakt gebruikt van de nieuwste materialen en technologieën. Licht Sterk Duurzaam Efficient Veilig Perfecte eigenschappen voor de Fokker 70 Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Market research Comparable engines Engine dimensions Engine performance Final choice Summary Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Comparable engines Rolls Royce BR 725 >>> G650 Powerjet SAM 146 >>> Superjet 100 Pratt & Whitney >>> MD-80 General Electric >>> Bombardier CRJ700 Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Engine dimensions BR 725 SAM 146 JT8D-209 CF34-8 OLE-nx Mass (kg) 7.3*10³ 1.6*10³ 1.9*10³ 1.1*10³ 1.7*10³ Length (m) 4 2.1 3.3 2.6 Fan diameter (m) 1.4 1.2 1.1 1.5 Points 5 15 10 Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Engine performance BR 725 SAM146 JT8D-209 CF34-8 OLE-nx Thrust (N) 75.7*10³ 77.8*10³ 85.7*10³ 64.5*10³ 81.7*10³ TSFC(lb/lbshr) ? 0.63 0.68 0.46 BPR 4:43 0.96:1 5:1 Points 5 15 Total points 10 20 30 Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Final choice Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing Summary OLE-nx Low TSFC High range Benjamin - Anjali - Lennart - Erik - Blessing

Thank you for your attention The OLE-Nx Engine Thank you for your attention