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Der CFM56

Das CFM56 (US-Militärbezeichnung F108hören)) ist eine französisch-amerikanische Familie von High-Bypass Turbolüfter-Flugzeugmotoren von CFM International (CFMI) mit einem Schubbereich von 82 bis 150 kN.

CFMI ist ein 50-50 gemeinsames Unternehmen von Safran Flugzeugtriebwerke (früher bekannt als Snecma) von Frankreich und GE Luftfahrt (GE) von der Vereinigte Staaten. Beide Unternehmen sind für die Fertigung der Komponenten verantwortlich und verfügen jeweils über eine eigene Endmontagelinie. GE produziert den Hochdruckverdichter, Brenner und die Hochdruckturbine, Safran produziert den Ventilator, das Getriebe, den Auspuff und die Niederdruckturbine, und einige Komponenten werden von Avio aus . hergestellt Italien und Schatz aus den USA. Die Motoren werden von GE in . montiert Evendale, Ohio, und von Safran in Villaroche, Frankreich. Die fertigen Motoren werden von CFMI vermarktet. Trotz anfänglicher Exportbeschränkungen ist es in vier Hauptvarianten eines der am weitesten verbreiteten Turbofan-Flugzeugtriebwerke der Welt.

Der CFM56 wurde erstmals 1974 auf den Markt gebracht. Bis April 1979 hatte das Joint Venture fünf Jahre lang keinen Auftrag erhalten und war zwei Wochen vor der Auflösung. Das Programm wurde gespeichert, wenn Delta Airlines, United Airlines und Fliegende Tiger die CFM56 wählte für ihre DC-8die Autos zu remotorisieren und kurz darauf wurde beschlossen, KC-135 StratotankerRemotorisierung der Flotte der US Air Force - immer noch der größte Kunde. Die ersten Motoren wurden 1982 in Dienst gestellt. Während des frühen Einsatzes der CFM56 wurden mehrere Vorfälle mit Fanschaufeln festgestellt, darunter ein Ausfall, der den Kegworth-Flugzeugabsturz verursachte, und einige Triebwerksvarianten hatten Flugprobleme aufgrund von Regen und Hagel. Beide Probleme wurden durch Motoränderungen behoben.

Geschichte

Ursprung

Ende 1960er Jahre begann mit der Erforschung der nächsten Generation von kommerziellen Düsentriebwerke, Turbofans mit hohem Bypassverhältnis in der Schubklasse "10 Tonnen" (89 kN). Snecma (jetzt Safran), das zuvor hauptsächlich Militärmotoren gebaut hatte, war das erste Unternehmen, das auf den Markt trat, indem es einen Partner mit kommerzieller Erfahrung suchte, um einen Motor dieser Klasse zu entwickeln und zu bauen. Sie überlegten Pratt & Whitney, Rolls Royce und GE Aviation als potenzielle Partner, und nachdem zwei Geschäftsführer, Gerhard Neumann von GE und René Ravaud von Snecma, in die Pariser Flugschau 1971 wurde eine Entscheidung getroffen. Die beiden Unternehmen sahen in der Zusammenarbeit einen gegenseitigen Nutzen und trafen sich noch mehrmals, wodurch die Grundlage des gemeinsamen Projekts erarbeitet wurde. Zu dieser Zeit dominierte Pratt & Whitney den kommerziellen Markt. GE brauchte ein Triebwerk in dieser Marktklasse, und Snecma hatte bereits Erfahrung in der Zusammenarbeit mit ihnen bei der Produktion des CF6-50 Turbolüfter für die Airbus A300. Pratt & Whitney erwägen ihre JT8D Upgrade, um als einziges Unternehmen in derselben Klasse wie der CFM56 zu konkurrieren, während Rolls-Royce mit finanziellen Schwierigkeiten zu kämpfen hatte, die ihn daran hinderten, neue Projekte zu starten; Diese Situation brachte GE den Titel des besten Partners für das Programm ein. Ein Hauptgrund für das Interesse von GE an der Partnerschaft, anstatt nur ein 10-Tonnen-Triebwerk zu bauen, war, dass das Snecma-Projekt derzeit die einzige Quelle der Entwicklungsfinanzierung für ein Triebwerk dieser Klasse war. GE erwog zunächst, nur die Technologie seines CF6-Triebwerks beizutragen und nicht das viel fortschrittlichere F101-Triebwerk, das für den Überschallbomber B-1 Lancer entwickelt wurde. Das Unternehmen stand vor einem Dilemma, als die United States Air Force (USAF) 1972 ihr Advanced Medium STOL Transport (AMST) Projekt, einschließlich der Finanzierung der Entwicklung eines 10-Tonnen-Motors - entweder zum Bau eines 10-Tonnen-Motors mit "limitierter" Technologie mit Snecma oder einem vergleichbaren Motor mit "fortgeschrittener" Technologie allein. Besorgt, dass das Unternehmen nur das "limitierte" Triebwerk im Portfolio haben würde, wenn es den Air Force-Auftrag nicht gewinnen würde (um den es mit seinem "fortgeschrittenen" Triebwerk mit Pratt & Whitney und einer General Motors-Division konkurrierte), entschied GE, eine Ausfuhrgenehmigung für die Kerntechnologie F101 zu beantragen.

Exportprobleme

GE beantragte 1972 die Ausfuhrlizenz als Hauptgeber des 10-Tonnen-Triebwerksprojekts. Es Amt für Munitionskontrolle das US-Außenministerium hat empfohlen, den Antrag aus Gründen der nationalen Sicherheit abzulehnen; insbesondere weil die Kerntechnologie ein Aspekt eines strategischen nationalen Verteidigungssystems war (B-1 Bomber), es wurde mit Mitteln des Verteidigungsministeriums gebaut, und der Export der Technologie nach Frankreich würde die Zahl der amerikanischen Arbeiter in dem Projekt begrenzen. offizielle Entscheidung wurde in einem Memorandum of National Security getroffen, das von der Nationaler Sicherheitsberater Henry Kissinger am 19. September 1972. Obwohl nationale Sicherheitsbedenken als Ablehnungsgrund angeführt wurden, Politik auch eine wichtige Rolle.

Das Projekt und die damit verbundene Exportfrage wurden als so wichtig erachtet, dass der französische Präsident Georges Pompidou wandte sich 1971 direkt an den US-Präsidenten Richard Nixon um den Deal zu genehmigen, und Henry Kissinger brachte das Thema mit Präsident Pompidou bei einem Treffen im Jahr 1972 zur Sprache. GE argumentierte angeblich auf höchster Ebene, dass es besser sei, die Hälfte des Marktes zu haben, als nichts zu haben, was ihrer Meinung nach passieren würde, wenn Snecma den Motor alleine betreiben würde. Beamte der Nixon-Regierung befürchteten, dass dieses Projekt den Anfang vom Ende der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtführung bedeuten könnte. Es gab auch Spekulationen, dass die Ablehnung teilweise eine Vergeltung für die französische Beteiligung gewesen sein könnte, die Schweizer davon zu überzeugen, das in den USA hergestellte Flugzeug LTV A-7 Corsair II nicht zu kaufen, das gegen ein französisches Design, die Dassault Milan, konkurriert hatte. Am Ende kauften die Schweizer keines der Flugzeuge, sondern entschieden sich für die Northrop F-5E Tiger II.

1973 Nixon-Pompidou-Treffen

Obwohl die Exportlizenz abgelehnt wurde, drängten sowohl die Franzosen als auch GE weiterhin die Nixon-Administration, um die Erlaubnis zum Export der F101-Technologie zu erhalten. Die Bemühungen wurden in den Monaten nach der Ablehnung fortgesetzt und gipfelten darin, dass der Motor auf der Sitzung der Präsidenten Nixon und Pompidou 1973 in . auf die Tagesordnung gesetzt wurde Reykjavík. Diskussionen auf diesem Treffen führten zu einer Vereinbarung, die die Entwicklung des CFM56 ermöglichte. Zeitgenössischen Berichten zufolge basierte die Vereinbarung auf der Zusicherung, dass das Kernstück des Triebwerks, das aus dem militärischen F101 entwickelte Teil, in den USA gebaut und dann nach Frankreich verschifft werden würde, um die sensiblen Technologien zu schützen. Im Jahr 2007 veröffentlichte Dokumente zeigten, dass ein wichtiger Aspekt des CFM56-Exportabkommens darin bestand, dass die französische Regierung zustimmte, keine Zölle auf die Einfuhr von US-Flugzeugen in Europa.

CFM International

Nachdem das Exportproblem gelöst war, schloss Snecma die Vereinbarung ab, die de CFM International (CFMI), ein 50-50-Joint-Venture, das für die Herstellung und den Vertrieb des 10-Tonnen-Motors CFM56 verantwortlich wäre. Das Unternehmen wurde 1974 offiziell gegründet. Die beiden Hauptaufgaben von CFMI bestanden darin, das Programm zwischen GE und Snecma zu verwalten und den Motor von einem einzigen Ansprechpartner für den Kunden aus zu vermarkten, zu verkaufen und zu warten. CFMI wurde für die täglichen Entscheidungen des Projekts verantwortlich gemacht, während wichtige Entscheidungen (zB die Entwicklung einer neuen Variante) dem Management von GE und Snecma grünes Licht geben mussten. Der Vorstand von CFMI war zu gleichen Teilen zwischen Snecma und GE (jeweils fünf Mitglieder) aufgeteilt. Es gibt zwei Vizepräsidenten, einen von jedem Unternehmen, die den Präsidenten von CFMI unterstützen. Der Präsident wird normalerweise von Snecma genommen und sitzt in der CFMI-Zentrale bei GE in Cincinnati, Ohio. Die Arbeitsteilung zwischen den beiden Unternehmen übertrug GE die Verantwortung für den Hochdruckverdichter (HPC), den Brenner und die Hochdruckturbine (HPT); Snecma war für den Ventilator, den Niederdruckkompressor (LPC) und die Niederdruckturbine (LPT). Snecma war auch für das anfängliche Engineering der Flugzeugzellenintegration verantwortlich, hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Gondeldesign, und war zunächst für das Getriebe verantwortlich, verlagerte diese Arbeit jedoch an GE, als sich herausstellte, dass es für GE effizienter wäre, dieses Teil zu haben zusammen mit ihren anderen Komponenten.

Entwicklung

Überblick

Die Entwicklungsarbeiten am CFM56 begannen, bevor CFMI offiziell hergestellt wurde. Während die Arbeit reibungslos verlief, führte die internationale Vereinbarung zu einzigartigen Arbeitsbedingungen. Zum Beispiel verfügten beide Unternehmen über Montagelinien, von denen einige Motoren in den USA und andere in Frankreich montiert und getestet wurden. In Frankreich montierte Motoren unterlagen zunächst der strengen Exportvereinbarung, was bedeutete, dass der GE-Kern in den USA gebaut und dann in das Snecma-Werk in Frankreich transportiert wurde, wo er in einem geschlossenen Bereich platziert wurde, in dem selbst der Präsident von Snecma keinen Zutritt hatte . Die Snecma-Komponenten (die vorderen und hinteren Teile des Triebwerks) wurden in den Raum gebracht, GE-Mitarbeiter montierten sie bis zum Kern und dann wurde das zusammengebaute Triebwerk zur Fertigstellung entfernt. Das erste fertiggestellte CFM56-Triebwerk lief erstmals im Juni 1974 bei GE, das zweite im Oktober 1974. Das zweite Triebwerk wurde dann nach Frankreich verschifft und lief dort am 13. Dezember 1974 zum ersten Mal. Diese ersten Triebwerke galten im Gegensatz zu Testmustern als "Produktionshardware" und wurden als CFM56-2 bezeichnet, die erste Variante des CFM56.

Das Triebwerk flog zum ersten Mal im Februar 1977, als es eines von vier Pratt & Whitney JT8D-Triebwerken auf der McDonnell Douglas YC-15 ersetzt, ein Konkurrent im Advanced Medium STOL Transport (AMST)-Wettbewerb der Air Force. CFM56 wurde auf a . montiert Sud Aviation Caravelle im Snecma Flugtestzentrum in Frankreich. Dieser Motor hatte eine etwas andere Konfiguration mit einem langen Bypasskanal und einem gemischten Abgasstrom als ein kurzer Bypasskanal mit einem ungemischten Abgasstrom. Es war das erste mit einem "Schubmanagementsystem"um den Motor zu halten.

Erste Kunden

Nach mehreren Jahren des Testens des Triebwerks sowohl in der Luft als auch am Boden suchte CFMI nach Kunden außerhalb eines möglichen AMST-Vertrags. Hauptziele waren Reengineering-Verträge für die Douglas DC-8 und der Boeing 707 Flugzeuge, einschließlich des dazugehörigen Militärtankers, die KC-135 Stratotanker. Anfänglich gab es wenig Interesse an dem Triebwerk, aber Boeing erkannte, dass der CFM56 eine Lösung für die kommenden Lärmvorschriften sein könnte. Nachdem Boeing 1977 angekündigt hatte, dass eine 707 mit dem CFM56-Triebwerk für Flugerprobungen konfiguriert werden würde, bot Boeing 1978 offiziell die 707-320 mit dem CFM56-Triebwerk als Option an. Die neue Variante wurde als 707-700 aufgeführt. Aufgrund des begrenzten Interesses der Fluggesellschaften an einer umgerüsteten 707 beendete Boeing 1980 das 707-700-Programm ohne Flugzeugverkäufe. Trotz des Mangels an Verkäufen trug die Verfügbarkeit der kommerziellen 707 mit dem CFM56 zur Wettbewerbsfähigkeit des Motors für den KC-135-Umbauvertrag bei.

KC-135R

Der Gewinn des Auftrags zur Umrüstung der KC-135-Tankerflotte für die USAF wäre ein großer Segen für das CFM56-Projekt (mit über 600 Flugzeugen, die für die Umrüstung zur Verfügung stehen), und CFMI verfolgte dieses Ziel aggressiv, sobald es Request for Proposals (RFP ) wurde 1977 angekündigt. Wie andere Aspekte des Programms spielte auch bei diesem Vertrag die internationale Politik eine Rolle. In dem Bemühen, die Chancen des CFM56 gegenüber seinen Konkurrenten, dem Pratt & Whitney TF33 und einem aktualisierten Pratt & Whitney JT8D, zu verbessern, kündigte die französische Regierung 1978 an, ihre 11 KC-135 mit der CFM56 aufzurüsten, und gab ihnen einen der ersten Aufträge für den Motor.

KC-135Rs

Die USAF gab die CFM56 im Januar 1980 als Gewinner des Re-Engine-Vertrags bekannt. Beamte drückten ihre Begeisterung für den Austausch der derzeit in den KC-135A-Flugzeugen eingesetzten Pratt & Whitney J57-Triebwerke aus und nannten sie "... die lautesten, schmutzigsten (und) kraftstoffineffizientesten Triebwerk, das noch fliegt". Das umgebaute Flugzeug erhielt den Namen KC-135R. Der CFM56 brachte dem KC-135 viele Vorteile: Er reduzierte die Startentfernung um bis zu 1.100 m, reduzierte den Gesamttreibstoffverbrauch um 25 %, den Geräuschpegel (24 dB niedriger) wurde deutlich reduziert und die Gesamtlebenszykluskosten wurden reduziert. Angesichts dieser Vorteile entschied sich die US-Marine 1982 für die CFM56-2, um ihre Variante der Boeing 707, die E-6 Mercury, anzutreiben. 1984 wählte die Königliche saudische Luftwaffe das CFM56-2, um ihre E-3 mit Strom zu versorgen. 3 Sentry-Flugzeug (auch bezogen auf die 707-Flugzeugzelle). Die vom CFM56-2 angetriebene E-3 wurde auch zur Standardkonfiguration für von den Briten und Franzosen gekaufte Flugzeuge.

DC-8

DC-8 mit CFM 56-Motoren.

In den späten 1970er Jahren erwogen Fluggesellschaften, ihre veralteten Douglas DC-8-Flugzeuge als Alternative zum Kauf neuerer, leiserer und effizienterer Flugzeuge aufzurüsten. Nach der französischen KC-135-Bestellung im Jahr 1978 wurde die Entscheidung von United Airlines ab April 1979, um 30 ihrer DC-8-61-Flugzeuge mit dem CFM56-2 aufzurüsten, das für die Sicherung der Entwicklung des CFM56 wichtig ist; GE und Snecma waren zwei Wochen von der Freeze-Entwicklung entfernt, wenn dieser Auftrag nicht in Erfüllung gegangen wäre. Diese Entscheidung markierte den ersten kommerziellen (und nicht von der Regierung/Armee) Kauf des Triebwerks, und bald folgten Delta Air Lines und Flying Tiger Line, wodurch die CFM56 sowohl auf dem militärischen als auch auf dem kommerziellen Markt eine feste Grundlage hatte.

Boeing 737

"Eingezoomter" Motor.

Ein gezoomter Blick auf die Vorderseite einer Gondel. Die Lüfterflügel des Motors befinden sich in der Mitte des Bildes. Sie sind von der Gondel umgeben, die in der oberen Hälfte kreisförmig und in der unteren Hälfte abgeflacht ist. Triebwerksaufnahme eines CFM56-3-Triebwerks einer Boeing 737-400-Serie mit nicht-kreisförmigem Design In den frühen 1980er Jahren wählte Boeing den CFM56-3 aus, um nur die Boeing 737-300-Variante anzutreiben. Die 737-Flügel waren näher am Boden als frühere Anwendungen des CFM56, was mehrere Motormodifikationen erforderte. Der Lüfterdurchmesser wurde reduziert, das Bypass-Verhältnis reduziert, und das Getriebe des Triebwerks wurde von der Unterseite des Triebwerks (der 6-Uhr-Position) in die 9-Uhr-Position verschoben, was der Gondel ihre charakteristische Form mit flachem Boden verleiht. Auch der Gesamtschub wurde von 107 auf 89 kN reduziert, hauptsächlich aufgrund der Reduzierung des Bypassverhältnisses.

Kontinuierliche Entwicklung

Tech56 und Tech-Einfügung

Der CFM56 wird 2002 auf der 747 von GE getestet.

1998 startete CFMI das Entwicklungs- und Demonstrationsprogramm "Tech56ein Triebwerk für die neuen Single-Aisle-Flugzeuge zu entwickeln, von denen erwartet wird, dass sie Airbus und Boeing gebaut würde. Das Programm zielte darauf ab, eine Vielzahl neuer Technologien für den theoretischen zukünftigen Motor zu entwickeln, nicht unbedingt eine völlig neue Konstruktion. Als klar wurde, dass Boeing und Airbus kein völlig neues Flugzeug bauen würden, um die 737 und die A320 zu ersetzen, beschloss CFMI, einige dieser Tech56-Technologien auf das CFM56 in Form des "Technisches EinfügenProgramm, das sich auf drei Bereiche konzentrierte: Kraftstoffeffizienz, Wartungskosten und Emissionen Das 2004 eingeführte Paket umfasste neu konstruierte Hochdruckverdichterschaufeln, eine verbesserte Brennkammer und verbesserte Hochdruck- und Niederdruckturbinenkomponenten, was zu einem besseren Kraftstoff führte Effizienz und geringere Emissionen von Lachgas (NOx). Die neuen Komponenten reduzierten auch den Motorverschleiß und reduzierten die Wartungskosten um ca. 5 %. Die Triebwerke wurden 2007 in Betrieb genommen und alle neuen CFM56-5B und CFM56-7B Triebwerke werden mit den Tech Insertion Komponenten gebaut. CFMI bietet die Komponenten auch als Upgrade-Kit für bestehende Motoren an.

CFM56-7B "Evolution"

Im Jahr 2009 kündigte CFMI das neueste Upgrade des CFM56-Motors an, den "CFM56-7B Evolution" oder CFM56-7BE. Dieses Upgrade, das mit Verbesserungen an Boeings 737 Next Generation angekündigt wurde, verbessert die Hoch- und Niederdruckturbinen mit einer besseren Leistung. Aerodynamik und verbessert auch die Motorkühlung und zielt darauf ab, die Gesamtzahl der Teile zu reduzieren. CFMI erwartete, dass die Änderungen zu einer Reduzierung der Wartungskosten um 4 % und einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs um 1 % führen würden (2 % Verbesserung einschließlich der Änderungen an der Flugzeugzelle für die neue 737); Flug- und Bodentests, die im Mai 2010 abgeschlossen wurden, zeigten, dass die Verbesserung des Treibstoffverbrauchs mit 1,6 % besser ausfiel als erwartet. Nach 450 Teststunden wurde der Motor CFM56-7BE am 30. Juli 2010 freigegeben. FAA und EASA zertifiziert und ab Mitte 2011 ausgeliefert.

Der CFM56-5B/3 PIP-Motor (Performance Improvement Package) enthält diese neuen Technologien und Hardwareänderungen, um den Kraftstoffverbrauch und die Wartungskosten zu senken. Airbus A320's würde diese Motorversion ab Ende 2011 verwenden.

SPRUNG

Der LEAP ist ein neues Motordesign, das auf der CFM56-Serie basiert und diese ersetzen soll, mit 16% Effizienzeinsparungen durch die Verwendung von mehr Verbundwerkstoffen und dem Erreichen höherer Bypass-Verhältnisse von mehr als 10:1. LEAP wurde 2016 in Dienst gestellt.

Betriebshistorie

Mit Stand Juni 2016 ist der CFM56 der am weitesten verbreitete High-Bypass-Turbofan mit mehr als 800 Millionen Flugstunden aus dem Triebwerk und mit einer Million Flugstunden alle acht Tage wird er bis 2020 eine Milliarde Flugstunden erreichen. Es hat mehr als 550 Betreiber und mehr als 2.400 Düsenflugzeuge mit CFM56-Antrieb sind zu jeder Zeit in der Luft. Es ist bekannt für seine Zuverlässigkeit: Die durchschnittliche Zeit auf dem Flügel beträgt für einen ersten Ladenbesuch 30.000 Stunden, der aktuelle Flottenrekord liegt bei 50.000 Stunden.

Bis Juli 2016 wurden 30.000 Motoren gebaut: 9.860 CFM56-5-Motoren für die for Airbus A320neo und A340-200/300 und über 17.300 CFM56-3/-7B-Triebwerke für die Boeing 737 und 737NG. Im Juli 2016 hatte CFM 3.000 Triebwerke im Rückstand.

Lufthansa, Erstkunde des A340 mit CFM56-5C-Antrieb, verfügt über ein Triebwerk mit mehr als 100.000 Flugstunden, das am 16. November 1993 in den kommerziellen Dienst ging und seitdem viermal überholt wurde. Im Jahr 2016 lieferte CFM 1.665 CFM56 aus und verbuchte 876 Bestellungen, es ist geplant, CFM56-Ersatzteile bis 2045 zu produzieren.

Bis Oktober 2017 hatte CFM mehr als 31.000 Triebwerke geliefert und 24.000 waren bei 560 Betreibern im Einsatz und erreichten 500 Millionen Flugzyklen und 900 Millionen Flugstunden, darunter mehr als 170 Millionen Zyklen und 300 Millionen Stunden seit 1998 für die -7B der B737NG und mehr 100 Millionen Zyklen und 180 Millionen Stunden für die -5B des A320ceo seit 1996. Bis Juni 2018 wurden 32.645 ausgeliefert. Die starke Nachfrage wird die Produktion ab 2019 bis 2020 verlängern.

Die Temperatur der Abgastemperatur verschlechtert sich mit dem Gebrauch, ein oder zwei Besuche zur Wiederherstellung der Leistung.

Bis Juni 2019 hatte die CFM56-Flotte eine Milliarde Triebwerksflugstunden (fast 115.000 Jahre) überschritten und mehr als 35 Milliarden Menschen beschäftigt, mehr als acht Millionen Mal auf der ganzen Welt.

Die CFM56-Produktion endet mit der Auslieferung des letzten 737NG-Triebwerks im Jahr 2019 und des letzten A320ceo-Triebwerks im Mai 2020. Die Produktion für Militär-737- und Ersatztriebwerke wird auf niedrigem Niveau fortgesetzt und etwa 2024 abgeschlossen sein.

Design

Überblick

Das CFM56 ist ein Turbofan-Triebwerk mit hohem Bypass (der größte Teil der Fan-beschleunigten Luft umgeht den Kern des Triebwerks und wird aus dem Fan-Gehäuse ausgestoßen) mit mehreren Varianten mit Bypass-Verhältnissen von 5:1 bis 6:1 150 kN Schub. Die Varianten teilen ein gemeinsames Design, die Details unterscheiden sich jedoch. Der CFM56 ist ein Zweiwellen- (oder Zwei-Spulen-)Motor, dh es gibt zwei rotierende Wellen, eine unter Hochdruck und eine unter Niederdruck. Jede wird von einer eigenen Turbinensektion (der Hochdruck- bzw. der Niederdruckturbine) angetrieben. Der Fan und der Booster (Niederdruckverdichter) entwickelten sich über die verschiedenen Iterationen des Triebwerks sowie der Verdichter-, Verbrennungs- und Turbinenabschnitte.

Brenner

Die meisten Varianten des CFM56 verfügen über einen einzelnen Ringbrenner. Ein Ringbrenner ist ein Ring, bei dem Brennstoff in den Luftstrom "eingespritzt" und gezündet wird, wodurch der Druck und die Temperatur des Stroms erhöht werden. Dies steht im Gegensatz zu einem Dosenbrenner, bei dem jede Brennkammer getrennt ist, und einer kanannenförmigen Verbrennung, die eine Mischung aus beiden ist. Die Kraftstoffeinspritzung wird durch a controlled gesteuert Hydromechanische Einheit (HMU), gebaut von Honeywell. Die HMU steuert die Kraftstoffmenge, die dem Motor über a . zugeführt wird Elektrohydraulisch Servoventil, das wiederum ein Kraftstoffdosierventil ansteuert, das Informationen an die digitale Motorsteuerung mit voller Autorität (FADEC) liefert.

Der Brenner.

1989 begann CFMI mit dem Bau eines neuen Doppelringbrenners. Statt nur einer Brennzone verfügt der Doppelringbrenner über eine zweite Brennzone, die bei hohen Schubkräften eingesetzt wird. Dieses Design reduziert die Emissionen von beiden Lachgas (NOx) wie Kohlendioxid (CO2). Der erste CFM56-Motor mit dem Doppelringbrenner wurde 1995 in Dienst gestellt und der Brenner wird bei den Varianten CFM56-5B und CFM56-7B mit dem Suffix "/2" auf den Typenschildern verwendet.

GE begann mit der Entwicklung und Erprobung eines neuen Brennertyps, dem Doppelringförmiger Vormischwirbel, oder "TAPS". Diese Konstruktion ähnelt dem Doppelringbrenner darin, dass sie zwei Verbrennungszonen hat; Dieser Brenner "verwirbelt" die Strömung und erzeugt ein ideales Brennstoff-Luft-Gemisch. Dieser Unterschied ermöglicht es dem Brenner, viel weniger NOx zu erzeugen als andere Brenner. Tests an einem CFM56-7B-Motor ergaben eine Verbesserung von 46 % gegenüber Einzelringbrennern und 22 % gegenüber Doppelringbrennern. Die für TAPS entwickelten Analysewerkzeuge wurden auch verwendet, um andere Brenner zu verbessern, insbesondere die Einzelringbrenner in einigen CFM56-5B- und -7B-Motoren.

Kompressor

Der Kompressor.

Der Hochdruckkompressor (HPC), der im Zentrum der ursprünglichen Exportkontroverse stand, verfügt in allen Varianten des CFM56 über neun Stufen. Die Verdichterstufen wurden auf Basis des GE1/9-Kerns von GE (nämlich eine Konstruktion mit einer Turbine und neun Verdichtern) in einem kompakten Kernrotor entwickelt. Die kleine Spannweite des Kompressorradius bedeutete, dass das gesamte Triebwerk leichter und kleiner werden konnte, da die Zubehörteile des Systems (Lager, Ölsysteme) mit dem Hauptkraftstoffsystem, durch das der Kerosinfluss fließt, zusammengeführt werden konnten.

Mit der Weiterentwicklung des Designs verbesserte sich das HPC-Design durch ein besseres aerodynamisches Design. Als Teil des Tech-56-Verbesserungsprogramms hat CFMI das neue CFM-56-Modell mit sechsstufigen Hochdruckverdichterstufen (Scheiben, die das Verdichtersystem bilden) getestet, um die gleichen Druckverhältnisse (Druckverstärkung 30) ähnlich zu liefern zum alten neunstufigen Verdichterdesign. Der neue ersetzte den alten nicht vollständig, bot aber im Rahmen ihres Managementplans "Tech Insertion" aus dem Jahr 2007 ein Upgrade in HPC dank verbesserter Blattdynamik.

Auspuff

CFMI testete zu Beginn der Entwicklung sowohl gemischte als auch ungemischte Abgaskonstruktionen; die meisten Varianten des Motors haben eine unvermischte Abgasdüse. Nur der für den Airbus A340 konzipierte Hochleistungs-CFM56-5C verfügt über eine gemischte Abgasdüse.

GE und Snecma testeten auch die Wirksamkeit von Chevrons bei der Reduzierung von Motorgeräuschen. Nach der Untersuchung der Konfigurationen im Windkanal entschied sich CFMI, die Chevrons in der Kernauspuffmündung zu testen. Die Chevrons reduzierten das Motorgeräusch um 1,3 beobachtete DB beim Start und werden nun optional mit dem CFM56 für den Airbus A321 angeboten.

Lüfter und Booster

Der Lüfter und Booster.

Der CFM56 hat einen einstufigen Lüfter und die meisten Varianten haben einen dreistufigen Booster auf der Niederdruckwelle, mit vier Stufen in den Varianten -5B und -5C. Der Booster wird auch als „Niederdruckkompressor“ (LPC) bezeichnet, da er auf der Niederdruckwelle sitzt und den Strom zunächst verdichtet, bevor er den Hochdruckkompressor erreicht. Die ursprüngliche CFM56-2-Variante hatte 44 Spitzenkappen-Lüfterblätter, obwohl die Anzahl der Lüfterblätter in späteren Varianten mit der Weiterentwicklung der Riemenblatttechnologie auf 22 Blätter in der neuesten Variante, dem CFM56-7, reduziert wurde. Der CFM56-Lüfter hat Schwalbenschwanz-Lüfterblätter, die es ermöglichen, sie auszutauschen, ohne den gesamten Motor zu entfernen, und GE/Snecma behaupten, dass der CFM56 der erste Motor mit dieser Fähigkeit war. Diese Montagemethode ist nützlich, wenn nur wenige Lüfterflügel repariert oder ersetzt werden müssen, wie z. B. nach Vogelschlag. Der Lüfterdurchmesser variiert mit den verschiedenen Modellen des CFM56 und diese Änderung wirkt sich direkt auf die Motorleistung aus. Zum Beispiel dreht sich die Niederdruckwelle bei den Modellen CFM56-2 und CFM56-3 mit der gleichen Geschwindigkeit; der Lüfterdurchmesser ist bei -3 kleiner, was die Spitzengeschwindigkeit der Lüfterblätter verringert. Die niedrigere Drehzahl ermöglicht einen effizienteren Lauf der Lüfterblätter (in diesem Fall 5,5 % mehr), wodurch der Gesamtkraftstoffverbrauch des Triebwerks erhöht wird (und der spezifische Kraftstoffverbrauch um fast 3 % verbessert wird).

Schubumkehrer

Beim CFM56-5 sind Drehtür-Schubumkehrer installiert. Geräuschreduzierende Chevrons sind auch am Heck des Motors zu sehen.

Das CFM56 wurde entwickelt, um mehrere Schubumkehrsysteme zu unterstützen, die helfen, das Flugzeug nach der Landung zu verlangsamen und zu stoppen. Die für die Boeing 737, die CFM56-3 und die CFM56-7 gebauten Varianten verwenden einen kaskadenartigen Schubumkehrer. Diese Art von Schubumkehrer besteht aus Hülsen, die nach hinten gleiten, um maschenartige Kaskaden und blockierende Türen freizugeben, die den Bypass-Luftstrom blockieren. Die blockierte Bypassluft wird durch die Kaskaden gedrückt, wodurch der Triebwerksschub reduziert und das Flugzeug verlangsamt wird.

Der CFM56 unterstützt auch Schubumkehrer mit einer Schwingtür. Dieser Typ wird in den CFM56-5-Triebwerken verwendet, die viele Airbus-Flugzeuge antreiben. Sie funktionieren, indem sie eine Tür betätigen, die nach unten in den Bypasskanal schwenkt, die Bypassluft blockiert und die Strömung nach außen umlenkt, wodurch der umgekehrte Schub erzeugt wird.

Turbine

Die Kühlluftkanäle der Leitschaufeln umgeben die schillernde Hülle einer CFM56-7B26-Turbine.

Alle Varianten des CFM56 verfügen über eine einstufige Hochdruckturbine (HPT). In einigen Varianten sind die HPT-Schaufeln „gewachsen“, wodurch sie sehr stark und kriechbeständig sind. Die Niederdruckturbine (LPT) hat bei den meisten Motorvarianten vier Stufen, die CFM56-5C hat jedoch eine fünfstufige LPT. Diese Änderung wurde vorgenommen, um bei dieser Variante den größeren Lüfter anzutreiben. Während des Tech56-Programms wurden Verbesserungen am Turbinenabschnitt untersucht, und eine Entwicklung war eine aerodynamisch optimierte Niederdruckturbinenschaufelkonstruktion, die 20 % weniger Schaufeln für die gesamte Niederdruckturbine verwendet hätte und Gewicht sparte. Einige dieser Tech56-Verbesserungen fanden ihren Weg in das Tech Insertion-Paket, in dem der Turbinenteil aktualisiert wurde. Im Upgrade "Evolution" wurde die Turbinensektion noch einmal aktualisiert.

Die Hochdruckturbinenstufen des CFM56 werden intern durch Luft aus dem Hochdruckverdichter gekühlt. Die Luft strömt durch die internen Kanäle in jedem Blatt und wird an den Vorder- und Hinterkanten ausgestoßen.

Varianten

Das CFM56-2

CFM56-2 Serie

Die CFM56-2-Serie ist die ursprüngliche Variante des CFM56. Es wird am häufigsten in militärischen Anwendungen verwendet, wo es als F108 bekannt ist; insbesondere in der KC-135, der E-6 Mercury und einigen E-3 Sentry-Flugzeugen. Der CFM56-2 besteht aus einem einstufigen 44-Blatt-Fan, einem dreistufigen ND-Verdichter, der von einer vierstufigen ND-Turbine angetrieben wird, und einem neunstufigen HD-Verdichter, der von einer einstufigen HD-Turbine angetrieben wird. Der Brenner ist ringförmig.

Ein Triebwerk der Serie CFM56-3, das auf einer Boeing 737-500 montiert ist, wobei die Gondel unten an der Einlasslippe abgeflacht ist.

CFM56-3 Serie

Das erste Derivat der CFM56-Serie, der CFM56-3, wurde für die Boeing (737-300/-400/-500) mit statischen Schubraten von 18.500 bis 23.500 lbf (82,3 bis 105 kN) entwickelt. Der -3 Motor ist ein "abgeschnittener Lüfter"-Derivat des -2 und hat einen kleineren Lüfterdurchmesser von 1,5 m, behält jedoch das ursprüngliche Basismotorlayout bei. Der neue Lüfter wurde hauptsächlich vom CF6-80 Turbofan von GE und nicht vom CFM56-2 abgeleitet, und der Booster wurde neu gestaltet, um dem neuen Lüfter zu entsprechen. Eine große Herausforderung für diese Baureihe war die Bodenfreiheit des Flügelmotors. Dit werd verholpen door de diameter van de inlaatventilator te verkleinen en de versnellingsbak en andere accessoires van onder de motor naar de zijkanten te verplaatsen. De resulterende afgeplatte gondelbodem en inlaatlip leverden het kenmerkende uiterlijk van de Boeing 737 met CFM56-motoren op.

CFM56-4-serie

De CFM56-4-serie was een voorgestelde verbeterde versie van de CFM56-2, ontworpen voor de Airbus A320-vliegtuigfamilie. Concurrerend met de RJ500-motor die werd ontwikkeld door Rolls-Royce, was de 4-serie ontworpen om 110 kN te produceren en zou hij een nieuwe 1,73 m ventilator krijgen, een nieuwe lagedrukcompressor en een volledige autoriteit bevatten digitale motorcontroller (FADEC). Kort nadat het upgradeproject in 1984 was gestart, boden International Aero Engines hun nieuwe V2500-motor voor de A320 aan. CFMI realiseerde zich dat de CFM56-4 niet gunstig te vergelijken was met de nieuwe motor en schrapte het project om aan de CFM56-5-serie te gaan werken.

CFM56-5-serie

CFM56-5B op een Airbus A319.

De CFM56-5-serie is ontworpen voor de Airbus A319 en heeft een zeer sterke stuwkracht van tussen de 97,9 en 151 kN. Het heeft drie verschillende subvarianten; de CFM56-5A, CFM56-5B en CFM56-5C, en verschilt van zijn Boeing 737-uitgeruste neven door een FADEC te hebben en verdere aerodynamische ontwerpverbeteringen op te nemen.

CFM56-5A-serie

De CFM56-5A-serie is de initiële CFM56-5-serie, ontworpen om de Airbus A320-familie op korte tot middellange afstand van stroom te voorzien. Afgeleid van de CFM56-2- en CFM56-3-families, produceert de -5A-serie stuwkracht tussen 98 kN en 118 kN. Aerodynamische verbeteringen zoals een bijgewerkte ventilator, lagedrukcompressor, hogedrukcompressor en brander maken deze variant 10 tot 11% zuiniger dan zijn voorgangers.

CFM56-5B-serie

Vooraanzicht van een A319-112 CFM56-5B6 met verwijderde ventilator.

Een verbetering van de CFM56-5A-serie, oorspronkelijk ontworpen om de A321 van stroom te voorzien. Met een stuwkrachtbereik tussen 98 kN en 147 kN kan hij elk model in de A320-familie (A318 / A319 / A320 / A321) aandrijven en heeft hij de CFM56-5A-serie vervangen. Een van de veranderingen ten opzichte van de CFM56-5A is de optie van een dubbel-ringvormige verbrandingsmotor die de uitstoot vermindert (met name NOx), een nieuwe ventilator in een langere ventilatorbehuizing en een nieuwe lagedrukcompressor met een vierde trap (vanaf drie in eerdere varianten). Het is de meest geleverde motor van Airbus.

CFM56-5C-serie

Twee van de vier CFM56-5C's geïnstalleerd op een Swiss Airbus A340-300.

Met een stuwkracht tussen 139 kN en 151 kN is de CFM56-5C-serie de krachtigste van de CFM56-familie. Het drijft de A340-200- en -300-vliegtuigen aan met lange afstand van Airbus en werd in 1993 in gebruik genomen. De belangrijkste veranderingen zijn een grotere ventilator, een vijfde lagedrukturbinetrap en dezelfde viertraps lagedrukcompressor die te vinden is in de -5B variant. In tegenstelling tot elke andere variant van de CFM56, heeft de 5C een gemengd uitlaatmondstuk, dat een iets hogere efficiëntie biedt.

CFM56-7-serie

CFM-7 op een 737.

De CFM56-7 draaide voor het eerst op 21 april 1995. Met een stuwkrachtbereik van 87–121 kN drijft hij de Boeing 737-600 / -700 / -800 / -900 aan; vergeleken met de CFM56-3 heeft hij een grotere duurzaamheid, 8% verbetering van het brandstofverbruik en 15% lagere onderhoudskosten. Verbeteringen zijn te danken aan de 61-inch titanium brede koordventilator, 3D aerodynamica ontworpen nieuwe kern en lagedruk turbine met eenkristal hogedruk turbine en Full Authority Digital Engine Control (FADEC). Ventilatorbladen zijn teruggebracht van 36 (CFM56-5) tot 24 en het bevat functies van de CFM56-5B, zoals een dubbel-ringvormige brander als optie. Minder dan twee jaar na de ingebruikname ontving de Next-Generation 737 180 minuten Extended Range Twin Engine Operations (ETOPS) -certificering van de Amerikaanse Federal Aviation Administration (FAA). Het voedt ook de Boeing 737 militaire versies: Airborne Early Warning & Control, C-40 Clipper transport en P-8 Poseidon Maritime Aircraft.

Betrouwbaarheid

De CFM56 heeft om de 333.333 uur 1 incident. De recordtijd op de vleugel vóór het eerste winkelbezoek was 30.000 uur in 1996, tot 40.729 uur in 2003 en 50.000 uur in 2016. Er zijn verschillende motorstoringen geweest in de vroege dienst van de CFM56-familie, die ernstig genoeg waren om de vloot te aarden of om aspecten van de motor opnieuw te ontwerpen. De motoren hebben ook periodiek geleden onder stuwkracht-instabiliteitsgebeurtenissen die voorlopig zijn terug te voeren op de hydromechanische eenheid van Honeywell.

"Inslikken" van regen en hagel

Er zijn verschillende geregistreerde incidenten van CFM56-motoren die uitgevlamd waren bij zware regen en / of hagel, te beginnen vroeg in de carrière van de CFM56. In 1987 deed zich een dubbele vlam voor onder hagelomstandigheden (de piloten wisten de motoren opnieuw aan te steken), gevolgd door het incident met de TACA-vlucht 110 in 1988. Beide CFM56-motoren op de TACA 737 vlamden uit tijdens hagel en hevige regen, en de bemanning werd gedwongen om zonder motoren te landen op een met gras begroeide dijk bij New Orleans, Louisiana. CFMI heeft de motoren aangepast door een sensor toe te voegen om de brander onder deze omstandigheden continu te laten ontbranden.

In 2002 moest Garuda Indonesia-vlucht 421 in een rivier landen als gevolg van door hagel veroorzaakte uitgevlamde motor, waarbij een stewardess werd gedood en tientallen passagiers gewond raakten. Voorafgaand aan dit ongeval waren er verschillende andere incidenten van enkele of dubbele uitgevlamde motoren als gevolg van deze weersomstandigheden. Na drie incidenten tot en met 1998 heeft CFMI aanpassingen aan de motor aangebracht om de manier waarop de motor omging met hagelopname te verbeteren. De belangrijkste veranderingen waren onder meer een aanpassing van de ventilator / boostersplitter (waardoor het moeilijker wordt om hagel in te nemen door de kern van de motor) en het gebruik van een elliptische, in plaats van een conische, spinner bij de inlaat. Deze wijzigingen hebben het ongeval van 2002 niet voorkomen en de onderzoekscommissie heeft geconstateerd dat de piloten niet de juiste procedures hebben gevolgd om te proberen de motor opnieuw op te starten, wat heeft bijgedragen tot het eindresultaat. Er werden aanbevelingen gedaan om piloten beter voor te lichten over hoe ze met deze omstandigheden moeten omgaan, en om de FAA-regen- en hageltestprocedures opnieuw te bekijken. Er werden geen verdere motorwijzigingen aanbevolen.

Ventilatorblad defect

Een probleem dat tot ongevallen met de CFM56-3C-motor leidde, was het falen van ventilatorbladen. Deze manier van falen leidde tot de vliegramp in Kegworth in 1989, waarbij 47 mensen omkwamen en er nog 74 gewond raakten. Nadat het ventilatorblad defect was, hebben de piloten per ongeluk de verkeerde motor uitgeschakeld, waardoor de beschadigde motor volledig faalde bij het inschakelen voor de laatste nadering. Na het ongeval in Kegworth leden CFM56-motoren op een Dana-Air 737-400 en een British Midland 737-400 onder vergelijkbare omstandigheden aan defecten aan de ventilatorbladen; geen van beide incidenten resulteerde in een ongeval of letsel. Na het tweede incident werd de 737-400-vloot aan de grond gehouden. Destijds was het niet verplicht om nieuwe varianten van bestaande motoren te testen en de certificeringstests brachten geen trillingsmodi aan het licht die de ventilator ervoer tijdens de regelmatig uitgevoerde power climbs op grote hoogte. Uit analyse bleek dat de ventilator werd blootgesteld aan hoge cyclische vermoeidheidsspanningen die erger waren dan verwacht en ook ernstiger waren dan getest voor certificering; door deze hogere spanningen brak het mes. Minder dan een maand na de aarding mocht de vloot de werkzaamheden hervatten zodra de ventilatorbladen en ventilatorschijven waren vervangen en de elektronische motorbediening was aangepast om de maximale stuwkracht van de motor te verlagen van 105 kN naar 98 kN. De opnieuw ontworpen ventilatorbladen zijn geïnstalleerd op alle CFM56-3C1- en CFM56-3B2-motoren, waaronder meer dan 1.800 motoren die al aan klanten waren geleverd. In augustus 2016 leed Southwest Airlines-vlucht 3472 een Ventilatorblad-storing, maar landde later zonder verder incident. Terwijl het vliegtuig aanzienlijke schade opliep, waren er geen gewonden. Op 17 april 2018 leed vlucht 1380 van Southwest Airlines aan wat lijkt op een defect aan het ventilatorblad, waarbij puin een raam doorboorde. De Boeing 737-700 landde veilig, maar één passagier kwam om het leven en verschillende raakten gewond.

Problemen met brandstof

Luchtvaartmaatschappijen hebben op verschillende punten tijdens de vlucht 32 gebeurtenissen gemeld waarbij sprake was van plotselinge instabiliteit van de stuwkracht, waaronder instellingen voor hoge stuwkracht tijdens klim. Het probleem bestaat al lang. In 1998 meldden twee 737 piloten dat hun motorgas tijdens de vlucht plotseling tot volledige stuwkracht steeg. Een zeer recent onderzoek heeft geleid tot de voorlopige conclusie dat het probleem zijn oorsprong vindt in de hydromechanische eenheid en mogelijk een onaanvaardbaar niveau van brandstofverontreiniging (met water of deeltjes, inclusief biologisch afbreekbaar materiaal dat vaste stoffen in de brandstof veroorzaakt) of overmatig gebruik van biociden om bacteriegroei te verminderen. Boeing vertelde GE Aviation Week en Space Technology dat CFM International haar FADEC-software had herzien. De nieuwe software "..." vermindert de duur en mate van stuwkracht-instabiliteitsgebeurtenissen "door de brandstofbewakingsklep (FMV) en de EHSV (elektrohydraulische servoklep) te laten draaien om de EHSV-spoel te reinigen." Deze softwarefix is niet bedoeld als definitieve oplossing voor het probleem; CFM beweerde dat zij na deze wijziging geen verdere rapporten heeft ontvangen.

Vliegtuigen met een CFM56-motor

• Airbus A320 familie
  • Airbus A318
• Airbus A340
• Boeing 707-700 (Alleen prototype)
• Boeing 737
• Boeing C-40 Clipper
• Boeing P-8 Poseidon
• Boeing Business Jet
• Boeing E-3D Sentry
• Boeing E-6 Mercury
• Boeing KC-135R Stratotanker
  • Boeing RC-135
• Douglas DC-8