Pratt & Whitney PW1000G

Datei:ILA Berlin 2012 PD 143.JPG

Schnittmodell eines Pratt & Whitney PW1000G

Datei:Boeing 747SP-J6 Pratt & Whitney AN2732961.jpg

Testflug einer Boeing 747 mit einem PW1500G-Triebwerk im Testbetrieb (#2, linke Tragfläche innen)

Das Pratt & Whitney PW1000G PurePower ist ein Getriebefantriebwerk des US-amerikanischen Triebwerkherstellers Pratt & Whitney und wird von diesem auch unter der Bezeichnung GTF engine (von geared turbofan) geführt.<ref>Commercial Engines. In: Pratt & Whitney. Abgerufen am 20. März 2021 (). </ref>

Bezeichnung

Das Triebwerk kommt zum Beispiel als PW1217G beim Mitsubishi Regional Jet, als PW1524G beim Airbus A220 als PW1424G bei der Irkut MC-21 und als PW1124G bei der A320-Flugzeugfamilie – seit 2016 als A320neo (New Engine Option) – zum Einsatz.

Dabei bezieht sich die erste Ziffer auf die Baureihe und die zweite Ziffer auf den jeweiligen Kunden, wobei 0 für Boeing, 1 für Airbus, 2 für Mitsubishi, 4 für Irkut, 5 für Bombardier sowie 7 und 9 für Embraer steht. Die letzten beiden Ziffern geben den Schub jeweils in 1000 lbf an.<ref>Flug Revue Oktober 2010, S. 102, Start frei für das PW1524G</ref>

Anders als bei konventionellen Turbofantriebwerken ist beim PW1000G ein 3:1 untersetztes Planetengetriebe zwischen Niederdruckturbine und Fan eingebaut. Deshalb kann der Fan langsamer laufen und einen größeren Durchmesser haben bei schneller laufender Niederdruckturbine. Auf diese Weise erreichen beide Module bessere Leistungswerte, Verbrauch und Geräuschpegel werden reduziert.

Geschichte

Datei:PW1000G (GearedTurbofan) MTU-Museum 20231112 04w.jpg

Teile des PW1000G, hergestellt von MTU

Datei:CS100-FTV1-TO.jpg
Erstflug der Bombardier CS100

Die Entwicklung des PW1000G geht bis in die Mitte der 1980er Jahre zurück, als Pratt & Whitney zusammen mit der Allison Engine Company das 578-DX testete, welches jedoch aufgrund von technischen Schwierigkeiten nie zu Ende entwickelt wurde. Es folgten 1992 bzw. 2001 wieder Getriebefans (der Advanced Ducted Prop bzw. Advanced Technology Fan Integrator) mit 236 kN bzw. 256 kN Schub als Triebwerksprototypen, die jedoch ebenfalls beide nie in Serie gingen.

2005 starteten dann die Tests des noch mit dem Kerntriebwerk der Pratt & Whitney PW6000 ausgestatteten Vorläufer des PW1000G. 2007 erfolgten dann die ersten Bodentests und 2008 die ersten Flugtests an einer 747SP und einem A340. Bemerkenswert ist der bei diesen Tests sichtbar gewordene Einsatz einer variablen Düse, die den Fan auf der Startbahn und bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten entlastet und den Vortriebswirkungsgrad des Triebwerks verbessert.

In Zusammenarbeit mit MTU Aero Engines wurde für das PW1000G ein neues Kerntriebwerk (Hochdruckkompressor, Brennkammer und Hochdruckturbine) entwickelt. Die detaillierte Entwicklungsphase der Serientriebwerke startete im Juli 2009. Ab Oktober 2010 lief das Triebwerk als PW1524G auf dem Prüfstand,<ref>Mavis Toh: Pratt & Whitney geared PW1524G testing underway. In: flightglobal.com. 29. September 2010, abgerufen am 15. Februar 2012 (). </ref> im Mai 2011 folgte das PW1217G. Die Flugerprobung des PW1524G an einer Boeing 747SP begann im Juni 2011, im Januar 2013 wurden die Zulassungstests erfolgreich abgeschlossen.<ref>Tom Zaitsev: P&W poised for certification of CSeries engine. In: flightglobal.com. 31. Januar 2013, abgerufen am 3. Januar 2015 (). </ref> Der erste Einsatz des GTF erfolgte 2013 am Bombardier CS100.<ref>Bombardier CSeries absolviert Erstflug. In: airliners.de. 16. September 2013, abgerufen am 3. Januar 2015. </ref>

Im Dezember 2010 gab Airbus bekannt, die A320neo mit moderneren Triebwerken auszurüsten. Den Kunden werden das PW1100G<ref>Katy Padgett, Jeff Jurgensmier: Airbus Offers A320neo with Pratt & Whitney PurePower® PW1100G Engine. (PDF, 44 KB) In: purepowerengine.com. Pratt & Whitney, 1. Dezember 2010, ehemals im Vorlage:IconExternal (nicht mehr online verfügbar); abgerufen am 15. Februar 2012 ().@1@2Vorlage:Toter Link/purepowerengine.com (Seite nicht mehr abrufbar. Suche im Internet Archive )Vorlage:Toter Link/archivebot </ref> und das CFM International LEAP angeboten.
Die ersten Prototypen des Mittelstreckenverkehrsflugzeugs MC-21 des russischen Herstellers Irkut waren mit einer leistungsgesteigerten Variante des PW1000G ausgerüstet, die ersten Serienflugzeuge sollten ebenfalls mit diesem Triebwerk ausgerüstet werden.<ref>Die erste Demonstration des MS-21 mit den Perm PD-14-Motoren wird im Juli nächsten Jahres stattfinden, Kommestant, 15. Oktober 2020</ref> Nach dem russischen Überfall auf die Ukraine sanktionierten die westlichen Staaten, aber auch zahlreiche andere Industrienationen wie Taiwan, Südkorea und Japan die russische Luftfahrt, wodurch Russland gezwungen war, die westlichen Komponenten in der MC-21 zu ersetzen.
Anfang 2013 entschied sich auch die brasilianische Embraer für das PW1000G als Triebwerk für die nächste Generation seiner E-170/190 Jets.<ref>Stephen Trimble: Embraer to revamp E-Jet with geared turbofans, new wings, fly-by-wire. In: flightglobal.com. 8. Januar 2013, abgerufen am 3. Januar 2015 (). </ref>

Schwerwiegende Qualitätsprobleme

Wegen Problemen mit Bauteilen konnten 2016 nur 138 von 200 geplanten Triebwerken ausgeliefert werden. Auch bei der Lebensdauer der bereits in Dienst gestellten Getriebefans gab es Schwierigkeiten. Es zeigte sich, dass die Brennkammer-Auskleidung unter rauen Bedingungen (Hitze, Staub) nicht die erwartete Haltbarkeit aufwies. Zudem gab es vorzeitige Ausfälle von Öl- und Kohlenstoff-Dichtungen. Für beide Teile gab es ein Redesign, das 2017 eingeführt wurde.<ref name="flugrevue.de">FLUG REVUE: Pratt & Whitney liefert zu wenige Getriebefans | FLUG REVUE, abgerufen am 5. März 2018</ref> Im Januar 2018 kam es bei einigen Flugzeugen der A320neo-Familie zur Abschaltung von Triebwerken während des Flugs und Startabbrüchen. Die europäische Flugsicherheitsagentur EASA gab Mitte Februar eine dringliche Lufttüchtigkeitsanweisung heraus, und ein gutes Dutzend Flugzeuge wurde daraufhin stillgelegt. Betroffen waren insgesamt rund 100 Triebwerke der Baureihen PW1127G-JM, PW1127GA-JM, PW1130G-JM, PW1133G-JM und PW1133GA-JM. 43 davon waren an Flugzeugen installiert, 55 an die Airbus-Endmontagelinien geliefert. Sie beinhalteten eine spezielle Dichtung (Knife Edge Seal) an der hinteren Nabe des Hochdruckverdichters. Pratt & Whitney hatte Mitte 2017 eine technische Änderung vorgenommen, die die Haltbarkeit der Abdichtung für das Triebwerk verbessern sollte.<ref name="flugrevue.de2">FLUG REVUE: Neuer Ärger mit PW1100G-JM-Triebwerken im Airbus A320neo | FLUG REVUE, abgerufen am 5. März 2018</ref>

Die Probleme mit den Auslieferungen setzten sich auch 2018 fort, wobei dies laut Herstellerangaben ein neues Problem war, bei dem Piloten vermehrt von übermäßigen Vibrationen berichteten.<ref>cs: Airbus' neues Problem mit den Neo-Motoren. In: airliners.de. 4. September 2018, abgerufen am 4. September 2018. </ref>

Bis Ende Januar 2020 musste Pratt & Whitney sämtliche Motoren des A320neo der indischen Fluggesellschaft Indigo austauschen<ref>India orders IndiGo to replace all Pratt engines on Airbus A320neo planes. In: Reuters. 1. November 2019 (reuters.com [abgerufen am 3. November 2019]). </ref>.

Das seit Ende 2016 verfügbare PW1100G besitzt Schaufeln, deren Vorderkanten mit einem dünnen Titan-Überzug versehen sind, dessen Härte die Kollision mit Vögeln übersteht. Zuerst wurden die neuen Triebwerke in den Airbus A320neo und in der Version PW1500G der Bombardier-Flugzeuge der C-Series eingebaut.<ref>ingenieur.de vom 19. Dezember 2016, Diese Triebwerke überstehen sogar einen Vogelschwarm, abgerufen am 1. November 2020.</ref>

Seit 2023 sorgt die Triebwerksfamilie in der gesamten Luftfahrtbranche für Probleme, weil sie sich als technisch fehleranfällig erwies. Es fehlen auch Ersatzteile, Steuerungs-Chips und andere Komponenten. Die indische Fluggesellschaft Go First musste Anfang Mai 2023 den Flugbetrieb einstellen und Insolvenz anmelden, weil 50 % ihrer Flotte am Boden bleiben musste, und macht dafür die Probleme mit Triebwerken von Pratt & Whitney verantwortlich.<ref>Steffen Fründt, So sorgt Triebwerk PW1000G für höhere Ticketpreise: Hunderte Flugzeuge müssen wegen fehlender Motoren am Boden bleiben. Das treibt erste Airlines inzwischen in die Pleite, In: DIE WELT vom 5. Mai 2923</ref><ref>Indische Go First meldet Insolvenz an und gibt Pratt & Whitney die Schuld. In: airliners.de. 4. Mai 2023, abgerufen am 5. Mai 2023. </ref> Seit Ende März 2024 flog die Lufthansa wohl für längere Zeit nicht mehr zwischen Leipzig und München, Stand September 2025 existiert die Verbindung wieder.<ref>https://www.lufthansa.com/lhg/de/de/o-d/cy-cy/leipzig-halle-muenchen</ref> Der Grund: Dutzende Airbus-Maschinen mussten in die Werkstatt, die Durchlaufzeiten für Reparaturen sind bereits durch Probleme in der Lieferkette viel länger als üblich, was zu einer großen Anzahl von nicht einsatzfähigen Flugzeugen führte.<ref name=":0">Aero International, Nr. 2, Februar 2024, S. 44–46: „Kein Ende in Sicht“</ref> Auch andere Strecken sind betroffen.<ref>Lufthansa pausiert Verbindung zwischen Leipzig und München wegen Triebwerksproblemen. In: Der Spiegel. 19. Januar 2024, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 20. Januar 2024]). </ref>

Im März 2025 standen wegen dieser Triebwerksprobleme immer noch 450 Maschinen am Boden. Analysten berechneten, dass Pratt & Whitney den Fluggesellschaften dadurch fast genau 50 Milliarden Euro an aktivem Betriebskapital entzieht.<ref>effectenspiegel, 27. Februar 2025, S. 28.</ref>

Die Ursache für die Schäden am PW1100G-Triebwerk von Pratt & Whitney liegt in einem Fehler im Herstellungsprozess: Verunreinigungen durch mikroskopisch kleine Keramikpartikel im pulvermetallurgischen Herstellungsprozess beeinträchtigten die Festigkeit der Rotorscheiben. Die Folgen dieses Problems sind enorm: Mindestens 3000 Getriebefan-Motoren müssen in den nächsten Jahren auf Risse untersucht und gegebenenfalls repariert werden. Dies erfordert eine zeitaufwändige Inspektion und führt zu erheblichen Kosten für die Fluggesellschaften und den Triebwerkhersteller.<ref name=":0" />

Weiterentwicklung

Studien für Großraumflugzeuge

Im Juli 2012 gab Pratt & Whitney bekannt, an einer größeren Version PW1095G bzw. PW10100G für Großraumflugzeuge zu arbeiten, das ursprünglich für die Boeing 777-8LX geplant war. Pratt & Whitney zog sich 2013 wegen der zu kurz bemessenen Entwicklungszeit bis zum Start des Programmes aus dem Wettbewerb um die Aufträge für die neuen 777-Triebwerke zurück, hielt aber weiterhin an der Entwicklung fest; Tests im Herbst 2017 verliefen vielversprechend.<ref>Pratt & Whitney Successfully Tests Next-Generation Pure Power® Geared Turbofan™ Technology as Part of FAA Sustainability Program, Pressemitteilung PW, 12. Oktober 2017</ref>

Das Triebwerk soll etwa 445 kN Schub (ca. 100.000 lbf) liefern, das angestrebte Übersetzungsverhältnis liegt bei 4:1 und das Nebenstromverhältnis bei mehr als 15:1.<ref>Stephen Trimble: P&W still working on widebody geared turbofan despite 777X pass. 13. März 2013, abgerufen am 3. Januar 2015 (). </ref>

GTF Advantage

Eine in vielen konstruktiven Details verbesserte Version des Treibwerks, GTF Advantage genannt, bringt einen bis zu 8 % höheren Startschub unter anspruchsvollen Bedingungen (Hot and High) sowie eine niedrigere Wartungsfrequenz. Die Zertifizierung erfolgte im Jahr 2025 mit einem Einsatz an der A320-Reihe 2026; diese Version soll innerhalb von 2 Jahren Produktionsstandard werden.<ref>Was das überarbeitete A320neo-Triebwerk kann. In: aero.de. 2025, abgerufen am 9. April 2026. </ref>

Technische Daten

Datei:Geared Turbofan NT.PNG

Getriebefans mit Fan [1] und Getriebe [2]

Die PW1000G-Familie besteht aus Zweiwellentriebwerken mit einem Fan von 1,42 bis 2,06 m Durchmesser und hohem Nebenstromverhältnis. Sie haben einen zwei- bis dreistufigen Niederdruckverdichter, der von einer dreistufigen Niederdruckturbine angetrieben wird. Der achtstufige Hochdruckverdichter wird von einer zweistufigen Hochdruckturbine angetrieben. Das Getriebesystem wiegt etwa 113 kg. Die Triebwerksgondel wird aus Verbundwerkstoffen gefertigt<ref>Flug Revue April 2009, S. 82–85, Durchbruch für Getriebefan?</ref> und war ursprünglich mit einer während des Fluges im Durchmesser veränderbare Düse versehen, die den Fan beim Langsamflug entlasten sollte (Verschieben der Pumpgrenze) und den Treibstoffverbrauch um bis zu 2 Prozent senken sollte.<ref>Flug Revue September 2011, S. 79, Triebwerksgondel mit variabler Düse</ref> Es zeigte sich aber, dass der Fan auch ohne diese Variabilität einwandfrei arbeitete, daher haben die Serientriebwerke keine variablen Düsen.

Nach Aussagen von Airbus COO John Leahy wird im Vergleich zu CFM's LEAP-X der PW1100G-Antrieb beim A320neo durch den größeren Fandurchmesser trotz des höheren Gondelwiderstands einen um 1,5 Prozent niedrigeren Treibstoffverbrauch erreichen.<ref>Forecast International: Airbus Says Pratt GTF Offers Superior Fuel Burn On A320neo. In: aeroturbopower blog. 9. Februar 2012, abgerufen am 15. Februar 2012 (). </ref>

Kenngröße	PW1100G	PW1400G	PW1500G	PW1900G	PW102XG<ref>Dominic Perry2024-06-14T10:45:00+01:00: Boeing updates X-66A progress as details of PW102XG engines emerge. Abgerufen am 14. Juni 2024 (). </ref>	PW1200G	PW1700G
Flugzeughersteller	Airbus	Irkut	Airbus/Bombardier	Embraer	Boeing	Mitsubishi	Embraer
Flugzeugmuster	A319/A320/ A321 Neo	MC-21	A220-100/-300 (CS100/CS300)	E190-E2	X-66	MRJ70/ MRJ90	E175-E2
Art des Verdichters	Axial-Fan
Art der Turbine	Axial
Art der Brennkammer	Ringbrennkammer
Anzahl der Fan-Stufen	1
Durchmesser Fan-Stufe	2057 mm		1854 mm			1422 mm
Niederdruckverdichterstufen	3					2
Hochdruckverdichterstufen	8
Hochdruckturbinenstufen	2
Niederdruckturbinenstufen	3
Wellenanzahl	2
Triebwerkslänge	3401 mm		3184 mm
Triebwerksdurchmesser	2224 mm		2006 mm
Trockengewicht	2857,6 kg		2177 kg
Schub	107–147 kN		88–109 kN<ref></ref>	98 kN	107 kN	67–76 kN	67 kN
Nebenstromverhältnis	12:1		12:1			9:1
Drehzahl Fan	max. 3.500/min
Drehzahl N1	10.000/min
Drehzahl N2	18.000 – 20.000/min

Die PW1000G-Variante für die russische MC-21 soll ca. 133 kN Schub liefern.<ref>MS-21 wird mit PW1000G angetrieben. In: fliegerweb.com. 12. Dezember 2009, abgerufen am 15. Februar 2012. </ref>

Siehe auch

• Liste von Flugzeugtriebwerken

Weblinks

Datei:Commons-logo.svg

Commons: Pratt & Whitney PW1000G – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• GTF Engine auf der Pratt & Whitney Website (englisch)
• wwwapps.tc.gc.ca Engine Type Certificate PW1500G (englisch), abgerufen am 12. Januar 2015

Belege

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