Виктор Галенко предлагает Вам запомнить сайт «Авиаторы и их друзья»
Вы хотите запомнить сайт «Авиаторы и их друзья»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Все об авиации и не только...

Последнее оружие империи Ямато
Семен Смолкин 21 окт, 17:00
+3 5
Американская армия пересядет на «воздушное такси»
Семен Смолкин 21 окт, 15:35
0 0
Легкую коммерческую ракету Vector-R запустят с космодрома MARS
Семен Смолкин 21 окт, 15:18
+2 2
Этот день в авиации. 21 октября
Семен Смолкин 21 окт, 15:11
+3 3
И летели наземь "Цеппелины"...
Семен Смолкин 21 окт, 11:13
+5 2
В Ростове создадут замену сверхмощному вертолету Ми-26
Семен Смолкин 20 окт, 14:21
+3 1

Люди

77414 пользователям нравится сайт aviator.guru

Турбовентиляторные двигатели ещё покрутятся

развернуть

Турбовентиляторные двигатели ещё покрутятся

Несмотря на общественный запрос на более эффективные и экологически чистые двигатели — и моду на разработки гибридной и электрической тяги, турбовентиляторных «старичков» списывать со счетов ещё очень рано.

За всю историю коммерческой авиации реактивные силовые установки перешли с 20% до 40% общего КПД, и в сообществе разработчиков есть понимание, что планка в 60% вполне может быть взята.

Как обычно, по мере повышения эффективности работы самолёта — двигателя и планера, — каждый новый шаг вперёд становится сложнее.

Термодинамическая эффективность масштабируется с размером двигателя. Большие двигатели эффективнее зачастую потому, что приводят более крупные самолёты, которые — в свою очередь — являются более эффективными. Но чтобы увеличивать эффективность самолёта при его неизменных размерах, нужно уменьшать двигатель. А уменьшение силовой установки снижает её эффективность — в этом и есть сейчас наш главный вызов.

Алан Эпстейн (Alan Epstein), вице-президент по технологиям и окружающей среде Pratt & Whitney, выступление на форуме Американского института аэронавтики и астронавтики (American Institute of Aeronautics and Astronautics) в Атланте

Основные тезисы эволюции турбовентиляторных двигателей

  • Увеличение операционной эффективности на 15-20% считается вполне доступным.
  • Оставшийся потенциал модернизации турбовентиляторных двигателей эквивалентен их эволюции за предыдущие 60 лет.
  • Pratt & Whitney идёт по пути использования редукторного привода: вентилятор отделён им от компрессора низкого давления и турбины, и каждый из модулей работает на оптимальной скорости. Вентилятор — медленнее, компрессор низкого давления и турбина — с большими оборотами.
  • Safran тестирует открытый ротор.
  • GE Avaition фокусируется на термодинамических улучшениях и пересчитывает циклы.
  • Rolls-Royce повышает коэффициент компрессии — целевой показатель 60:1 — и тоже использует редуктор, уменьшая с его помощью турбину и компрессор.

Pratt & Whitney

Первый полёт Irkut MC-21-300Российский магистральный самолёт Irkut MC-21-300 впервые взлетел с аэродрома Иркутского авиазавода при помощи двух Pratt & Whitney PW1400G — эти двигатели будут устанавливаться и серийно, до появления рабочих экземпляров ПД-14

Ключевыми факторами для повышения эффективности силовых установок в Pratt & Whitney видят развитие своей системы редукторного привода (уже реализованной на двигателях семейства PW1000G) и дальнейшее снижение коэффициента компрессии вентилятора, понижающее шумность и расход топлива.

Над второй технологией производитель работает в исследовательском центре NASA в Кливленде, штат Огайо (Glenn Research Center) в рамках программы Continuous Low-Energy, Emissions and Noise (CLEEN) Федерального управления гражданской авиации США (Federal Aviation Administration, FAA), нацеленной на снижение расхода топлива на 33%, эмиссии углекислоты на 60% и уровня шума на 32 дБ — к 2030 году относительно уровня 2000 года.

Подробности: Проблемы с двигателями Pratt & Whitney бьют по Airbus

Safran

До середины 2020-х годов, по ожиданиям французского производителя авиадвигателей Safran, отрасль сохранит текущую траекторию повышения эффективности моторов за счёт увеличения диаметров вентиляторов, повышения степени двухконтурности (соотношения воздуха, обтекающего камеру сгорания, и проходящего сквозь неё) и роста термодинамической эффективности за счёт более высоких рабочих температур. При этом с ростом диаметра вентилятора вырастет и аэродинамическое сопротивление — и с этим ещё предстоит бороться.

В текущей схеме компания видит возможности изыскать ещё плюс 10-15 процентных пунктов общего КПД — а за этой границей считает перемены неизбежными.

Подробности: Rolls-Royce и Safran открыли совместное предприятие в Польше

Одним из вариантов предлагается концепция propfan, или противовращения с открытым ротором (counterrotating open-rotor, CROR). Несмотря на то, что идея не нова, однако все попытки её реализовать терпели неудачу, специалисты Safran считают, что с достижениями в области моделирования и лёгких высокопрочных материалов их открытый ротор окажется успешным. В настоящее время во французском Истре работает демонстрационный образец CROR, обладающий степенью двухконтурности около 35. И на нём выявлен ряд проблем.

Первая среди них — уровень шума, производимого открытым вентилятором.

В Safran считают, что сумели его преодолеть, доведя то актуальных стандартов, и теперь переходят к тестам элементов управления, вибрации и способов её контроля. Если и эти показатели удастся обуздать без серьёзного вмешательства в конструкцию, то получившийся двигатель будет обладать на 15% большей топливной эффективностью по сравнению с сегодняшними лидерами.

И тогда проявится вторая — ключевая — проблема.

Для использования открытого ротора придётся вносить изменения в конструкцию планера. Готовы ли к этому авиапроизводители и покупатели — авиакомпании?

GE Aviation

Испытания двигателя GEnx-2B67 для Boeing 747-8Испытания двигателя GEnx-2B67 для Boeing 747-8

General Electric также видит у турбовентиляторного двигателя ещё долгую судьбу.

Придумывая улучшения в термодинамической части, повышая давление компрессоре и температуру в турбине, уменьшая коэффициент сжатия в вентиляторе и расширяя обходной поток, а также облегчая всю конструкцию целиком, в GE вынашивают и более амбициозные решения.

В будущем компания предполагает модифицировать весь цикл и использовать адаптивные циклы — преимущественно, в двигателях для военных самолётов. Производитель изучает концепции движения с усилением давления на основе модифицированного цикла Брайтона и сжигания с постоянным объёмом для силовых установок боевых машин шестого поколения по заказу ВВС США.

Компания также продолжает разрабатывать вращающиеся и статические детали из керамического матричного композита (ceramic matrix composite, CMC), которые способны выдерживать более высокие температуры по сравнению с металлическими и имеют при этом почти в три раза меньшую массу. В дополнение к существующей производственной площадке в Эшвилле (Asheville), штат Северная Каролина, GE инвестирует более 200 миллионов долларов в новый объект в Хантсвилле (Huntsville), штат Алабама, используя в том числе 21,9 миллион долларов ассигнований на научные исследования от ВВС США. Ожидается, что на этих двух объектах будут получены матрицы из кремний-карбидного волокна для массового производства деталей CMC в 2018 году.

Подробности: GE начинает 18-месячную сертификацию GE9X

В частности, эти наработки будут использованы в двигателях CFM LEAP совместного предприятия GE и французской Safran, для каждого из которых требуется 18 композитных турбинных кожухов, а также в разработке GE9X, который будет использовать новый материал в камере сгорания и для 42 лопаток турбины высокого давления. Ожидается, что к середине 2020 года спрос на композиты вырастет в десять раз.

Повышение температуры в камере сгорания и снижение массы двигателя за счёт применения кремний-карбидных деталей позволит, по расчётам производителя, сократить потребление топлива на 20%.

Rolls-Royce

И британский гигант считает, что у турбовентиляторных двигателей есть хороший потенциал эволюции и роста производительности. И, как и конкуренты, предупреждает, что добиваться положительных результатов становится всё труднее.

Технологический пакет Vision 10 для нового двигателя UltraFan предусматривает редукторный привод вентилятора, степень двухконтурности 15:1 и коэффициент компрессии 70:1.

Фундаментальные изменения коснутся конструкции компрессора и турбины. Традиционная архитектура ядра Trent подвергается пересмотру: работа, выполняемая турбиной среднего давления, частично переносится на турбину высокого давления.

Подробности: Rolls-Royce провёл первые испытания под нагрузкой коробки для UltraFan

Основным архитектурным изменением UltraFan является включение редукторной системы Power Gearbox (PGB), которая будет управлять большим вентилятором с увеличенной степенью двухконтурности и позволит избавиться от турбины и компрессора низкого давления. Конструкторы Rolls-Royce назвали такую конфигурацию «два с половиной вала», при этом коробка приводов весит меньше удаляемых из двигателя компонентов, что позволяет получить заметный суммарный выигрыш в общей массе.

Эволюция двигателей Rolls-RoyceЭволюция двигателей Rolls-Royce: этапы развития идеи отказа от турбины низкого давления с помощью UltraGear


Источник →

Опубликовал Семен Смолкин , 12.08.2017 в 15:56

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
сергей литвищенко
сергей литвищенко 12 августа, в 16:14 ГЛУБОКАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ ТУРБОВЕНТИЛЯТОРНЫЙ, ЕЩЁ ОБЕСПЕЧИТ ИМ ДОЛГУЮ и ЭФФЕКТИВНУЮ ЖИЗНЬ . Текст скрыт развернуть
1
Sergey Y
Sergey Y 12 августа, в 17:28 Для пассажирских самолётов самое то, но при малых масштабах эффективность оставляет желать лучшего. Аналогично для сверхзвуковых скоростей - вентилятор не годится, там нужно делать качественный скачок в виде взрывного горения. КПД любого двигателя работающего на термодинамическом цикле зависит от разности в температурах наружного воздуха и в камере сгорания. Плюс в турбо-вентиляторных двигателях в том, что они вторым контуром дополнительно снимают температуру с внутреннего контура, а также обеспечивают более высокую эффективность движителя исходя из формулы для импульса (произведение массы на скорость отбрасываемого потока - скорость повышать сложно, свыше скорости звука для горячего газа не получится, а массу увеличивают степенью двухконтурноести). Текст скрыт развернуть
3
oleg perow
oleg perow 12 августа, в 23:23 На редкость похабный перевод сделанный НЕ специалистом. "Коэффициент компрессии" - к примеру. В отечественной практике используется термин "степень сжатия" Ну и так далее... Текст скрыт развернуть
3
Narvalroz Евгений
Narvalroz Евгений 13 августа, в 13:38 "каждый новый шаг вперёд становится сложнее." и, я думаю, во много раз дороже. Текст скрыт развернуть
1
Vladislav Gretsov
Vladislav Gretsov 13 августа, в 22:46 пока замены им невидно... Текст скрыт развернуть
1
Андраник Киликян
Андраник Киликян 16 августа, в 13:20 Спасибо! Текст скрыт развернуть
0
vainab
vainab 6 сентября, в 13:59 Забыли про частоту вращения роторов: чем она выше, тем выше мощность движка при тех же габаритах. Слышал звон, что американы пытались сделать двигатель на 70000 об/мин. Интересно, как они решали проблемы подшипников опор роторов. Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 7
Комментарии Facebook

Поиск по блогу

Последние комментарии

Семен Смолкин
виктор м
Владимир Барашкин
Владимир Барашкин
Спасибо за материал!!!
Владимир Барашкин Последнее оружие империи Ямато
Владимир Клюкин
Владимир Барашкин
Спасибо за материал!!!
Владимир Барашкин И летели наземь "Цеппелины"...
Семен Смолкин
Владимир Клюкин
Владимир Клюкин
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Дирижабль LZ 127 «Граф Цеппелин»
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Военный эксперт рассказал о средствах защиты от глобального удара США
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 14 октября
Андраник Киликян
спасибо
Андраник Киликян О Челябинском летном замолвите слово...
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 13 октября
Андраник Киликян
Спасибо за материал
Андраник Киликян F-35 показал на учениях полное превосходство в воздушном бою
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян «Цель — добиться радикальных изменений в ближайшее время»
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Sukhoi Superjet 100: о наземных и летных испытаниях от первого лица
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 12 октября
Андраник Киликян
Александр Лавринов
Спасибо!
Александр Лавринов Этот день в авиации. 21 октября
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Как Элон Маск задумал покорить Марс: сработает ли замысел SpaceX?
Валера Ткачев
Спасибо за информационные материалы одного авиационного дня
Валера Ткачев Этот день в авиации. 21 октября
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 10 октября
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян «Это намного сложнее, чем запуск космического корабля»
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Авиация: Русские обходят американцев на повороте
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Долгое эхо Сухой Речки. Факты и загадки
Семен Смолкин
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Blue Origin отправит первых туристов в космос через 18 месяцев
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 9 октября
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Презентация Маска: дизайнеры и пиарщики по-прежнему побеждают инженеров
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Первый воздушный мост
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 8 октября
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян МиГ-29. Юбилейный фоторепортаж
Андраник Киликян
Спасибо за материал!!!
Андраник Киликян Этот день в авиации. 7 октября
виктор м
алексей турукалов
Изменений то всего 5%. Не с нуля разрабатывали.
алексей турукалов Airbus A330neo совершил первый полет
Владимир Балаев
СПАСИБО!
Владимир Балаев В Ростове создадут замену сверхмощному вертолету Ми-26
Владимир Балаев
Отличные фото!
Владимир Балаев Airbus A330neo совершил первый полет
Владимир Балаев
СПАСИБО!
Владимир Балаев Этот день в авиации. 20 октября
АЛЕКСАНДР ИВАНЫЧЕВ
Легендарный человек и лётчик ! Честь и хвала !!!
АЛЕКСАНДР ИВАНЫЧЕВ Лётчики-герои. Амет-Хан Султан
i.g. g.i.
Параноид)))))))
i.g. g.i. Модель сверхзвукового пассажирского самолета совершила первый полет
Sveta semicvetik
ГЕРОЙ!!!!
Sveta semicvetik Лётчики-герои. Амет-Хан Султан
Агафонов Владимир
Людмила Гришанович
Очень красивый мужчина
Людмила Гришанович Лётчики-герои. Амет-Хан Султан
Walentin Sidelnikow
Спасибо!!
Walentin Sidelnikow Этот день в авиации. 20 октября
Юрий Цибин
Сергей Ковалев
Владимир Барашкин
Спасибо за материал!!!
Владимир Барашкин Этот день в авиации. 20 октября
Владимир Барашкин
Владимир Барашкин
Спасибо за Героический материал о Героическом Человеке!!!
Владимир Барашкин Лётчики-герои. Амет-Хан Султан