Двигатель с открытым ротором: Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Содержание

Проект двигателя CFM с открытым ротором нацелен на перспективные разработки и Airbus и Boeing

Проект двигателя CFM с открытым ротором нацелен на перспективные разработки и Airbus и Boeing | Авиатранспортное обозрение

Деловой авиационный портал

Аналитика

Разрабатываемый в рамках программы RISE винтовентиляторный двигатель — вполне реалистичный кандидат для замены современных ТРДД LEAP

8 августа 2021 AVIATION WEEK

Теги:

Аналитика, Авиакомпании, Промышленность, Двигатели, CFM International, General Electric Aviation, Safran Group

Двигаясь в стратегическом направлении устойчивого развития, авиация стоит перед необходимостью кардинально улучшить энергетическую эффективность. Несмотря на риски, компания CFMI считает, что ее недавно обнародованный план по разработке двигателя следующего поколения с открытым ротором поможет решить эту задачу.

Компания CFM International, знаменитое совместное предприятие двигателестроительных гигантов GE Aviation (США) и Safran (Франция), запустила широкомасштабную программу разработки новых технологий, результатом которой должно стать создание и ввод в эксплуатацию в середине 2030-х годов нового поколения топливоэффективных некапотированных — винтовентиляторных — двигателей. Они должны подходить перспективным моделям самолетов как Airbus, так и Boeing, сделавших ставку на принципиально разные виды топлива: европейский авиапроизводитель серьезно изучает возможность применения водородного топлива, американский делает ставку на возобновляемые источники энергии (экологичное топливо SAF).

Концепция винтовентиляторного двигателя с открытым ротором позволяет существенно (измеряется двузначными цифрами) улучшить показатели его эффективности за счет значительного повышения степени двухконтурности и снижения степени сжатия. Эта разработка — часть новой инициативы «революционных инноваций для экологичных двигателей» (Revolutionary Innovation for Sustainable Engines), сокращенно — RISE, в рамках которой CFMI исследуются прорывные технологии двигателестроения.

Вы прочитали 18% текста.

Это закрытый материал портала ATO.RU.
Полный текст материала доступен только по платной подписке.

Месяц

699 ₽
23 ₽ в день

Полгода

2999 ₽
17 ₽ в день

Год

4999 ₽
14 ₽ в день

Подписка на материалы ATO. ru
предоставляет доступ ко всем закрытым материалам сайта — новостям, аналитике,
инфографике — уникальному контенту, каждый день создаваемому редакцией ATO.ru.
Кроме этого, Вы получаете доступ к материалам «Ежегодника АТО» и ко всему архиву
журнала «Авиатранспортное обозрение», выходившему с 1999 по 2019 год.

Вопросы, связанные с платным доступом, направляйте на адрес [email protected]

Для пенсионеров у нас 50% скидка на все виды доступа. Зарегистрируйтесь на сайте под своим реальным ФИО
(например, Иван Иванович Ивванов), указав, что Вы пенсионер, и отправьте с емэйла, который указали при регистрации
скан/фотографию подтверждающего документа по адресу [email protected].

Услуга «Автоплатеж». За двое суток до окончания вашей подписки, с вашей банковской карты автоматически спишется оплата подписки на следующий период, но мы предупредим вас об этом заранее отдельным письмом. Отказаться от этой услуги можно в любое время в личном кабинете на вкладке Подписка. Подробные условия автоматической пролонгации подписки.

Приобретение бумажных и pdf-версий изданий
ИД «А.Б.Е.Медиа», включая Ежегодник АТО и архивные номера журнала «Аввиатранспортное обозрение»:

Я подписчик / Я активировал промокод.
Если у вас есть неактивированный промокод, авторизуйтесь/зарегистрируйтесь на сайте и введите его в своем Личном кабинете на вкладке Подписка

Ссылки по теме

Safran создает крупнейший в мире центр техобслуживания двигателей LEAP в Индии

ЛСТО группы «Аэрофлот» в Сочи может выполнять техобслуживание самолетов Airbus A320ceo со всеми типами двигателей

Грузовая авиакомпания модифицирует турбовинтовые ATR 72 для использования водорода

Еще один шаг на пути к устойчивым авиаперевозкам: DHL закупает 33 миллиона литров экологичного авиационного топлива у Air France KLM Martinair Cargo

FMS нового поколения свяжет кабину самолета с открытым миром

CFM56 доминирует на посткризисном рынке ТОиР двигателей

Safran прогнозирует рост рынка ТОиР авиадвигателей до 2025 года

Модель мотогондолы двигателя для самолета Superjet-New испытали в ЦАГИ

8 августа 2021 AVIATION WEEK

Понравился материал?

Google предполагает, что вам это будет интересно

2022-09-23 18:07

«Вертолеты России» выполнили поставки Ми-8МТВ-1 межрегиональному лесопожарному центру
:: Контекст >>

2022-09-23 17:40

«Аэрофлот» полетит в Коломбо, Бангкок и Гоа
:: Контекст >>

2022-09-23 12:54

До конца года авиакомпании Казахстана введут в эксплуатацию еще 5 самолетов Boeing и 5 Airbus
:: Контекст >>

2022-09-22 19:11

На 45% вырос спрос на перелеты в Турцию из Домодедово этим летом
:: Контекст >>

2022-09-22 15:36

Азербайджанская авиакомпания внедряет стриминговый сервис на борту
:: Контекст >>

Видеосюжеты на ATO.

COVID-19

Авиационная статистика

Авиационные альянсы

Итоги года

Легкий двухмоторный самолет Рысачок

Организация воздушного движения в московском узловом диспетчерском районе (УДР)

Программа Sukhoi Superjet 100 (Сухой Суперджет 100)

Программа Ил-96

Программа МС-21

Программа Ту-204СМ

Russia allows to return two Boeing 737MAXs to foreign lessors
Russia enhances continued airworthiness system
MC-21 powered by Russian-made engines completes 100 flights in 20 months
Tajikistan’s flag carrier to lease two Boeing 737-800s
Aeroflot Group turns Sochi into an international hub
Armenian and Georgian airlines jointly ordered three Boeing 737-800BCFs
Aeroflot: developing Krasnoyarsk regional hub still high priority
Azimuth Airlines to open maintenance hangar in Rostov in 2023

Ещё

2022 ©
Авиатранспортное обозрение
Мобильная версия сайта — mobix1. ru

Некоммерческое использование материалов сайта ATO.ru (в том числе цитирование и сокращенное изложение) разрешается при условии
размещения прямой ссылки на цитируемый материал или на главную страницу www.ato.ru. Любое коммерческое использование, а также
перепечатка материалов возможны только с письменного разрешения редакции.

Испытания двигателя с открытым ротором начнутся в 2016 году

Испытания двигателя с открытым ротором начнутся в 2016 году | Авиатранспортное обозрение

Деловой авиационный портал

Новости

15 января 2015 ATO.ru

Теги:

Новости, Промышленность, Двигатели, Испытания, Разработки, Экология, Rolls-Royce

Наземные испытания двигателя с открытым ротором начнутся в 2016 г., летные запланированы на 2019 г. Об этом в рамках аэрокосмической конференции, организованной лондонским Институтом машиностроения (Institution of Mechanical Engineers), сообщил Рик Паркер, директор по НИОКР Rolls-Royce. Схема открытого спаренного вентилятора с противовращением разрабатывается двигателестроителем в рамках панъевропейской инициативы Clean Sky.

По словам Паркера, прогресс, достигнутый в ходе программы, убедительно доказывает, что схема открытого ротора с противовращающимися вентиляторами обладает реальным потенциалом. «Мы считаем, что можем сделать открытый ротор существенно тише, чем [двигатели] у самолетов нынешнего поколения и гораздо более эффективным. Речь идет о снижении шума на 13 дБ по сравнению с A320», — сказал он.

Вы прочитали 26% текста.

Это закрытый материал портала ATO.RU.
Полный текст материала доступен только по платной подписке.

Месяц

699 ₽
23 ₽ в день

Полгода

2999 ₽
17 ₽ в день

Год

4999 ₽
14 ₽ в день

Подписка на материалы ATO.ru
предоставляет доступ ко всем закрытым материалам сайта — новостям, аналитике,
инфографике — уникальному контенту, каждый день создаваемому редакцией ATO. ru.
Кроме этого, Вы получаете доступ к материалам «Ежегодника АТО» и ко всему архиву
журнала «Авиатранспортное обозрение», выходившему с 1999 по 2019 год.

Вопросы, связанные с платным доступом, направляйте на адрес [email protected]

Ссылки по теме

Модель мотогондолы двигателя для самолета Superjet-New испытали в ЦАГИ

Стендовые испытания российского двигателя для нового варианта Superjet намечены на 2022 год

FMS нового поколения свяжет кабину самолета с открытым миром

Создание и сертификацию полностью российского двигателя для Superjet 100 планируется ускорить

Российский двигатель для самолета Superjet прошел стендовые испытания

«Летающее крыло» нетрадиционной компоновки исследуют в ЦАГИ

Американские двигатели повесили на российское крыло

Программа самолета Boeing 737MAX-10 может быть остановлена

15 января 2015 ATO. ru

Понравился материал?

Google предполагает, что вам это будет интересно

2022-09-23 18:07

«Вертолеты России» выполнили поставки Ми-8МТВ-1 межрегиональному лесопожарному центру
:: Контекст >>

2022-09-23 17:40

«Аэрофлот» полетит в Коломбо, Бангкок и Гоа
:: Контекст >>

2022-09-23 12:54

До конца года авиакомпании Казахстана введут в эксплуатацию еще 5 самолетов Boeing и 5 Airbus
:: Контекст >>

2022-09-22 19:11

На 45% вырос спрос на перелеты в Турцию из Домодедово этим летом
:: Контекст >>

2022-09-22 15:36

Азербайджанская авиакомпания внедряет стриминговый сервис на борту
:: Контекст >>

Видеосюжеты на ATO.

COVID-19

Авиационная статистика

Авиационные альянсы

Итоги года

Легкий двухмоторный самолет Рысачок

Организация воздушного движения в московском узловом диспетчерском районе (УДР)

Программа Sukhoi Superjet 100 (Сухой Суперджет 100)

Программа Ил-96

Программа МС-21

Программа Ту-204СМ

Russia allows to return two Boeing 737MAXs to foreign lessors
Russia enhances continued airworthiness system
MC-21 powered by Russian-made engines completes 100 flights in 20 months
Tajikistan’s flag carrier to lease two Boeing 737-800s
Aeroflot Group turns Sochi into an international hub
Armenian and Georgian airlines jointly ordered three Boeing 737-800BCFs
Aeroflot: developing Krasnoyarsk regional hub still high priority
Azimuth Airlines to open maintenance hangar in Rostov in 2023

Ещё

2022 ©
Авиатранспортное обозрение
Мобильная версия сайта — mobix1. ru

Турбовинтовентиляторные реактивные двигатели гражданской авиации ближайшего будущего

Существующие сегодня реактивные двигатели уже не считаются экономичными и удобными для использования и обслуживания, и несколько мировых компаний уже приступили к разработке новых типов силовых установок. Они должны стать легче, экономичнее и мощнее существующих сегодня двигателей пассажирских лайнеров. Фактически отцом современных двигателей, устанавливаемых на транспортные и пассажирские самолеты, является советский конструктор Архип Люлька. В 1941 году он получил патент на изобретение турбореактивного двухконтурного двигателя, однако из-за Великой Отечественной войны построить прототип установки не успел. Первый двигатель такого типа в 1943 году испытали в Германии. От обычных реактивных двигателей, разработка которых началась чуть раньше, новые силовые установки отличались течением воздушных потоков по двум контурам.

Воспользуйтесь нашими услугами

Внутренний контур состоит из зоны компрессоров, камеры сгорания, турбины (газогенератор) и сопла. Во время полета воздух затягивается и немного сжимается вентилятором, самым большим винтом и самым первым по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом. После сгорания горючего раскаленные газы вырываются из камеры сгорания и вращают турбину.

Схема турбовентиляторного реактивного двигателя. Слева направо: вентилятор, компрессор низкого давления, компрессор высокого давления, вал компрессора низкого давления, вал компрессора высокого давления, камера сгорания, турбина высокого давления, турбина низкого давления, сопло. K. Aainsqatsi / wikipedia.org

Турбина представляет собой жаропрочный воздушный винт, жестко посаженный на вал. Этим валом турбина связана с компрессорами и вентилятором на входе двигателя. После турбины реактивная струя попадает в сопло и истекает из него, формируя часть тяги двигателя. Вторая часть воздуха после вентилятора поступает в направляющий аппарат. Это такие вертикальные неподвижные лопатки. В этой части воздушный поток тормозится, из-за чего давление в нем повышается. После этого сжатый воздух сразу поступает в сопло и формирует остаток тяги.

Сегодня турбореактивные двухконтурные двигатели делят на два типа: с низкой и высокой степенью двухконтурности. Степень двухконтурности — это отношение объема воздуха за момент времени проходящего через внешний контур, то есть, минуя камеру сгорания, к объему воздуха, проходящего через внутренний контур, то есть газогенератор. Двигатели со степенью двухконтурности меньше двух традиционно ставятся на боевые самолеты, поскольку имеют небольшие размеры и большую тягу. Но они же расходуют много топлива.

Если у силовой установки степень двухконтурности больше двух, его принято называть турбовентиляторным реактивным двигателем. В такой силовой установке большая часть воздуха в полете проходит по внешнему контуру. На современных двигателях от 70 до 85 процентов тяги формируется именно вентилятором, в то время как внутренний контур используется лишь для привода дополнительных агрегатов, типа генератора, а также самого вентилятора и компрессоров.

В турбовентиляторных двигателях коэффициент полезного действия зависит от величины степени двухконтурности. Но увеличение двухконтурности приводит и к увеличению размеров двигателя, его массы и аэродинамических характеристик (большой двигатель имеет большое лобовое сопротивление). В целом же турбовентиляторный двигатель не может развивать скорость выше скорости звука, но имеет небольшой расход топлива, что как раз очень важно для пассажирских и грузовых перевозок.

НК-93 avia-simply.ru

Турбовентиляторные двигатели в гражданской авиации используются на протяжении последних нескольких десятилетий и зарекомендовали себя как надежные, относительно дешевые и экономичные силовые установки. Эти показатели разработчики из года в год стараются снизить, применяя все новые технические решения вроде саблевидных лопаток вентилятора, позволяющих сильнее сжимать воздух в зоне входа в компрессорную часть. Но эти решения не дают существенной экономии в расходе топлива.

Американский двигатель CFM56, устанавливаемый на самолеты нескольких типов компаний Boeing и Airbus, имеет степень двухконтурности 5,5 и удельный расход топлива в крейсерском режиме 545 граммов на килограмм-силы в час. Для сравнения, двигатель АЛ-31Ф истребителей Су-27 имеет степень двухконтурности 0,57 и удельный расход топлива в крейсерском режиме в 750 граммов на килограмм-силы в час и 1900 граммов на килограмм-силы в час на форсаже. Первый CFM56 расходовал чуть больше 700 граммов топлива на килограмм-силы в час.

Турбовентиляторный реактивный двигатель на самолете Boeing 777-300 Boeing

Частичной экономичности новых турбовентиляторных двигателей конструкторы смогли добиться и за счет использования редуктора. Его установили между вентилятором и валом турбины, благодаря чему удалось избавиться от жесткой связки между горячей и холодной частями силовой установки. Кроме того, вентилятор и турбина стали работать в оптимальных друг для друга условиях. Но для существенной экономии конструкторы, помимо прочего, стали думать в сторону турбореактивных двигателей с ультравысокой степенью двухконтурности.

Ультравысокой, или сверхвысокой, степенью двухконтурности считается, когда объем воздуха проходящего за момент времени через внешний контур в двадцать и более раз больше объема воздуха, проходящего через внутренний контур. Так изобрели турбовинтовентиляторный реактивный двигатель. Он имеет два (иногда три) вентилятора, расположенных на одной оси и вращающихся в разные стороны. Лопатки таких вентиляторов имеют саблевидную форму, а сами роторы — изменяемый шаг.

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором Hamilton Sundstrand Corporation

Внешне турбовинтовентиляторные двигатели могут быть похожи на обычные турбовинтовые с воздушными винтами. Однако в новых силовых установках диаметр вентиляторов в среднем на 40 процентов меньше обычных воздушных винтов, а воздушный поток за лопатками вентилятора сжимается по разному. Например, в зоне воздухозаборника компрессорной части он, как и у турбовентиляторных двигателей, имеет большую степень сжатия.

Одним из примеров турбовинтовентиляторных двигателей является российский НК-93. Иногда его называют турбовинтовентиляторным реактивным двигателем с закапотированным ротором, или винтовентилятором. В нем винтовентилятор вместе с небольшим по длине внешним контуром забран в капот, специальную конструкцию, защищающую лопатки и упорядочивающую воздушный поток в полете. Такой двигатель примерно на 40 процентов экономичнее сопоставимого по мощности Д-30КП транспортного самолета Ил-76.

thinkdefence.co.uk

Сегодня разработка НК-93 приостановлена. Проект официально не закрыт, но будет ли он когда-либо завершен, не ясно. По разным данным, удельный расход топлива двигателем НК-93 в крейсерском режиме полета составил бы от 370 до 440 граммов на килограмм-силы в час. При этом до 87 процентов тяги будут формироваться именно винто-вентилятором. В третьей серии двигателей Д-30КУ-154 для Ил-76 удельный расход топлива удалось снизить до 482 граммов на килограмм-силы в час.

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с закапотированным ротором avia-simply.ru

Тяга НК-93, по предварительным расчетам, должна была составит около 18 тысяч килограммов-силы. Для сравнения, тот же Д-30КУ-154 способен выдавать тягу в 10,8 тысячи килограммов-силы. Отчасти неудачи проекта НК-93 объясняется недофинансированием проекта, а также не совсем удачными испытаниями опытной модели, некоторые показатели которой оказались несколько выше расчетных. Кроме того, несмотря на свою эффективность и экономичность, НК-93 является двигателем очень крупным.

Между тем, в 2000-х годах Запорожское машиностроительное конструкторское бюро «Прогресс» разработало двигатель Д-27. Он относится к турбовинтовентиляторным реактивным двигателям с открытым винтовентилятором. Сегодня он является единственной в мире силовой установкой такого типа, выпускаемой серийно. Д-27 используется на перспективном украинском военно-транспортном самолете Ан-70. В этом двигателе поток воздуха создаётся двумя соосными многолопастными саблевидными винтами.

Тяга двигателя Д-27 составляет 13,1 тысячи килограммов силы, а удельный расход топлива в крейсерском режиме — около 140 граммов на килограмм-силы в час. Турбовинтовентиляторные двигатели с открытым ротором могут иметь немного различную конструкцию. Как правило, в них предусмотрено использование редуктора для привода винтовентилятора турбиной. Украинский двигатель в своей конструкции редуктор использует. Этот узел позволяет выставить оптимальные обороты для турбины и оппозитно-вращающихся роторов.

В Евросоюзе в настоящее время действует многолетняя программа разработки новых технологий для гражданской авиации, которые в целом должны будут сделать пассажирские самолеты будущего экономичнее, экологичнее, тише и комфортнее. Этот проект называется Clean Sky 2. В рамках этого проекта французская компания Snecma, входящая в холдинг Safran, приступила к сборке первого опытного образца турбовинтовентиляторного двигателя с открытым ротором. Испытания силовой установки состоятся до конца 2016 года.

Д-27 green-stone13.livejournal.com

Новый опытный двигатель на время проверок установят на пассажирский лайнер Airbus 340 на специальном подвесе в хвостовой части фюзеляжа. Перед летными испытаниями перспективный двигатель проверят на тестовом стенде на полигоне во французском Истре. Параметры перспективной силовой установки разработчики сравнивают с распространенными CFM56. Ожидается, что выбросы углекислого газа двигателя с открытым ротором будут на 30 процентов меньше, чем у CFM56.

Для сборки опытного образца двигателя Snecma намерена использовать газогенератор турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой M88. Такими силовыми установками оснащаются французские истребители Dassault Rafale. С вала, раскручиваемого турбиной двигателя, через редуктор будет приводиться открытый винтовентилятор с роторами диаметром около 420 сантиметров. Лопатки вентилятора будут изменять угол атаки. Частота вращения винтовентилятора составит около 800 оборотов в минуту.

Для сравнения скорость вращения вентилятора двигателя CFM56 составляет 5200 оборотов в минуту в режиме полной мощности. Двигатель с открытым вентилятором, разрабатываемый Snecma, сможет развивать тягу в 111 килоньютонов (11,3 тысячи килограммов-силы). Идея французского двигателя базируется на американском GE36, разработка которого велась в 1980-х годах, однако из-за несовершенства материалов была закрыта. В частности, общей чертой для двигателей с открытым ротором является изогнутая форма лопаток.

Дело в том, что эффективность двигателя, в общих чертах, зависит от шага винта и скорости вращения. Чем эти показатели выше, тем быстрее полетит самолет. Однако при определенной скорости вращения вала наступает момент, когда скорость обтекания воздушным потоком законцовок лопастей приближается к сверхзвуковой. Из-за этого весь винт теряет эффективность. Изогнутая форма позволяет снизить частоту вращения вала и несколько уменьшить шаг винта, не потеряв в эффективности.

Разработчики рассчитывают, что новые турбовинтовентиляторные реактивные двигатели с открытым ротором будут в целом тише современных турбовинтовых и турбовентиляторных двигателей. Этого можно достичь за счет сдвига шума в более высокочастотную область, а высокочастотный шум, как известно, существенно более сильно спадает с увеличением расстояния до наблюдателя.

С каждым годом проектирование новых авиационных двигателей становится все более сложным. Времена, когда за счет использования нового принципа сжигания топлива или введения дополнительного воздушного контура можно было существенно повысить эффективность и экономичность конструкции, прошли. Теперь конструкторам уже приходится решать множество тесно связанных друг с другом задач и искать новые материалы для производства различных деталей двигателей.

Василий Сычёв
Источник: https://zen.yandex.ru/

Воспользуйтесь нашими услугами

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!

Роллс-ройс: винтовые двигатели снова в моде

Однако, благодаря инновационным разработкам экономящим топливо, винтовые самолеты могут ещё вернуться.

АНТ-14

Компания Роллс-ройс недавно ликвидировала главное препятствие в испытании своего нового проекта винтового двигателя, использующего двойной ротор и новую форму лопастей. Инженеры назвали проект компании Роллс-ройса «чрезвычайно значимым» шагом вперед.

По утверждению компании, такие двигатели могут уменьшить расход топлива, а также на 30 % снизить выбросы парниковых газов. «Мы говорим об ежегодной экономии 3 миллионов долларов или 10 000 тонн углекислого газа на 100-200 местный самолет» – рассказывает Марк Тейлор (Mark Taylor), инженер компании Роллс-ройс, ведущий проект по разработке следующего поколения авиационных двигателей.

По словам экспертов, современные винтовые двигатели, также известные под названием турбовинтовых двигателей, экономнее чем турбовентиляторные и турбореактивные двигатели, используемые большинством самолетов сегодня. Несмотря на большое количество исследований и испытаний, проведённых основными производителями двигателей в начале 80-ых годов, они никогда не завоевывали популярность, так как они очень шумные. Однако, аэронавигационные инженеры полагают, что с ростом экологических проблем, вызываемых авиацией, у двигателя с открытым ротором может появиться второй шанс.

«Мы считаем, что, основываясь на наших испытаниях, мы сможем произвести тихий и эффективный двигатель с открытым ротором», – рассказывает Тейлор. Компания Роллс-ройс полагает, что её новых проект будет более тихим, чем любой нынешний самолет.

Род Селф (Rod Self), акустик, работающий с самолётными двигателями в университете Саутхемптона, считает, что последняя работа компании Роллс-ройс «значительна — эта компания крупный игрок на этом рынке. По части снижения шума у них лучшие модели и … лидерство во многих других областях».

Усовершенствования эффективности необходимы, считает Элис Боу (Alice Bow), климатолог из центра исследования климатических изменений в университете Манчестера, специализирующаяся на воздействии авиации на окружающую среду: «доля авиации в выбросах углекислого газа — 2-3 %, что кажется относительно небольшим. Однако ежегодный рост пассажирокилометров составляет 6-7 %, а усовершенствование эффективности всего 1 %».

Турбовентиляторные двигатели состоят из вентилятора в кольцевом обтекателе и турбореактивного двигателя меньшего диаметра, присоединённого прямо за ним. Этот двигатель и вызывает вращение вентилятора. Часть массы воздуха после вентилятора попадает в компрессор двигателя, где сжигается вместе с топливом, что позволяет вращать вентилятор, другая же часть проходит мимо двигателя и создаёт основную часть тяги. Отношения объёма выталкиваемого воздуха к объёму сжигаемого воздуха называется «степенью двухконтурности». Чем больше величина этого параметра, тем больший КПД двигателя удаётся получить. Проще говоря, у двигателей с открытым ротором КПД выше чем у турбовентиляторных двигателей или у турбореактивных двигателей эквивалентного размера.

Другая причина более высокой эффективности двигателей открытого ротора состоит в том, что, в отличие от традиционных двигателей, у них нет кожуха вокруг пропеллера. Кожух увеличивает вес и аэродинамическое сопротивление. «Так как мы удаляем [кожух], мы в состоянии использовать намного больший диаметр вентилятора и не имеем штрафа за вес и сопротивление», – рассказывает Тейлор.

Похожая ситуация случалась и ранее. Нефтяной кризис в конце 70-ых годов благословил инженеров на проектирование двигателей, вдохновленных старыми винтовыми самолетами первой половины 20-ого столетия, тогда старую технологию вписывали в реактивные технологии, используемые в современных самолётных двигателях.

Американские производители двигателей «Pratt & Whitney» и «General Electric», спонсируемые НАСА, провели многочисленные испытательные полёты самолётов «McDonnell Douglas» и «Boeing» с установленными двигателями открытого ротора. Однако, тому, чтобы открытые роторы получили широкое коммерческое использование препятствовали два фактора — форма пропеллера и шум. Кроме того, последущее понижение цены на нефть означало, что больше не было стимула экономить топливо.

Повышение цены на нефть за прошлый год вместе с экологическими проблемами означает, что эффективные проекты двигателей опять выглядят привлекательными.

Проект компании Роллс-ройс использует два пропеллера в задней части двигателя, вращающихся в противоположных направлениях. Это уменьшает энергию, потраченную впустую, когда пропеллеры вместо того, чтобы вытолкнуть часть воздуха назад, попросту крутят его. «Если у Вас есть второй винт, вращающийся в противоположном направлении, то вы раскручиваете его и возвращаете энергию от этого воздуха. Она вливается в полезную силу, необходимую для того, чтобы нести самолет вперед, – рассказывает Селф. – Однако два винта делают самолёт еще более шумным».

Шумы в двигателях открытого ротора происходят из за различных аспектов пропеллера, таких как толщина и вращаются ли лопасти быстрее скорости звука. Инженеры компании Роллс-ройс определенно занялись этими проблемами, увеличив число лезвий на роторе и изменив их форму с традиционной, удлиненной, на более короткие и сделав более тонкие лезвия. По заявлению компании Роллс-ройс, результатом стал ряд роторов, которые могут вращаться на более медленной скорости — и, следовательно, производить меньше шума и при этом поддерживать высокий КПД.

Британская компания не единственная, исследующая двигатели открытого ротора. Компании «General Electric», «Pratt & Whitney» и французская компания «Snecma» обладают опытными образцами двигателей открытого ротора, хотя соблюдение коммерческой тайны не позволяет точно сказать, на какой стадии разработки они находятся.

Тейлор считает, что у авиалиний есть выбор. «Они могут продолжить использовать малошумные, продвинутые турбовентиляторные двигатели, или они могут обменять их на некоторый шум и использовать намного более эффективные двигатели. Что бы вы предпочли — немного лучшие шумовые характеристики или более лучший КПД плюс снижение выбросов углекислого газа?»

По материалам журнала Guardian

———

На СТО используют специальное оборудование для сжатия и подачи воздуха – компрессор. Также он нашел широкое применение и в строительстве. Компрессор решает многие процессы. Где его можно приобрести? Итак, компрессор купить можно на сайте http://indgrupp.ru. Качество гарантировано.

В какую сторону вращается двигатель самолета

Фактически отцом современных двигателей, устанавливаемых на транспортные и пассажирские самолеты, является советский конструктор Архип Люлька.

В 1941 году он получил патент на изобретение турбореактивного двухконтурного двигателя, однако из-за Великой Отечественной войны построить прототип установки не успел. Первый двигатель такого типа в 1943 году испытали в Германии.

От обычных реактивных двигателей, разработка которых началась чуть раньше, новые силовые установки отличались течением воздушных потоков по двум контурам.

Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом.

После сгорания горючего раскаленные газы вырываются из камеры сгорания и вращают турбину.

K. Aainsqatsi / wikipedia.org

Сегодня турбореактивные двухконтурные двигатели делят на два типа: с низкой и высокой степенью двухконтурности.

Степень двухконтурности — это отношение объема воздуха за момент времени проходящего через внешний контур, то есть, минуя камеру сгорания, к объему воздуха, проходящего через внутренний контур, то есть газогенератор.

Двигатели со степенью двухконтурности меньше двух традиционно ставятся на боевые самолеты, поскольку имеют небольшие размеры и большую тягу. Но они же расходуют много топлива.

На современных двигателях от 70 до 85 процентов тяги формируется именно вентилятором, в то время как внутренний контур используется лишь для привода дополнительных агрегатов, типа генератора, а также самого вентилятора и компрессоров.

В турбовентиляторных двигателях коэффициент полезного действия зависит от величины степени двухконтурности.

Но увеличение двухконтурности приводит и к увеличению размеров двигателя, его массы и аэродинамических характеристик (большой двигатель имеет большое лобовое сопротивление).

В целом же турбовентиляторный двигатель не может развивать скорость выше скорости звука, но имеет небольшой расход топлива, что как раз очень важно для пассажирских и грузовых перевозок.

Эти показатели разработчики из года в год стараются снизить, применяя все новые технические решения вроде саблевидных лопаток вентилятора, позволяющих сильнее сжимать воздух в зоне входа в компрессорную часть.

Но эти решения не дают существенной экономии в расходе топлива.

Для сравнения, двигатель АЛ-31Ф истребителей Су-27 имеет степень двухконтурности 0,57 и удельный расход топлива в крейсерском режиме в 750 граммов на килограмм-силы в час и 1900 граммов на килограмм-силы в час на форсаже.

Первый CFM56 расходовал чуть больше 700 граммов топлива на килограмм-силы в час.

Турбовентиляторный реактивный двигатель на самолете Boeing 777-300

Boeing

Так изобрели турбовинтовентиляторный реактивный двигатель. Он имеет два (иногда три) вентилятора, расположенных на одной оси и вращающихся в разные стороны.

Лопатки таких вентиляторов имеют саблевидную форму, а сами роторы — изменяемый шаг.

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором

Hamilton Sundstrand Corporation

В нем винтовентилятор вместе с небольшим по длине внешним контуром забран в капот, специальную конструкцию, защищающую лопатки и упорядочивающую воздушный поток в полете.

Такой двигатель примерно на 40 процентов экономичнее сопоставимого по мощности Д-30КП транспортного самолета Ил-76.

Сегодня разработка НК-93 приостановлена. Проект официально не закрыт, но будет ли он когда-либо завершен, не ясно.

По разным данным, удельный расход топлива двигателем НК-93 в крейсерском режиме полета составил бы от 370 до 440 граммов на килограмм-силы в час. При этом до 87 процентов тяги будут формироваться именно винто-вентилятором.

В третьей серии двигателей Д-30КУ-154 для Ил-76 удельный расход топлива удалось снизить до 482 граммов на килограмм-силы в час.

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с закапотированным ротором

avia-simply.ru

Тяга НК-93, по предварительным расчетам, должна была составить около 18 тысяч килограммов-силы. Для сравнения, тот же Д-30КУ-154 способен выдавать тягу в 10,8 тысячи килограммов-силы. Отчасти неудачи проекта НК-93 объясняются недофинансированием проекта, а также не совсем удачными испытаниями опытной модели, некоторые показатели которой оказались несколько выше расчетных. Кроме того, несмотря на свою эффективность и экономичность, НК-93 является двигателем очень крупным.

Сегодня он является единственной в мире силовой установкой такого типа, выпускаемой серийно. Д-27 используется на перспективном украинском военно-транспортном самолете Ан-70.

В этом двигателе поток воздуха создаётся двумя соосными многолопастными саблевидными винтами.

Как правило, в них предусмотрено использование редуктора для привода винтовентилятора турбиной. Украинский двигатель в своей конструкции редуктор использует. Этот узел позволяет выставить оптимальные обороты для турбины и оппозитно-вращающихся роторов.

Этот проект называется Clean Sky 2. В рамках этого проекта французская компания Snecma, входящая в холдинг Safran, приступила к сборке первого опытного образца турбовинтовентиляторного двигателя с открытым ротором.

Испытания силовой установки состоятся до конца 2016 года.

Новый опытный двигатель на время проверок установят на пассажирский лайнер Airbus 340 на специальном подвесе в хвостовой части фюзеляжа.

Перед летными испытаниями перспективный двигатель проверят на тестовом стенде на полигоне во французском Истре. Параметры перспективной силовой установки разработчики сравнивают с распространенными CFM56.

Ожидается, что выбросы углекислого газа двигателя с открытым ротором будут на 30 процентов меньше, чем у CFM56.

С вала, раскручиваемого турбиной двигателя, через редуктор будет приводиться открытый винтовентилятор с роторами диаметром около 420 сантиметров. Лопатки вентилятора будут изменять угол атаки.

Частота вращения винтовентилятора составит около 800 оборотов в минуту.

Идея французского двигателя базируется на американском GE36, разработка которого велась в 1980-х годах, однако из-за несовершенства материалов была закрыта. В частности, общей чертой для двигателей с открытым ротором является изогнутая форма лопаток.

Дело в том, что эффективность двигателя, в общих чертах, зависит от шага винта и скорости вращения. Чем эти показатели выше, тем быстрее полетит самолет.

Однако при определенной скорости вращения вала наступает момент, когда скорость обтекания воздушным потоком законцовок лопастей приближается к сверхзвуковой. Из-за этого весь винт теряет эффективность.

Изогнутая форма позволяет снизить частоту вращения вала и несколько уменьшить шаг винта, не потеряв в эффективности.

Разработчики рассчитывают, что новые турбовинтовентиляторные реактивные двигатели с открытым ротором будут в целом тише современных турбовинтовых и турбовентиляторных двигателей. Этого можно достичь за счет сдвига шума в более высокочастотную область, а высокочастотный шум, как известно, существенно более сильно спадает с увеличением расстояния до наблюдателя.

С каждым годом проектирование новых авиационных двигателей становится все более сложным.

Времена, когда за счет использования нового принципа сжигания топлива или введения дополнительного воздушного контура можно было существенно повысить эффективность и экономичность конструкции, прошли.

Теперь конструкторам уже приходится решать множество тесно связанных друг с другом задач и искать новые материалы для производства различных деталей двигателей.

Василий Сычёв

Влияние вращения пропеллера на рысканье и тангаж

Думаю, вы уже знаете, что вращение пропеллера каким-то образом влияет на положение самолета в пространстве, что влияние это обычно нежелательно и с ним необходимо что-то делать.

Обычно, в качестве причины этого воздействия называют «момент винта», но часто добавляют что-то и про «обдув хвоста». Иногда упоминается также «правило буравчика» – хотя это, на мой взгляд, уже совсем за гранью добра и зла.

🙂 А курсанты обыкновенно кивают и делают вид, что им все понятно.

Если вы из тех, кому уже все понятно – не задерживайтесь на этой страничке. Для остальных я попробую объяснить это как-нибудь попонятнее, на пальцах.

ВАЖНО: вращение пропеллера обеспечивает сразу четыре различных по природе эффекта, влияющих на положение самолета в пространстве. Два из них более заметны на земле, а два других – в воздухе. Вот они:

Момент винта
Обдув вертикального оперения
Асимметрия тяги винта
Гироскопический момент (прецессия)

Момент винта (Torque) – это реакция самолета на раскручивание своего же собственного винта. Третий закон Ньютона в действии. Мы раскручиваем винт в одну сторону, а он, в отместку, «раскручивает» нас в обратную. По счастью, мы тяжелее и всегда побеждаем. Но все же немного кренимся.

Людям, имевшим дело с автомобильными моторами, нетрудно вспомнить, что при резкой даче газа, двигатель, работавший до этого на холостом ходу, заметно отклоняется в сторону на своих эластичных подушках.

То же самое делает и двигатель самолета, которому дали взлетный режим, и его реакция передается на фюзеляж.

Только у самолета этот эффект усиливается как массой винта, так и существенным сопротивлением воздуха, им возмущаемого.

Рис. 1: Момент винта (Torque)

Как же этот реактивный момент сказывается на направлении движения самолета? Больше всего его влияние заметно не в воздухе, а на земле, в момент дачи взлетного режима. Самолет немного кренится, что приводит к неравномерному обжатию пневматиков, а это, в свою очередь, способствует уводу в сторону более нагруженного колеса. Только-то и всего.

Обдув вертикального оперения (Slipstream) – это вторая и куда более значительная причина увода самолета в сторону на разбеге. Именно поэтому «на разбеге Цессну тянет влево» (один из реальных поисковых запросов, приведших кого-то на мой сайт). Российские ЯКи, кстати, тянет вправо, т.к. у них воздушный винт вращается в другую сторону.

Почему так происходит? Да все очень просто. Наверное, вы обращали внимание, что самолет в целом довольно симметричная штуковина? Симметричный фюзеляж, два одинаковых крыла и симметричный горизонтальный стабилизатор.

Но есть один элемент, выделяющийся своей асимметрией – это стабилизатор вертикальный, торчащий только вверх. Вообще-то, и он мог бы быть симметричным: аэродинамике это не вредит, но взлетно-посадочные характеристики ухудшаются. Такой самолет цеплял бы хвостом за землю на взлете и посадке.

Ясно, что это никуда не годится, поэтому вертикальный стабилизатор (c рулем направления) всегда только один, сверху.

В то же время, воздух, отбрасываемый пропеллером назад к хвосту, двигается не прямолинейно, а сильно закручивается, вращаясь ВОКРУГ самолета. Одна часть этого воздуха «нажимает» на вертикальный стабилизатор, отклоняя хвост в сторону, а другая часть беспрепятственно пролетает под хвостом снизу. Вот эта разность давлений на вертикальный стабилизатор и обеспечивает увод самолета в сторону.

Рис. 2: Обдув вертикального оперения (Slipstream)

Само собой, что чем больше тяги развивает двигатель, тем больше воздуха отбрасывается назад и тем сильнее воздействие на вертикальный стабилизатор. Именно это происходит на взлете, когда тяга максимальна.

Хуже того, при малой воздушной скорости на первом этапе разбега эффективность руля направления еще совсем невелика, и для коррекции увода самолета приходится давить на педаль чуть ли не до упора.

По мере увеличения скорости на разбеге эффективность руля растет и нажатие на педаль постепенно ослабляют.

Ослабить давление на педаль важно и в другом случае: когда самолет еще находится в воздухе на выравнивании и постановка малого газа приводит к внезапному исчезновению эффекта обдува вертикального стабилизатора. Если этого не сделать, то самолет вильнет в сторону в этот весьма неподходящий момент.

Иногда, особенно при посадках с боковым ветром, приходится даже давать противоположную ногу, чтобы избежать касания ВПП с боковой нагрузкой на шасси. Но это нельзя делать чисто механически: нажатие на педаль должно ровно таким, чтобы ось самолета стала параллельна оси полосы — и не более того.

Поскольку влияние обдува вертикального оперения складывается с влиянием момента винта (см. выше), то эти эффекты часто путают или упоминают только один из них: «обдув» или «момент». Тем не менее, технически, это два различных эффекта.

Асимметрия тяги винта. Этот эффект тем заметнее, чем больше угол кабрирования самолета. Набор высоты после взлета – наилучший пример такой ситуации. В данном случае асимметрия тяги всегда приводит к сильному скольжению самолета и требует повышенного внимания и активного противодействия со стороны летчика.

Почему же возникает этот эффект? Ведь воздушный винт – симметричен? Здесь мне, возможно, придется разрушить чье-то ошибочное представление о движении самолета в наборе высоты.

Обычно люди забывают, что «относительный ветер» (relative wind) далеко не всегда параллелен продольной оси самолета. На самом деле, в наборе высоты самолет летит не «носом вперед» а, скорее, «брюхом вперед».

Так получается и из-за большого угла атаки при малой воздушной скорости, и из-за того, что вектор тяги в наборе всегда направлен несколько вверх, чтобы тянуть самолет «в горку».

Рис. 3. Причина асимметричности тяги винта

При этом всегда получается, что нисходящая лопасть пропеллера имеет больший угол атаки, чем восходящая. Если вам трудно это представить, то просто поверьте, что это так.

Поскольку углы атаки лопастей получаются разными, то и тяга, развиваемая лопастями, – тоже разная. В результате, самолет уводит в сторону, точнее он скользит, летит боком, что потенциально опасно при большом угле атаки в наборе. Тут надо следить за шариком «в оба» и давить на педаль – иного выхода нет.

При переходе к горизонтальному полету нажатие на педаль надо ослабить, поскольку асимметрия тяги винта в этом режиме существенно уменьшается. Она может и совсем исчезнуть, если ось вращения винта полностью совпадет с направлением относительного ветра.

Последнее вполне возможно в реальном полете, т.к. крыло обычно устанавливается под некоторым углом к продольной оси фюзеляжа. Т.е.

самолет может лететь абсолютно горизонтально (и с симметричной тягой), а угол атаки крыла при этом будет составлять, допустим, 3 градуса, что достаточно для поддержания горизонтального полета.

Рис. 4: Абсолютно симметричная тяга как частный случай

Гироскопический момент или прецессия (Gyroscopic Precession) – наверное, самый сложный для понимания, тем не менее интереснейший физический феномен. По сути, воздушный винт – это самый большой гироскоп, установленный на самолете.

К нему применимы все законы, которым подчиняются гироскопы, в частности – прецессия. Каждый раз, при попытке отклонить ось гироскопа в какой-нибудь плоскости, гироскоп стремится самостоятельно отклониться в другой плоскости, перпендикулярной первой.

Проблема в том, что совершенно невозможно запомнить, в какую именно сторону во второй плоскости пытается отклониться гироскоп. 🙂

Чтобы понять суть процесса из объяснения, данного в советской «Практической аэродинамике», мне пришлось прочитать его раз десять. Но поскольку лучшего объяснения я все равно написать не смогу, привожу его полностью, мужайтесь:

Рис. 5: К объяснению гироскопического действия воздушного винта левого вращения на самолетах Як-52 и Як-55

«Допустим, что масса воздушного винта левого вращения самолетов Як-52 и Як-55 сосредоточена в двух грузах 1 и 2 (Рис. 5).

В момент, когда воздушный винт находился в вертикальном положении, летчик отклонил ручку управления на себя, что привело к поднятию относительно горизонта капота самолета. Поднятие капота самолета приведет к возникновению скорости грузов и относительно поперечной оси Z, дополнительно к имеющейся уже окружной скорости относительно продольной оси X.

Когда грузы займут горизонтальное положение, то по инерции они будут стремиться сохранить приобретенную скорость и при поднятии капота относительно горизонта.

В результате действия этих скоростей грузов (направленных в противоположные стороны-груза 1′ назад, груза 2′ вперед) возникает момент, называемый гироскопическим моментом воздушного винта Му.

гир, под действием его самолет начинает разворачиваться влево (при воздушном винте левого вращения)».

Чем хороша западная школа – она умеет просто и на пальцах объяснять всем, даже полным идиотам, вещи, которые в России ставят в тупик далеко не глупых студентов МАИ. Так что вот вам в помощь буржуйская картинка:
Рис. 6: Гироскопический эффект винта самолета
Зато советская школа всегда докопается до самых мелких деталей – и вот оно! Прекрасная диаграмма (вид из кабины), помогающая летчику запомнить, в каком именно направлении будет действовать гироскопический эффект при изменении положения капота:
Рис. 7: Гироскопическое действие воздушного винта левого вращения на самолетах Як-52 и Як-55

«Реакция самолета, возникающая при отклонении рулей из-за действия гироскопического момента воздушного винта, зависит от направления перемещения капота самолета (Рис.7).

Таким образом, направление перемещения капота самолета относительно горизонта при действии гироскопического момента воздушного винта находится путем перемещения его на 90° вокруг оси воздушного винта в сторону вращения».

Вот, собственно, и вся премудрость. Только помните: диаграмма выше – это вид именно из кабины, а не вид на самолет спереди. И имейте в виду, что в Цессне и других западных самолетах, винт вращается в другую сторону, значит, и уводить самолет будет в обратном направлении, «в сторону вращения».

Гироскопический момент, также как и асимметрия тяги винта, штука довольно неприятная. Она особенно мешает в виражах, когда ось вращения винта непрерывно отклоняется в течение длительного времени.

На ЯК-18Т, например, в правом развороте самолет все время забрасывает вверх метров на 20, а в левом — всегда теряет высоту.

Также гироскопический момент весьма заметен на самолетах с хвостовым колесом, где на разбеге необходимо сначала оторвать хвост от земли движением штурвала от себя. Ось вращения пропеллера отклоняется на весьма большой угол, и вот тут-то самолет и виляет в сторону.

Не самый удачный момент, надо отметить. К счастью, самолеты с носовой стойкой избавлены от этой особенности. Тем не менее, в воздухе резкое изменение тангажа может привести к сильному скольжению – будьте начеку!

Что ж… Надеюсь, что с влиянием пропеллера на поведение однодвигательного самолета мы разобрались. Про особенности многодвигательного самолета я со временем расскажу отдельно.

Технические параметры и устройство винта самолета

Винт самолета (пропеллер) представляет собой агрегат, приводимый в действие двигателем. За счет вращения возникает тяговая сила, заставляющая летательный аппарат двигаться. Винтовые самолеты обладают как преимуществами, так и недостатками. Они гораздо экономичнее реактивных аналогов, однако при этом у них имеется ряд конструктивных ограничений.

Зачем самолету винт?

Самолетный винт ответственен за преобразование крутящего момента двигателя в тяговую силу. Сочетание двигателя с пропеллером именуется винтомоторной установкой. Винт состоит из лопастей, которые при вращении захватывают воздух и отбрасывают его назад.

Воздушные винты подразделяются на тянущие и толкающие. При создании самолетов толкающие пропеллеры применяются крайне редко. Винтовые изделия применяются также для создания вертолетов, винтокрылов, винтопланов и автожиров. Для их поднятия в воздух используются несущие и рулевые изделия.

Отдельно стоит выделить винтопланы, которые сочетают в себе характеристики самолета и вертолета за счет поворотных двигателей. Лопасти несущих винтов винтоплана могут преобразовывать крутящий момент как в тянущую, так и в подъемную силу.

Пропеллер состоит из ступицы и лопастей. Количество лопастей может быть от 2 до 8. Изделие создается из высокопрочного материала. Как правило, используется термообработанный алюминиевый сплав. Скорость вращения воздушного пропеллера может составлять 1200 оборотов в минуту, поэтому для создания применяются максимально прочные материалы.

Среди основных технических характеристик изделия выделяют:

угол установки лопастей;
шаг;
угол атаки;
поступь.

Работа пропеллера приводит к появлению разворачивающего эффекта. Среди причин появления данного эффекта выделяют реактивный и гироскопический момент винта, а также закручивание струи воздуха. Для того чтобы противостоять разворачивающему эффекту, винтовые самолеты делаются асимметричными.

Тяга воздушных винтов варьируется за счет изменения оборотов двигателя или шага винта. Изменение шага позволяет изменять тягу, не меняя оборотов двигателя. Стоит отметить, что увеличение оборотов, и как следствие, ускорение вращения пропеллера, считается наиболее быстрым способом увеличить тягу.

КПД воздушных винтов составляет примерно 85%. КПД называется отношение полезной мощности к мощности двигателя. Несмотря на высокий КПД, у них имеются недостатки, среди которых выделяют повышенный уровень шума и так называемый эффект запирания (тяга винта после определенных оборотов двигателя перестает увеличиваться, несмотря на возрастание мощности).

Виды самолетных винтов

Для создания винтовых самолетов практически всегда применяются только тянущие варианты. В более редких случаях можно встретить самолеты с толкающими пропеллерами. Толкающие винтовые изделия располагаются в задней части самолета. Стоит отметить, что КПД тянущего винта больше, чем у толкающего.

Несущий вид не встречается на самолетах. Исключением является гибрид, который именуется винтопланом. Лопасти несущих винтов конвертоплана обладают большей длиной. Их примерный размер сопоставим с лопастями вертолета.

Винты с разным количеством лопастей

Лопастной винт самолета должен обладать высокой прочностью и надежностью. Для создания безопасных воздушных суден применяются винтовые изделия с регулируемым шагом, который позволяет изменять положение лопастей. При необходимости это позволяет осуществить флюгирование, чтобы уменьшить лобовое сопротивление при отказе двигателя.

На современном самолете может быть до 4 винтомоторных установок. Средняя скорость винтовых самолетов составляет 500 километров в час. Быстрейшим турбовинтовым самолетом считается Ту-95.

Преимущества и недостатки

Среди главных преимуществ выделяют высокий коэффициент полезного действия и низкий расход топлива у винтовых самолетов. Среди недостатков использования винтомоторных установок выделяют:

низкую скорость судна;
высокую шумность;
ограничения эксплуатационного характера.

Из-за низких скоростей винтовых самолетов их применяют только для ограниченного ряда задач. Турбовинтовые самолеты практически не применяются в пассажирской авиации. В большинстве случаев их используют для транспортировки грузов.

Как пулемет стреляет через винт самолета?

Первые военные истребители были винтовыми. Авиационные инженеры столкнулись с проблемой вращающегося пропеллера. Покрывать огнем цели, находящиеся во фронтальной области, было невозможно. Первое решение проблемы — металлические уголки на лопастях. Если пуля попадала в лопасти, то она рикошетила, при этом не нанося вреда винтовому изделию и экипажу самолета.

Более продвинутое решение изобретено нидерландским авиаконструктором. Для решения поставленной задачи стал использоваться синхронизатор стрельбы. Посредством этой разработки полностью решалась проблема.

Стрельба велась только в нужный момент, когда лопасти винтового изделия не мешали выстрелу. Специализированный синхронизатор определял момент вылета пули.

Синхронизатор стрельбы уменьшал скорострельность, но при этом позволял вести огонь прямо через лопасти винта несущегося самолета.

На современных истребителях используются реактивные двигатели, поэтому потребности в применении синхронизаторов нет. Винтовые гражданские и военные самолеты не несут на себе пулеметов, поэтому эта проблема их тоже не касается.

Отличия винта от пропеллера

Воздушные винты и пропеллеры являются равнозначными понятиями в авиации, однако винтовые изделия используются во многих других сферах. Лопастные изделия используются при создании:

кораблей;
ветряных мельниц;
турбин;
гидроэлектростанций.

Пропеллером называются только винтовые изделия, которые применяются для создания самолетов. Например, лопасть несущего винта вертолета нельзя назвать пропеллером. Зная об основных отличиях, можно будет легко классифицировать изделие.

Перспективные разработки

Авиаконструкторы стараются избавиться от недостатков винтовых самолетов. Среди наиболее перспективных разработок выделяют:

турбовентиляторный двигатель;
саблевидные лопасти;
разработка сверхзвуковых воздушных изделий.

Разработка турбовентиляторного двигателя — реализованный проект, который позволил получить высококачественные двигатели. Многие турбовентиляторные двигатели сейчас используются на пассажирских авиалайнерах. Эти двигатели отличает повышенная экономичность, что является существенным фактором в пассажироперевозках.

Для решения проблемы эффекта запирания крутящий момент двигателя разделяется между двумя соосными винтовыми изделиями. Таким образом достигается более высокая скорость при полете. Наиболее успешным самолетом, который использует данный метод, считается Ту-95. Стоит отметить, что для решения проблемы реактивных моментов на вертолете также используются соосные лопасти несущих винтов.

Создание усовершенствованных винтомоторных установок ведется до сих пор, однако составить конкуренцию турбовентиляторным или реактивным вариантам они не могут. Несмотря на это, винтовые судна обладают некоторыми особенностями, которые позволяют использовать их для решения узкоспециализированных задач.

Как работает двигатель самолета

Впервые самолет с турбореактивным двигателем (ТРД) поднялся в воздух в 1939 году. С тех пор устройство двигателей самолетов совершенствовалось, появились различные виды, но принцип работы у всех них примерно одинаковый. Чтобы понять, почему воздушное судно, имеющий столь большую массу, так легко поднимается в воздух, следует узнать, как работает двигатель самолета.

ТРД приводит в движение воздушное судно за счет реактивной тяги. В свою очередь, реактивная тяга является силой отдачи струи газа, которая вылетает из сопла. То есть получается, что турбореактивная установка толкает самолет и всех находящихся в салоне людей с помощью газовой струи. Реактивная струя, вылетая из сопла, отталкивается от воздуха и таким образом, приводит в движение воздушное судно.

Устройство турбовентиляторного двигателя

Конструкция

Устройство двигателя самолета достаточно сложное. Рабочая температура в таких установках достигает 1000 и более градусов. Соответственно, все детали, из которых двигатель состоит, изготавливаются из устойчивых к воздействию высоких температур и возгоранию материалов. Из-за сложности устройства существует целая область науки о ТРД.

ТРД состоит из нескольких основных элементов:

вентилятор;
компрессор;
камера сгорания;
турбина;
сопло.

Перед турбиной установлен вентилятор. С его помощью воздух затягивается в установку извне. В таких установках используются вентиляторы с большим количеством лопастей определенной формы. Размер и форма лопастей обеспечивают максимально эффективную и быструю подачу воздуха в турбину.

Изготавливаются они из титана. Помимо основной функции (затягивания воздуха), вентилятор решает еще одну важную задачу: с его помощью осуществляется прокачка воздуха между элементами ТРД и его оболочкой.

За счет такой прокачки обеспечивается охлаждение системы и предотвращается разрушение камеры сгорания.

Возле вентилятора расположен компрессор высокой мощности. С его помощью воздух поступает в камеру сгорания под высоким давлением. В камере происходит смешивание воздуха с топливом. Образующаяся смесь поджигается.

После возгорания происходит нагрев смеси и всех расположенных рядом элементов установки. Камера сгорания чаще всего изготавливается из керамики. Это объясняется тем, что температура внутри камеры достигает 2000 градусов и более.

А керамика характеризуется устойчивостью к воздействию высоких температур. После возгорания смесь поступает в турбину.

Вид самолетного двигателя снаружи

Турбина представляет собой устройство, состоящее из большого количества лопаток. На лопатки оказывает давление поток смеси, приводя тем самым турбину в движение. Турбина вследствие такого вращения заставляет вращаться вал, на котором установлен вентилятор. Получается замкнутая система, которая для функционирования двигателя требует только подачи воздуха и наличия топлива.

Самолет-амфибия ВВА-14 с вертикальным взлетом

Далее смесь поступает в сопло. Это завершающий этап 1 цикла работы двигателя. Здесь формируется реактивная струя. Таков принцип работы двигателя самолета. Вентилятор нагнетает холодный воздух в сопло, предотвращая его разрушение от чрезмерно горячей смеси. Поток холодного воздуха не дает манжете сопла расплавиться.

В двигателях воздушных судов могут быть установлены различные сопла. Наиболее совершенными считаются подвижные. Подвижное сопло способно расширяться и сжиматься, а также регулировать угол, задавая правильное направление реактивной струе. Самолеты с такими двигателями характеризуются отличной маневренностью.

Виды двигателей

Двигатели для самолетов бывают различных типов:

классические;
турбовинтовые;
турбовентиляторные;
прямоточные.

Классические установки работают по принципу, описанному выше. Такие двигатели устанавливают на воздушных судах различной модификации. Турбовинтовые функционируют несколько иначе. В них газовая турбина не имеет механической связи с трансмиссией.

Эти установки приводят самолет в движение с помощью реактивной тяги лишь частично. Основную часть энергии горячей смеси данный вид установки использует для привода воздушного винта через редуктор. В такой установке вместо одной присутствует 2 турбины.

Одна из них приводит компрессор, а вторая – винт. В отличие от классических турбореактивных, винтовые установки более экономичны. Но они не позволяют самолетам развивать высокие скорости. Их устанавливают на малоскоростных воздушных судах.

ТРД позволяют развивать гораздо большую скорость во время полета.

Турбовентиляторные двигатели представляют собой комбинированные установки, сочетающие элементы турбореактивных и турбовинтовых двигателей. Они отличаются от классических большим размером лопастей вентилятора. И вентилятор, и винт функционируют на дозвуковых скоростях.

Скорость перемещения воздуха понижается за счет наличия специального обтекателя, в который помещен вентилятор. Такие двигатели более экономично расходуют топливо, чем классические. Кроме того, они характеризуются более высоким КПД.

Чаще всего их устанавливают на лайнерах и самолетах большой вместительности.

Размер двигателя самолета относительно человеческого роста

Прямоточные воздушно-реактивные установки не предполагают использование подвижных элементов. Воздух втягивается естественным путем благодаря обтекателю, установленному на входном отверстии. После поступления воздуха двигатель работает аналогично классическому.

Как управлять самолетом: инструкция с видео

Некоторые самолеты летают на турбовинтовых двигателях, устройство которых гораздо проще, чем устройство ТРД.

Поэтому у многих возникает вопрос: зачем использовать более сложные установки, если можно ограничиться винтовой? Ответ прост: ТРД превосходят винтовые двигатели по мощности. Они мощнее в десятки раз.

Соответственно, ТРД выдает гораздо большую тягу. Благодаря этому обеспечивается возможность поднимать в воздух большие самолеты и осуществлять перелеты на высокой скорости.

Генконструктор Иноземцев о двигателе ПД-14, вернувшем Россию в высшую лигу мировой авиации

23 июля 2021

Одной из самых ожидаемых новинок авиасалона МАКС-2021 стал гражданский среднемагистральный самолет МС-21-310 с новейшими отечественными двигателями ПД-14. Машина с новыми моторами впервые участвует в летной программе авиасалона.

Фото: ТАССТАСС

Видео дня

Выполнение программы по созданию двигателя ПД-14 вернуло нашу страну в высшую лигу мировой авиации. В настоящее время специалисты Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК, входит в госкорпорацию «Ростех») активно работают над следующим двигателем этой серии — перспективным ПД-35 с тягой в 35 т для широкофюзеляжных самолетов. О том, как создавался ПД-14, какие трудности пришлось преодолеть, какие уникальные технологии применить, а также о перспективном ПД-35 рассказал в интервью ТАСС исполнительный директор АО «ОДК-Авиадвигатель» Александр Иноземцев.

«Двигатель, который будет конкурировать с лучшими западными аналогами»

По словам Иноземцева, изначально Объединенная авиастроительная корпорация (ОАК) хотела покупать двигатели для самолета МС-21 у западных производителей, считая, что это значительно снизит риски выхода нового продукта — самолета МС-21 — на рынок. «Самое сложное было доказать, что мы можем сделать двигатель, который на равных будет конкурировать с лучшими западными аналогами. Переговоры с ОАК вела только что созданная в марте 2008 года ОДК, доказывая, что без отечественного двигателестроения Россия никогда не сможет вернуть себе звание мировой авиастроительной державы. ОДК в этом споре поддержало Министерство промышленности и торговли РФ», — отметил он.

Иноземцев подчеркнул, что основную роль в положительном решении вопроса создания собственного двигателя сыграли Виктор Христенко, Юрий Слюсарь, Андрей Богинский, Александр Ивах, Александр Пономарев. Большую помощь оказали руководители ФГУП «ЦИАМ» — Владимир Скибин, Александр Ланшин и ФГУП «ВИАМ» — Евгений Каблов.

Консолидированная поддержка ОДК со стороны отраслевых институтов и Минпромторга РФ позволила в конце 2008 года начать финансирование проекта ПД-14.

Затем началась работа над самим изделием, где тоже пришлось столкнуться и преодолеть немало трудностей. Так, по словам Иноземцева, были затруднения с изготовлением материальной части. «Когда мы начинали проект в 2008 году и формировали кооперацию предприятий, все заводы были почти без работы и стремились максимально увеличить долю своего участия в проекте. А потом у всех появился гособоронзаказ, все сроки поползли вправо. Поэтому своевременное изготовление материальной части стало серьезной проблемой», — поделился воспоминаниями генеральный конструктор. Много внимания и сил отнимала организация работ по проекту, разработка и реализация концепции программно-проектного управления проектом, прохождение первых контрольных рубежей. «Мы были первыми в ОДК, и приходилось самим разрабатывать методологию программно-проектного управления и реализовывать ее на практике», — подчеркнул он.

Проект по созданию ПД-14 делился на определенные стадии, характеризующиеся законченным этапом работ и необходимостью принятия решения о начале финансирования следующего, более дорогостоящего этапа. На каждом контрольном рубеже внимательно рассматривалось состояние работ по проекту по нескольким ключевым критериям, главный из которых — техническая реализуемость и экономическая эффективность проекта, оценка экономических рисков реализации проекта.

Ключевые технологи ПД-14

По признанию Иноземцева, сложными оказались практически все основные этапы созданию ПД-14. Одним из новшеств проекта ПД-14 стало создание рабочих групп по ключевым направлениям. Помимо конструкторов «ОДК-Авиадвигатель» в эти группы привлекались ведущие специалисты предприятий ОДК, отраслевых институтов и академической науки.

Двигатель-демонстратор ПД-14 был собран в июне 2012 года. Ключевым риском этого этапа стала технология изготовления пустотелой титановой рабочей лопатки вентилятора методом диффузионной сварки и сверхпластической формовки. В создании и освоении этой технологии кроме специалистов АО «ОДК-Авиадвигатель» большую роль сыграли специалисты ФГБУН «Институт проблем сверхпластичности металлов» Российской академии наук, АО «ОДК-УМПО», ФГУП «ЦИАМ», ФГУП «ВИАМ». «Без этой технологии двигатель ПД-14 не состоялся бы», — подчеркнул Иноземцев.

Серьезным вопросом также стала разработка турбины низкого давления. Она была создана совместными усилиями уфимского ОКБ «Мотор» и пермских конструкторов. «Опуская подробности, скажу, что при разработке турбины низкого давления спорили две идеологии: делать турбину большего диаметра с меньшим количеством ступеней или, наоборот, меньшего диаметра с большим количеством ступеней. Победила вторая, более консервативная идеология, обеспечившая высокий КПД турбины на крейсерском режиме полета», — рассказал генконструктор.

В проекте ПД-14 предприятие «ОДК-Авиадвигатель» впервые в практике отечественного двигателестроения разрабатывало не только сам двигатель, но и мотогондолу. Специалисты пермского конструкторского бюро отказались от общепринятого в мире типа реверсивного устройства распашного типа, когда мотогондола состоит из двух С-образных каналов, которые, как крылья бабочки, распахиваются и открывают доступ к двигателю.

Другой особенностью реверсивного устройства, которую специалисты «ОДК-Авиадвигатель» применили одни из первых в мире и точно первые в России, стало использование электрического привода для реверсивного устройства ПД-14. Уникальную систему электропривода разработали отечественные фирмы ООО «Электропривод» и ГК «Диаконт».

Для летных испытаний нового двигателя была восстановлена летающая лаборатория на базе Ил-76ЛЛ, которая позволяет оценивать около 2 тыс. параметров двигателя в процессе полета. Первый вылет Ил-76ЛЛ с двигателем ПД-14 состоялся 30 ноября 2015 года на аэродроме ЛИИ им М.М. Громова. «Примерно треть из этих 2 тыс. параметров мы наблюдали онлайн на базе в Жуковском и в Перми. Это первая в России летная лаборатория с такими возможностями», — отметил генеральный конструктор.

С сертификацией двигателя тоже было все непросто. Когда были развернуты работы по проведению сертификационных испытаний ПД-14, вышло постановление правительства России о перераспределении полномочий по сертификации авиационной техники — от Межгосударственного авиационного комитета (МАК) в Росавиацию. Правительственный маневр примерно на два года задержал все работы по сертификации ПД-14. Особенно работы с EASA. Но в конечном итоге все испытания были успешно проведены, и в октябре 2018 года ПД-14 получил сертификат типа.

Перспективный двигатель прошел сложнейшие сертификационные испытания, в первую очередь по обрыву рабочей лопатки вентилятора, в ходе которых была подтверждена локализация повреждений и отсутствие опасных последствий, связанных с двигателем. Для этого испытания был существенно доработан стенд «ОДК-Авиадвигатель». Специалисты пермского КБ разработали уникальную методику подрыва пирозаряда, обеспечивающего гарантированное отделение рабочей лопатки вентилятора от ротора на заданном режиме работы двигателя и не приводящего к дополнительному негативному воздействию на двигатель.

Успешно прошло сложное испытание по обрыву вала турбины низкого давления, доказавшее отсутствие опасных последствий для двигателя и самолета.

«Подобные испытания в «ОДК-Авиадвигатель» не проводились почти 30 лет», — рассказал Иноземцев, добавив, что сертификационные испытания проходили не только в Перми, но и в Москве на стендах ЦИАМ в Тураево, в Жуковском в ЛИИ им. М.М. Громова, в Рыбинске на открытом стенде «ОДК-Сатурн» в Палуево.

Транзит технологий в двигатель ПД-35

Логическим продолжением двигателя ПД-14 стала работа коллектива «ОДК-Авиадвигатель» над двухконтурным турбореактивным двигателем сверхбольшой тяги ПД-35, который предназначен для установки на перспективные широкофюзеляжные самолеты.

Опыт, полученный при разработке двигателя для самолета МС-21, планируется в полной мере применить в новом проекте. «Из освоенных на ПД-14 технологий в коммерческом двигателе ПД-35 будут применены технологии изготовления лопаток турбин, элементов камеры сгорания, звукопоглощающих конструкций, новые методы ремонтов и диагностики, кроме этого планируется использовать технологии, увеличивающие прочность и ресурс двигателей», — рассказал Иноземцев.

Он также уточнил, что принципиально новыми разработками для перспективного двигателя ПД-35 будут рабочая лопатка вентилятора и его корпус, изготовленные из полимерных композиционных материалов, позволяющих существенно снизить массу двигателя. Также технологии сварного ротора, снижающие массу и повышающие надежность двигателя. Кроме того, в двигателе планируется использовать малоэмиссионную камеру сгорания, отвечающую перспективным экологическим требованиям вплоть до 2030 года.

«В ПД-35 также будет комплексная система диагностики с возможностью передачи данных во время полета в удаленные центры диагностики», — отметил генконструктор.

Конечно же, в перспективном двигателе ПД-35 планируется использовать часть деталей, изготовленных методом аддитивных технологий. Сегодня аддитивные технологии — в фазе бурного роста. Оборот мирового рынка аддитивных технологий увеличивается в среднем более чем на 20% в год. Такая интенсивность объясняется их преимуществами по сравнению с традиционными формообразующими технологиями: возможность изготовления деталей практически любой сложности и сокращение сроков разработки и изготовления деталей.

Для того чтобы снизить вес авиационных двигателей и соответствовать высоким требованиям, предъявляемым к конструкции двигателя, изготавливаемые детали имеют максимально тонкие стенки и сложный профиль геометрии элементов конструкции. Чтобы производить аддитивные детали, специалисты «ОДК-Авидвигатель» активно работают в направлении импортозамещения материалов, а также топологической оптимизации самих конструкций, что позволит снизить массу аддитивных деталей на 20%.

«Действительно, 3D-технологии обеспечили новые возможности для развития двигателестроения и машиностроения в целом. Но надо понимать, что все новые технологии по формообразованию заготовок (литье, ковка, прокат и так далее) — это не замена традиционных, а дополнение к существующим технологиям. Через определенный промежуток времени аддитивные технологии не заменят классические, а просто займут свою нишу, которая будет эволюционировать и увеличиваться с их освоением и внедрением», — считает Иноземцев.

По его словам, на сегодняшний день широкое внедрение аддитивных технологий в отечественной промышленности сдерживается отсутствием отечественного оборудования, серийного производства металлических и полимерных порошков, а также высокой себестоимостью материалов для аддитивных технологий.

Авиадвигатели шестого поколения

В настоящее время в мировом производстве двигателей для гражданских узкофюзеляжных и широкофюзеляжных самолетов доминируют двигатели пятого поколения. Первым таким российским двигателем для гражданской авиации стал ПД-14. По словам Иноземцева, технологии, которые будут применены в перспективном двигателе ПД-35, позволят отнести его к промежуточному поколению двигателей — между пятым и шестым, к так называемому поколению 5+.

Вместе с тем гражданские двигатели шестого поколения предполагают использование еще более высоких параметров цикла: температуры газа перед турбиной, приближающейся к стехиометрической, ультравысоких степени двухконтурности и степени сжатия, применения редуктора в приводе вентилятора либо схемы с «открытым ротором», широкого применения композиционных материалов, высокой степени интеграции с планером и самолетными системами. Важной особенностью этих двигателей, вероятно, станут более высокие экологические стандарты, предполагающие использование более экологичных типов топлива, снижающих или обнуляющих выбросы парниковых газов: синтетического жидкого топлива с повышенным содержанием водорода, производимого из сырья биологического происхождения, жидкого водорода. В ОДК запланированы поисковые НИР по исследованиям в указанных направлениях и разработке соответствующих базовых технологий.

«Разработки в области боевых двигателей также ведутся, однако это не предмет для публикаций в открытой печати. Таким образом, можно констатировать, что движение к двигателям шестого поколения уже начато, необходимо его интенсифицировать в сотрудничестве с самолетными конструкторскими бюро и отраслевыми научными центрами», — отметил Иноземцев.

Милена Синева

Войска,Владимир Скибин,Александр Иноземцев,Евгений Каблов,Юрий Слюсарь,Виктор Христенко,Александр Пономарев,Андрей Богинский,ВИАМ,ЦИАМ,Объединенная двигателестроительная корпорация,Межгосударственный авиационный комитет,ОАК,Ростех,РАН,Минпромторг,Росавиация,Правительство РФ,ИТАР-ТАСС,

CFM запускает демонстрационный образец с открытым ротором, обещая на 20 % лучшее сжигание топлива для применения в середине 2030-х годов | News

CFM International запустила RISE — новую программу демонстрационных двигателей с архитектурой с открытым ротором, которая обещает обеспечить 20-процентный прирост топливной эффективности по сравнению с сегодняшними узкофюзеляжными силовыми установками.

Летные испытания в рамках программы RISE — или революционной инновации для экологичных двигателей — запланированы на середину десятилетия, что позволит отработать технологии, необходимые для ввода в эксплуатацию новой силовой установки в 2030-х годах.

Источник: CFM International

Архитектура с открытым ротором может обеспечить значительную экономию топлива. Увеличение расхода топлива на 15% по сравнению с предыдущим CFM56.

RISE основывается на десятилетиях исследований конструкций с открытым ротором в GE Aviation и Safran, совладельцах CFM, в том числе в середине 19 века.GE36 80-х годов, который появился на авиасалоне в Фарнборо в 1988 году на борту McDonnell Douglas MD-80, и более поздний демонстрационный образец Sage2 французской фирмы.

Тем не менее, усовершенствования в технологии материалов и цифровом моделировании позволили партнерам избавиться от существенных ограничений по размеру, весу и шуму, присущих более ранним конструкциям, — говорит Арьян Хегеман, генеральный менеджер отдела передовых технологий в GE Aviation.

Архитектура с открытым ротором обеспечивает «огромную тяговую эффективность», но при этом способна «летать со скоростью современных турбовентиляторных двигателей», — говорит Хегеман.

Диаметр вентилятора был значительно уменьшен до 144–156 дюймов (365–396 см) — в соответствии с внешним диаметром узкофюзеляжного двигателя текущего поколения — что позволяет устанавливать его на узкофюзеляжный самолет.

Кроме того, партнеры решили «упростить» общую архитектуру по сравнению с предыдущими двигателями с открытым ротором, говорит Дельфин Дижу, исполнительный менеджер программы CFM RISE, системная инженерия Safran Aircraft Engines.

RISE оснащен одним вращающимся вентилятором с лопастями из углеродного волокна с переменным шагом, за которым находится ряд статических направляющих лопаток. Более ранний демонстрационный образец Safran Sage2 имел вторую ступень вентилятора, вращающуюся в противоположных направлениях, но для этого требовались «сложные внутренние конструкции, которые были очень тяжелыми», — говорит Дижу.

Турбомашина системы содержится в бустере, состоящем из высокотемпературного и высокоскоростного ядра и высокоскоростной турбины низкого давления. Однако Дижу говорит, что «слишком рано» указывать количество этапов для каждого из них.

Источник: CFM International

Размер вентилятора уменьшен для обеспечения совместимости с узкофюзеляжными двигателями .

Это резкое изменение производительности станет возможным благодаря использованию передовых материалов, области, которая была «нашей сильной стороной и фокусом» на всех поколениях двигателей, говорит он. Это включает в себя композиты с керамической матрицей, которые уже используются в кожухах двигателей семейства Leap, а также использование 3D-печати для создания новых конструкций — например, лопаток статора с внутренними каналами для улучшения охлаждающих свойств.

По его словам, они будут «распространяться дальше» в основной дизайн, где к ним присоединятся другие технологии, о которых «мы не имеем права вдаваться в подробности».

Важно отметить, что двигатель RISE не будет зависеть от источника топлива и сможет работать либо на 100% экологичном авиационном топливе, либо на водороде, что обеспечит гибкость для будущих применений.

И, как указывает Хегеман, снижение расхода топлива на 20% может иметь решающее значение для противодействия вероятному увеличению веса водородных топливных баков, позволяя авиакомпаниям поддерживать текущие маршруты.

На двигатель также будет установлено несколько электрогенераторов, способных извлекать или обеспечивать энергию по мере необходимости.

«Конструкция позволяет передавать мощность от одной катушки к другой в зависимости от фазы полета для оптимизации работы катушек», — говорит Дижу.

Источник: Safran

Владельцы CFM GE Aviation и Safran продлили партнерство до 2050 года

Кроме того, дополнительные генерирующие мощности ожидают появления других новых архитектур, выходящих за рамки существующего положения. «Очевидно, что мы предвидим поколения этой платформы, в которых не только выигрывает сам двигатель, но и генерируемая мощность также обеспечивает возможности распределенной тяги для авиаконструктора», — говорит Хегеман.

«Это основа, позволяющая этому случиться. Это обеспечивает недвижимое имущество, на котором авиастроители могут продолжать строить».

Хотя до середины 2020-х летных испытаний осталось всего четыре года, Хегеман отмечает, что CFM опирается на десятилетия исследований своих компаний-партнеров, будь то общая концепция открытого ротора или отдельные компоненты. «Мы начинаем не сейчас — наша работа началась некоторое время назад», — говорит он.

Компания GE «пыталась решить некоторые проблемы, с которыми мы столкнулись» с тех пор, как в 1980-х, добавляет он. В результате архитектура «созрела несколько десятилетий назад», но является «улучшением без ущерба для производительности».

Эти испытания в конце 1980-х годов подтвердили эффективность концепции открытого ротора, но показали, что шум остается серьезной проблемой, требующей решения.

Тем не менее, продолжающиеся исследования и «передовые инженерные инструменты, усовершенствованные в течение десятилетий открытых испытаний вентиляторов, а также наши новейшие современные инструменты компьютерного проектирования» позволили оптимизировать форму аэродинамического профиля «как для производительности, так и для акустики», — говорится в сообщении. Хегеман. Это позволит RISE «с запасом соответствовать будущим нормам акустики».

Демонстрационный двигатель RISE будет рассчитан на тягу в 30 000 фунтов (133 кН), говорит Дижу, но «у нас есть гибкость в этом вопросе». Крейсерские скорости, равные текущим уровням «и даже немного выше», будут достижимы с конструкцией с открытым ротором.

Хотя CFM изначально ориентируется на сегмент ближне- и среднемагистральных самолетов, конструкция «может быть адаптирована к потребностям клиентов», даже потенциально масштабируясь для широкофюзеляжных приложений.

Но краткосрочный спрос, вероятно, будет на новый узкофюзеляжный; потенциальный клиент Airbus указал, что возможный преемник A320neo может быть введен в эксплуатацию в 2030-х годах.

Хегеман подчеркивает, что новый самолет придется проектировать на основе новых силовых установок. «Для достижения тяговой эффективности нет смысла ставить двигатель следующего поколения на планер вчерашнего дня и рассчитывать на хорошие характеристики», — говорит он.

Между тем, GE и Safran продлили свое партнерство в CFM на десятилетие, и соглашение, заключенное в 1974 году, действует до 2050 года. говорит Джон Слэттери, исполнительный директор GE Aviation. «Вместе с помощью программы демонстрации технологий RISE мы заново изобретаем будущее полетов, выводя на рынок передовой набор революционных технологий, которые выведут узкофюзеляжные самолеты следующего поколения на новый уровень топливной эффективности и снижения выбросов».

Оливье Андрис, его коллега из Safran, добавляет: «Наша отрасль переживает самые сложные времена, с которыми мы когда-либо сталкивались. Мы должны действовать сейчас, чтобы активизировать наши усилия по снижению нашего воздействия на окружающую среду.

«Продлив наше партнерство с CFM до 2050 года, сегодня мы подтверждаем нашу приверженность совместной работе в качестве технологических лидеров, чтобы помочь нашей отрасли справиться с неотложными климатическими проблемами.

CFM RISE: GE и Safran разработают двигатель с открытым ротором!

General Electric и Safran, два партнера CFM, запускают CFM RISE, программу сверхэффективного экологически чистого двигателя с открытым ротором. Они надеются, что новый двигатель будет готов к эксплуатации к середине следующего десятилетия.

Вслед за новостями от Airbus о прогрессе в водородных планах CFM объявляет о новом проекте. Название новой программы CFM — RISE (Революционная инновация для экологичных двигателей). Эта инициатива исследует «… ряд новых прорывных технологий для двигателей будущего, которые могут быть введены в эксплуатацию к середине 2030-х годов », по данным CFM.

Изображение предоставлено: CFM International

Мы слышали как от Boeing, так и от Airbus, что они не ожидают каких-либо значительных скачков в современных технологиях двигателей. Двигатели CFM LEAP-1 и Pratt & Whitney PW1000G на 15-20% эффективнее тех, которые они заменили. Это был впечатляющий подвиг, но повторение его через десятилетие маловероятно. Тем не менее, партнеры CFM считают, что программа RISE может принести такое улучшение примерно через 15 лет.

Недавний предшественник CFM RISE

Мы уже видели, что Safran тестировала конструкции с открытым ротором в последние годы. Это был «индивидуальный» проект французского производителя двигателей с использованием армейского турбовентиляторного двигателя (от истребителя Dassault Rafale). Они впервые испытали этот двигатель на стенде в 2017 году. Лопасти вентилятора без воздуховодов в этих двигателях эффективно обеспечивают чрезвычайно высокую степень двухконтурности. Это существенно повышает эффективность. Однако эта же особенность означает, что ранние работы с такими двигателями были очень шумными.

Двигатель Safran с открытым ротором 2017 года (показана задняя сторона)

В прототипе Safran использовалась коробка передач, позволяющая открытым роторам вращаться медленнее. Это снижает шум и повышает эффективность лопастей. Новая конструкция отвала также способствует снижению уровня шума. Для ясности: в предыдущих конструкциях с открытым ротором также использовались редукторы, но они не получали преимуществ от новых разработок в конструкции лопастей и материалов. Проект Safran и, предположительно, CFM RISE, выиграют от обоих. Safran утверждала, что его конструкция с открытым ротором не шумнее двигателя LEAP-1.

CFM RISE, ZEROe и др.

График производства двигателя, который появится в результате проекта CFM RISE, хорошо согласуется с проектом Airbus ZEROe. И это хорошо согласуется со стремлением CFM лучше интегрировать двигатели нового поколения в планер. Но большой диаметр этих открытых лопастей означает, что их будет труднее поместить под крылья. Так что надо бы проектировать и планер и двигатели друг для друга. По общему признанию, это всегда хорошая идея для нового самолета…

Изображение предоставлено CFM International

И это становится еще более важным, когда появляются новые виды топлива. Действительно, GE и Safran хотят, чтобы двигатель CFM RISE работал как на экологичном авиационном топливе (SAF), так и на водороде! Да, при обсуждении водорода мы в основном рассматривали технологию топливных элементов, но сжигание водорода также является вариантом. Однако адаптация газотурбинных двигателей для работы на водороде не так проста, как использование SAF. Так что это то, что стоит внедрить в движок.

Кроме того, Safran уже имеет опыт производства сертифицированных для полетов электродвигателей. А в рамках проекта EcoPulse с Airbus они строят распределенную силовую установку с несколькими двигателями на крыльях. Энергия для этих двигателей поступает от «турбогенератора», который работает с турбовинтовым двигателем самолета. Архитектура, аналогичная этой, может позволить CFM RISE иметь гибридно-электрические возможности, как теперь объявили CFM и GE.

Изображение: Airbus

Боитесь патентов?

Использование редуктора для оптимизации скорости открытого вентилятора имеет некоторые интересные последствия. CFM RISE вполне может стать ответом на недавнюю загадку. В декабре мы сообщали, что GE оспаривает патент, относящийся к конструкциям турбовентиляторных двигателей с редуктором (GTF). В настоящее время владельцем этого патента является компания Raytheon, материнская компания Pratt & Whitney. Компания P&W, конечно же, производит очень успешное новое семейство двигателей PW1000G конструкции GTF.

Изображение предоставлено CFM International

В то время (в декабре) мы предположили, возможно, ошибочно, что новый Airbus меньшего размера уже может быть в пути. Может быть, еще один вариант A220, когда Airbus пытается выйти из ситуации с единственным поставщиком двигателей с P&W для этого самолета. Хотя это все еще может быть фактором, CFM RISE, скорее всего, столкнется с той же патентной проблемой.

Кроме того, GE и Safran хотят работать над новыми технологиями в рамках проекта CFM RISE. К ним относятся аддитивное производство, композитные лопасти вентиляторов, жаропрочные сплавы и композиты с керамической матрицей (CMC). Проект будет включать в себя несколько прототипов двигателей, испытания первого из которых должны начаться примерно в 2025 году.

У открытого вентилятора много поклонников! Для получения дополнительной информации об этой картине перейдите ЗДЕСЬ. Фото: EasyJet

Вместе с анонсом проекта RISE, GE и Safran объявили о продлении партнерства CFM. Теперь они взяли на себя обязательство работать вместе до 2050 года. И это тоже согласуется с долгосрочными планами развития Airbus, а также Boeing.

Источник

Спирос Георгилидакис

Спирос Георгилидакис имеет степень в области предпринимательства и управления. Он имеет 14-летний опыт работы в индустрии гостеприимства и туризма, а также страсть ко всему, включая авиацию и туристическую логистику. Он также является опытным писателем и редактором онлайн-изданий, а также лицензированным профессиональным пилотом дронов.

Набирает высоту: Airbus A380 тестирует архитектуру CFM с открытым вентилятором. В полете

В разгар сезона летних отпусков воздушные перевозки пришли в норму после застоя, связанного с блокировкой. Но так же как и осознание влияния коммерческой авиации на климат.

Авиакомпании и производители самолетов и двигателей хотят участвовать в диалоге.

Возьмем, к примеру, Airbus и CFM International, совместную компанию GE и Safran Aircraft Engines с долевым участием 50/50. В феврале обе компании объявили о планах сотрудничества по испытаниям авиационного двигателя, работающего на водороде. А на этой неделе на авиасалоне в Фарнборо Airbus заявила, что присоединится к делу вместе с CFM, участвуя в программе RISE (Революционные инновации для устойчивых двигателей), запущенной в 2021 году. Инициатива по разработке технологий направлена на совершенствование и демонстрацию передовых технологий, которые будут служить в качестве основы для двигателя CFM следующего поколения, который будет потреблять на 20% меньше топлива и создавать на 20% меньше выбросов, чем самый эффективный реактивный двигатель, используемый сегодня, и может быть введен в эксплуатацию к середине 2030-х годов.

Во второй половине этого десятилетия производитель самолетов будет сотрудничать с CFM для выполнения демонстрационной программы летных испытаний на Airbus A380 для проверки архитектуры двигателя с открытым вентилятором.

Airbus, CFM, GE и Safran присоединились к цели Air Transport Action Group по достижению нулевых выбросов углерода в авиации к 2050 году. «У нас есть видение и стремление помочь отрасли достичь нулевых выбросов углерода», — говорит Гаэль Мехест. , президент и главный исполнительный директор CFM International, «и демонстрационная программа летных испытаний с открытым вентилятором является захватывающим шагом к достижению этой цели».

Вентилятор в передней части этой архитектуры «открыт», потому что, в отличие от других турбовентиляторных двигателей, он не окружен кожухом. Это снижает вес и позволяет увеличить лопасти вентилятора. В результате вентилятор может перемещать гораздо большие объемы воздуха вокруг двигателя, а не через сердцевину двигателя.

Разница между этими двумя объемами называется коэффициентом байпаса. Это важное число, которое описывает КПД двигателя. Двигатели CFM выросли с начальной степенью двухконтурности 5: 1 в 1980-х годов на двигатель LEAP с коэффициентом двухконтурности 11:1. Открытый вентилятор может обеспечить степень двухконтурности выше 70:1. А это означает снижение расхода топлива и выбросов на 20 % по сравнению с самыми передовыми двигателями, используемыми сегодня. Гибридная электрическая силовая установка и экологичное авиационное топливо могут привести к еще большему сокращению выбросов.

Компания

CFM стремилась создавать еще более эффективные продукты с тех пор, как первые двигатели CFM56 были введены в эксплуатацию в начале 1980-х годов. С тех пор его инженерам удалось снизить расход топлива и выбросы CO 9 .0208 2 выбросы в двигателях CFM на 40% по сравнению с двигателями, которые они заменили.

Новости на авиасалоне в Фарнборо представляют своего рода возвращение дизайна на родину. Промышленность впервые начала изучать концепцию открытого вентилятора в середине 1980-х годов, когда GE и Safran разработали и испытали двигатель GE36, также известный как двигатель без воздуховода (UDF). Самолет McDonnell Douglas MD-80 с двигателем GE36 приземлился на авиашоу в Фарнборо в 1919 г.88.

GE36 помог отработать ключевые технологии двигателей, такие как более легкие и прочные лопасти вентилятора, изготовленные из композитных материалов на основе углеродного волокна.

«Первоначально эта технология была протестирована на GE36, а затем в 1995 году она была применена к GE90, а затем и к семействам двигателей GEnx и CFM LEAP, — говорит Мехёст.

В 2017 году Safran и Avio Aero, компания GE Aerospace, также испытали двигатель с открытым ротором, вращающимся в противоположных направлениях (CROR), в котором два ротора вращаются в противоположных направлениях, в рамках европейской инициативы по устойчивому развитию «Чистое небо». Работа позволила инженерам разработать новую, более тихую конфигурацию вентилятора.

Демонстрационный двигатель RISE с открытым вентилятором разрабатывается только с одним большим эффективным ротором, вращающимся в передней части двигателя, и рядом статорных (неподвижных) лопастей сразу за ним.

С тех пор, как год назад CFM объявила о программе, компания начала успешно тестировать различные компоненты. Наземные испытания полностью собранного прототипа двигателя должны начаться примерно в середине этого десятилетия. Летные испытания будут проходить во второй половине десятилетия — на летном испытательном стенде GE 747 в Викторвилле, Калифорния, а также в рамках программы летных испытаний A380 в Тулузе, Франция.

Цели летного демонстратора включают в себя получение информации о том, как различные варианты установки крыла самолета влияют на аэродинамические характеристики. Инженеры будут искать способы повысить эффективность двигательной установки, подтвердить 20-процентный прирост эффективности использования топлива и улучшенные акустические модели, а также обеспечить совместимость со 100-процентным экологичным авиационным топливом.

Водородное топливо также может сыграть роль в конечном конечном продукте программы RISE, и Airbus также помогает в этом. В феврале 2022 года две компании объявили о совместной программе летных испытаний для изучения способов использования 100% водорода, источника топлива с низким содержанием углерода, для управления самолетом.

В дополнение к смене парадигмы освобождения лопастей вентилятора от их корпуса, другие передовые технологии, такие как композиты с керамической матрицей, играют важную роль в программе RISE. Этот материал, который уже используется в современных двигателях LEAP, в три раза легче стали, но может выдерживать температуры до 2400 градусов по Фаренгейту, что превышает температуру плавления многих передовых металлических суперсплавов. Это повышение температуры улучшает тепловой КПД двигателя. Кроме того, десятки других компонентов будут напечатаны на 3D-принтере или изготовлены аддитивным способом, что будет быстрее и дешевле, чем традиционные субтрактивные методы. Эта производственная технология освобождает пространство для проектирования для инженеров, позволяя им создавать более органичные конструкции, не ограниченные возможностями станков.

Для CFM программа представляет собой шанс создать смену поколений, которая изменит представление о полетах на десятилетия вперед. Мееуст говорит: «Все дело в расширении границ технологий, переосмыслении искусства возможного и помощи в достижении более устойчивого долгосрочного роста для нашей отрасли».

CFM обязуется открыть ротор в рамках программы RISE » AirInsight .

Двигатель должен быть более чем на двадцать процентов эффективнее, чем наиболее эффективные двигатели текущего поколения, включая их CFM LEAP, и снижать выбросы углекислого газа на 80–100 процентов. Интересно, что CFM использует открытый ротор в программе RISE.

Во время онлайн-мероприятия в Париже президент и главный исполнительный директор GE Джон Слэттери и его коллега из Safran Оливье Андрис подчеркнули, что сегодня не запуск новой программы двигателей, а начало технологической программы, которая приведет к созданию преемника прыжок. А поскольку GE и CFM также продлили свое партнерство до 2050 года, программа снова называется CFM с добавлением RISE. Что означает «Революционные инновации для экологичных двигателей».

С момента начала партнерства в 1979, двигатели CFM прошли долгий путь в плане эффективности. Топливная эффективность текущего поколения LEAP на пятнадцать процентов выше, чем у предыдущего семейства CFM 56-7, или на 40 процентов больше, чем у CFM-2. Но если авиационная промышленность хочет выполнить цели, изложенные в Парижском соглашении по климату 2015 года, двигатели должны сделать еще один большой шаг. Ответ на это CFM RISE.

Открытый ротор имеет долгую историю

Компании GE и CFM первыми внедрили технологическую концепцию, которая, если она действительно будет внедрена, разрушит отрасль: открытый ротор. Конечно, оба OEM-производителя опробовали и протестировали его ранее, но никогда не включали в коммерческую программу. GE разработала вентилятор GE36 Unducted Fan (UDF) или винтовые вентиляторы, которые впервые поднялись в воздух на Boeing 727 в 1919 году.86 и на McDonnell-Douglas MD80 в 1988 году. Он так и не вышел за рамки этапа испытаний из-за опасений по поводу шумового загрязнения, а более низкие цены на топливо в начале восьмидесятых по сравнению с концом семидесятых сделали невозможным оправдание затрат на разработку.

Safran была партнером UDF и продолжила разработку конструкции открытого ротора для открытого ротора, вращающегося в противоположных направлениях (CROR). В рамках европейской программы Clean Sky Sage-2 Open Rotor демонстратор провел наземные испытания в октябре 2017 года. Хотя программа еще не завершена, она подтвердила, что возможно повышение эффективности использования топлива и сокращение выбросов CO2 на 30%. Safran и GE подали заявку на новое финансирование в рамках программы ЕС «Чистая авиация», которая действует до 2028 года9.0003

Safran испытала двигатель с открытым ротором встречного вращения в Истре в октябре 2017 г. (Safran)

За кулисами GE и Safran продолжили разработку концепции и провели несколько буровых испытаний с 2019 г. до официального запуска программы CFM RISE сегодня. По словам Слэттери, обе компании предоставили для участия в программе в общей сложности 1000 инженеров. По словам вице-президента GE по инженерным вопросам Мохамеда Али, программа должна привести к «самому большому улучшению сжигания топлива из когда-либо достигнутых». Мало того, что двигатель должен быть на двадцать процентов более эффективным, но интеграция двигателя и самолета также может дать преимущество в тридцать процентов, сказал вице-президент Safran по проектированию Франсуа Бастен.

Три ключевые области нуждаются в доработке

Итак, CFM делает ставку на открытый ротор с программой RISE. Но прежде чем эти цели будут достигнуты, CFM RISE предстоит завершить длинный список. Арьян Хегеман, генеральный менеджер по передовым технологиям, определил три области, над которыми необходимо будет работать: различные архитектуры, материалы и гибридная электрификация.

Что касается архитектуры, то RISE рассматривает различные варианты, но наиболее амбициозным и наиболее предпочтительным для обоих производителей двигателей является двойной открытый ротор. Но не дайте себя обмануть: вращается только один ротор, другой ряд лопастей за вращающимся неподвижен. Мохамед Али сказал, что это решение является предпочтительным: «И GE, и Safran накопили многократный опыт работы с этой архитектурой, начиная с восьмидесятых годов. Недавно мы также смогли использовать эти знания на буровых установках в дополнение к огромной вычислительной мощности. Теперь мы смогли сделать его одним вентилятором. Это не только снижает вес и сложность, но и повышает эффективность».

RISE должен будет соответствовать строгим нормам по шуму, проблемам с UDF и любым турбовинтовым самолетам, летящим туда. Джон Слэттери подчеркнул, что, что касается уровня шума в салоне и снаружи RISE, «уровень комфорта LEAP не ухудшится». Андрис добавил, что уровень шума в аэропортах будет таким же, как и в LEAP. Снизить шум от роторов поможет редуктор с механическим приводом.

Полная дорожная карта по разработке материалов

Что касается материалов, то GE и Safran заявляют, что разработали всеобъемлющий план разработки наиболее прочных композитных лопастей вентилятора. В то время как в LEAP и GE GE9X уже используются детали из новых сплавов, композиты с керамической матрицей и детали, напечатанные на 3D-принтере, инженеры расширят свои исследования для еще более новых и более прочных сплавов, которые позволят двигателю работать более эффективно при тепловом и тяговом воздействии. перспектива. Например, он будет иметь компактную сердцевину с очень высокой степенью сжатия компрессора и высокоскоростным бустером. Система рекуперации отработанного тепла сократит выбросы.

Третья область, требующая дальнейшего изучения, — это топливо и гибридная электрификация. С самого начала RISE будет работать на 100-процентном экологичном авиационном топливе (SAF), что сократит выбросы CO2 на восемьдесят процентов. Двигатель также будет совместим с водородом, что сократит выбросы на 100 процентов.

Двигатель также сможет летать на гибридно-электрической энергии, где роторы приводятся в движение электродвигателем, который работает на электричестве, вырабатываемом генератором. Это обеспечит дополнительную мощность и выработку электроэнергии для использования в других частях самолета. RISE должна первой внедрить гибридно-электрическую технологию в узкофюзеляжные авиалайнеры.

Три концепции установки на самолет

Как расположить открытый ротор на самолете? Франсуа Бастен показал три концепта. Первый — тот, что уже видели на UDF и других конструкциях с открытым ротором, то есть с двигателями, установленными в кормовой части фюзеляжа. В качестве альтернативы они подходят для самолетов с высокорасположенным крылом, как концепция, которая много лет использовалась на Fokker Friendship / F50, Bombardier / De Havilland Canada Dash 8 семейства ATR. Или на концепции крыла с ферменной балкой, которая изучается с 2014 года НАСА и Boeing и недавно была представлена в исследовательской программе НАСА 2022 года.
По словам Бастина, двигатель RISE также можно разместить под крыльями низкоплана. Установка будет сложной, так как 3,9-метровые роторы требуют достаточного дорожного просвета.

Оливье Андрис сказал, что RISE не нацелен на конкретную авиационную программу, хотя двигатель может быть идеальным кандидатом для водородного авиалайнера, который Airbus разрабатывает в рамках своей программы ZEROe. «Мы сотрудничали с Airbus и Boeing в этом проекте, и они действительно заинтересованы в повышении эффективности, которое он принесет. Признано, что концепция открытого ротора предлагает им такое сокращение расхода топлива». «Технологически это может быть применено к любой архитектуре самолета. Запуск и конфигурация зависят от производителя», — сказал Слэттери.

На вопрос, хотел бы он присоединиться к Boeing, если он готов запустить новую программу, Слэттери сказал, что «если Boeing предложит платформу, мы будем конкурировать, мы будем стремиться попасть на борт». Он также призвал Pratt & Whitney и Rolls-Royce использовать ту же концепцию открытого ротора: «Привлекайте своих лучших инженеров, ищите лучшие технологии, давайте конкурировать! В конечном счете, планета будет бенефициаром. Я приветствую конкуренцию, давайте попробуем».

Первые испытания ожидаются не ранее середины 2020-х годов

График RISE включает более 300 компонентов, модулей и полных сборок двигателей, при этом первые наземные испытания ожидаются не раньше середины 2020-х годов. Летные испытания на летающем испытательном стенде GE Boeing 747 должны состояться во второй половине этого десятилетия, а ввод в эксплуатацию — в середине 2030-х годов. Это полностью зависит от того, что имеют в виду Airbus и Boeing, а также от поддержки со стороны правительств и других заинтересованных сторон отрасли. Слэттери сказал, что хотел бы получить финансовую поддержку от правительств, а также их вклад в правила, в то время как аэропорты должны предлагать инфраструктуру для гибридно-электрических и/или водородных самолетов. «Это отраслевой командный вид спорта. Нам предстоит большая работа, но вы можете на нас рассчитывать».

Франсуа Андрис из Safran не сообщил, сколько его компания тратит на RISE, за исключением того, что это будет около 75 процентов ее бюджета на исследования и разработки. Слэттери сказал, что расходы General Electric составят значительную часть бюджета на исследования. В этом году американская компания потратит на исследования и разработки около 1,8 миллиарда долларов, примерно столько же, сколько и в прошлом году. Как сказал Мохамед Али: «Будут уроки и, возможно, неудачи. Но мы полны решимости, и наше возражение очень ясно: изобрести будущее полета и сделать его устойчивым».

Подпишитесь на нас и поставьте лайк:

Ричард Шуурман

Работает журналистом с 1987 года, начиная с региональной газеты Zwolse Courant. Репортер Гран-при 1997 года в голландском ежемесячном журнале Formule 1, главный репортер Lelystad / Flevoland в De Stentor / Dagblad Flevoland, с 2002 по июнь 2021 года репортер / ведущий на радио / телевидении с Омроэпом Флеволандом.
С середины 2016 года независимый авиационный журналист, с июня 2021 года полностью посвятивший себя авиации. Репортер/редактор AirInsight с декабря 2018 года. Автор статей в Airliner World, Piloot & Vliegtuig. Твиттер: @rschuur_aero.

Нравится:

Нравится Загрузка…

GE, Safran занимается разработкой принципиально нового реактивного двигателя

1/5

Логотип американского конгломерата General Electric изображен на территории энергетического филиала компании в Белфорте , Франция, 5 февраля 2019 г. REUTERS/Vincent Kessler/File Photo

Зарегистрируйтесь прямо сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Ключевой шаг к следующему поколению среднемагистральных самолетов

Франко-американское предприятие по производству двигателей продлено до 2050 года

Промышленный титан родился на саммите Никсона и Помпиду

ПАРИЖ, 14 июня (Рейтер) — General Electric (GE) .N) и французская компания Safran (SAF.PA) обнародовали планы по испытанию реактивного двигателя с открытыми лопастями, способного сократить потребление топлива и выбросы на 20%, поскольку они продлили свое историческое совместное предприятие CFM International на десятилетие до 2050 года.

Двигатель RISE, позиционируемый как возможный преемник модели LEAP, используемой на Boeing 737 MAX и некоторых Airbus A320neo, будет иметь конструкцию с видимыми лопастями вентилятора, известную как открытый ротор, и может быть введен в эксплуатацию к середине 2030-е годы.

Система будет содержать гибридно-электрическую силовую установку и сможет работать на 100% экологичном топливе или водороде — источнике энергии, который Airbus (AIR.PA) предпочитает для будущих концепций.

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

CFM является крупнейшим в мире производителем реактивных двигателей по количеству проданных единиц. Он является единственным поставщиком двигателей для Boeing 737 MAX и конкурирует с подразделением Raytheon Technologies (RTX.N) Pratt & Whitney за выбор двигателей для самолетов Airbus A320neo.

Демонстрационный проект технологии реализуется в то время, когда отрасль готовится к битве за узкофюзеляжные самолеты следующего поколения, такие как MAX и A320neo, в самой оживленной части рынка самолетов, сталкиваясь с растущим экологическим давлением.

Источники в отрасли сообщили, что Boeing рассматривает возможность запуска замены своего немного более крупного и дальнемагистрального узкофюзеляжного 757, который может проложить путь для замены MAX.

Однако компания отложила принятие решения о том, следует ли двигаться относительно быстро — шаг, который потребует доступного обычного двигателя — или дождаться появления технологий, таких как открытый ротор с гибридной силовой установкой, как недавно сообщило агентство Reuters. читать дальше

Главный исполнительный директор GE Aviation Джон Слэттери заявил, что CFM будет готова конкурировать за любой самолет, который может быть запущен, и призвал других производителей двигателей конкурировать с этой технологией.

«Если Boeing или какой-либо производитель самолетов запустит платформу, и бизнес-кейс будет иметь смысл для нас, тогда мы представим наши лучшие совокупные технологии, которые у нас есть на данный момент», — сказал он на пресс-конференции в понедельник.

Компания Boeing заявила, что регулярно проводит технологические исследования и сотрудничает с поставщиками. Это не дало новых указаний на то, сможет ли технология с открытым ротором привести в действие его следующий реактивный лайнер.

Airbus, который говорит, что работает над самолетом с нулевым уровнем выбросов, который будет введен в эксплуатацию в 2035 году, заявил во вторник, что приветствует тот факт, что двигатель, как ожидается, будет «независимым» от типа топлива.

«Мы ждем новостей о том, куда направляются Airbus и Boeing», — сказал аналитик Jefferies Сэнди Моррис.

Акции Safran выросли на 1,6% в начале вторника, чему также способствовали признаки перемирия в торговой войне самолетов. читать далее

SUMMIT BIRTH

Концепция двигателя с открытым ротором размещает ранее скрытые вращающиеся части снаружи двигателя, чтобы захватить больше воздуха и уменьшить нагрузку на ядро двигателя, сжигающее топливо.

Предыдущие попытки с 1980-х годов разработать такие двигатели столкнулись с проблемами, в том числе с шумом.

Генеральный директор Safran Оливье Андрис сказал, что прототип, испытанный в 2017 году, производил не больше шума, чем LEAP.

«Я очень уверен, что мы будем соответствовать самым строгим нормам по шуму… и требованиям безопасности», — сказал он агентству Reuters.

Все внимание теперь приковано к конкурентам во главе с Pratt & Whitney, которая, как ожидается, представит обновленную информацию о своем турбовентиляторном редукторе в конце этого года.

«Мы продолжаем инвестировать в развивающиеся силовые установки для следующего поколения коммерческих самолетов», — заявили в Pratt & Whitney.

Основанная в 1974 году, CFM увидела свет после встречи на высшем уровне между президентом США Ричардом Никсоном и французским коллегой Жоржем Помпиду после попыток Пентагона заблокировать ее на том основании, что ее двигатель был связан с бомбардировщиком B-1.

По компромиссу французским инженерам сначала запретили заглядывать внутрь герметичного корпуса оригинального сердечника CFM.

Хотя такие ограничения давно исчезли, GE и Safran по-прежнему поддерживают необычную китайскую стену между собой в отношении затрат на самые продаваемые в мире реактивные двигатели, чтобы избежать споров.

«Одной из составляющих успеха CFM является то, что мы разделяем доходы, а не расходы. Если один из нас неконкурентоспособен, это не отражается на (другом) партнере. Каждый несет полную ответственность, — сказал Андрис.

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Отчет Тима Хефера; под редакцией Дэвида Эванса

Наши стандарты: Принципы доверия Thomson Reuters.

Quiet May Be the New Black › Устойчивое небо

Шумные самолеты — проклятие современной жизни. (Ну, это и множество других навязчивых звуков, которыми мы окружены.) Люди могут создавать и легко получать подписи под петициями о закрытии 70-летних аэропортов, окруженных 20-летними жилыми комплексами, поэтому выживание авиации общего назначения будет хотя бы отчасти зависят от замалчивания наших самолетов.

Нам выпала честь видеть и слышать прохождение e-Genius, G4 Pipistrel и Long-EAS Чипа Йейтса с пропеллером Craig Catto, который издавал едва различимый вой, когда на полной мощности разгонял самолет до новый рекорд Гиннеса по времени набора высоты на авиашоу штата Калифорния в начале октября 2013 года, достигнув высоты 500 метров (1640 футов) за одну минуту четыре секунды.

Лезвия идут сюда, напрягая наше чувство симметрии. Это тестовая модель в масштабе 1/5

Это стремление к тишине давит и на крупных производителей самолетов, стремящихся быть добрыми соседями и обеспечить пассажирам менее шумный полет. Один производитель двигателей, Snecma, работал над проблемой еще до 2009 года. , когда этот отчет появился в блоге Envirofuel .

«Volvo Aero поможет разработать авиационные двигатели с открытым ротором для проекта ЕС «Чистое небо» совместно с Rolls-Royce и Snecma. Двигатели с открытым ротором — это, по сути, большие турбовентиляторные двигатели без воздуховодов снаружи вентилятора. В двигателях с открытым ротором диаметр увеличится более чем в два раза по сравнению с существующими диаметрами ТРДД, что позволит двигателю работать с большим потоком воздуха, независимо от скорости самолета. Это означает, что энергия, вращающая вентилятор, будет использоваться более эффективно, что снизит расход топлива на 15–20 процентов.

Концепция открытого ротора GE, испытанная в 1980-х годах, была слишком шумной

«На самом деле концепция открытого ротора не нова. В 1980-х годах были разработаны двигатели с открытым ротором, когда цены на нефть выросли до 40 долларов США за баррель. Когда позже цена на нефть резко упала, планы были отложены. Звучит знакомо? В Volvo говорят, что к концу десятилетия самолеты с двигателями с открытым ротором смогут подняться в воздух, но инженерам придется уменьшить шум, который обычно поглощают воздуховоды турбовентиляторных двигателей современных реактивных двигателей».

Недавние попытки реализовать потенциал двигателя с открытым ротором привели к тому, что Snecma построила прототип, который будет испытан на Airbus A340 в 2019 году. Двигатель истребителя M88 будет приводить в действие два вентилятора без воздуховода, вращающихся в противоположных направлениях. Поскольку диаметр вентиляторов может быть больше, чем у обычных турбовентиляторных двигателей, они могут вращаться медленнее и проталкивать больший объем воздуха. Демонстрационная установка должна пройти наземные испытания в 2016 г.

Открытый ротор, каким он может показаться для испытаний Гленна НАСА

Snecma, равноправный партнер General Electric в разработке двигателя для узкофюзеляжных пассажирских самолетов в рамках совместного предприятия CFM International, проводит испытания в аэродинамической трубе на одно- пятая версия двигателя в исследовательском центре ONERA («Французская аэрокосмическая лаборатория») в альпийской Модане, Франция. Уровень шума ниже, что помогает Snecma, GE и NASA продвигаться вперед с полномасштабными версиями.

Предыдущие попытки создать двигатель с открытым ротором давали гораздо более высокий уровень шума, чем обычные турбовентиляторные двигатели. Несмотря на это, конфигурация с открытым ротором была испытана на Boeing 727 и McDonnell Douglas MD-80. Видео снято в другое время, когда разница между 50 центами за галлон топлива и 1 долларом за галлон могла иметь серьезные экономические последствия.

Партнеры хотели снизить уровень шума, и директор по исследованиям и технологиям Snecma Пьер Гийом говорит, что уровень шума нового двигателя «должен быть аналогичен» уровню шума силовой установки CFM International Leap, которая будет использоваться на 737 Max, A320neo. и Comac C919 из Китая. По словам Гийома, Leap будет иметь уровень шума на 10 дБ ниже, чем у ТРДД текущего поколения. Если версия с открытым турбонаддувом сможет снизить расход топлива на 30 процентов (даже лучше, чем предсказала Volvo), эксплуатационные расходы на реактивные лайнеры могут резко упасть.

«После испытаний в конце 2013 года мы сосредоточимся на создании полноразмерного прототипа. Этот прототип должен быть готов к [испытательскому] стенду к концу 2015 года», — говорит Гийом».

Flight Global цитирует Гийома: «Этап производства будет особенно сложным из-за сложности задней сборки двигателя. В то время как секция компрессора активной зоны будет довольно традиционной, турбина будет приводить в движение вращающийся узел вентилятора, состоящий из редуктора и системы управления шагом лопастей вентилятора».

Ядро двигателя Leap было разработано для работы с потенциальными будущими силовыми установками с открытым ротором, но потребуются дополнительные стандарты для противодействия возможным отказам лопастей вентилятора. Они, очевидно, имеют очень разные формы, и кто знает, какие алгоритмы пришлось разработать, чтобы учесть нагрузки на крутящиеся лопасти?

Практика наземного обслуживания этих систем вернется к «старым добрым временам» с «Убрать опору!» снова становится фразой, которую можно услышать в больших аэропортах.

Posted inДвигатель

Проект двигателя CFM с открытым ротором нацелен на перспективные разработки и Airbus и Boeing

Google предполагает, что вам это будет интересно

Популярные материалы

Видеосюжеты на ATO.

Испытания двигателя с открытым ротором начнутся в 2016 году

Google предполагает, что вам это будет интересно

Популярные материалы

Видеосюжеты на ATO.

Турбовинтовентиляторные реактивные двигатели гражданской авиации ближайшего будущего

Роллс-ройс: винтовые двигатели снова в моде

В какую сторону вращается двигатель самолета

Влияние вращения пропеллера на рысканье и тангаж

Технические параметры и устройство винта самолета

Зачем самолету винт?

Виды самолетных винтов

Преимущества и недостатки

Как пулемет стреляет через винт самолета?

Отличия винта от пропеллера

Перспективные разработки

Как работает двигатель самолета

Конструкция

Виды двигателей

Генконструктор Иноземцев о двигателе ПД-14, вернувшем Россию в высшую лигу мировой авиации

CFM запускает демонстрационный образец с открытым ротором, обещая на 20 % лучшее сжигание топлива для применения в середине 2030-х годов | News

CFM RISE: GE и Safran разработают двигатель с открытым ротором!

Недавний предшественник CFM RISE

CFM RISE, ZEROe и др.

Боитесь патентов?

Набирает высоту: Airbus A380 тестирует архитектуру CFM с открытым вентилятором. В полете

CFM обязуется открыть ротор в рамках программы RISE » AirInsight .

Ричард Шуурман

Нравится:

GE, Safran занимается разработкой принципиально нового реактивного двигателя

Зарегистрируйтесь прямо сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Зарегистрируйтесь сейчас и получите БЕСПЛАТНЫЙ неограниченный доступ к Reuters.com

Quiet May Be the New Black › Устойчивое небо