На каких двигателях полетят новые российские самолеты

Но начался разговор с одной из самых горячих тем последних дней: столкновение самолета А321 с птицами и экстренная посадка с неработающими двигателями на кукурузное поле.

Михаил Валерьевич, как вы прокомментируете случившееся?

Михаил Гордин: Безусловно, мы следим за ситуацией, насколько это возможно. Хотя, конечно, комментарии до объявления официальных результатов считаю преждевременными. В комиссию по расследованию таких летных происшествий специалисты ЦИАМ обычно не входят. Когда будут результаты, мы обязательно с ними будем ознакомлены для использования в дальнейшей работе.

Испытания любого авиационного двигателя на птицестойкость — сертификационное требование

Испытания любого авиационного двигателя на птицестойкость — сертификационное требование. По современным правилам, все двухдвигательные самолеты могут спокойно продолжать полет с одним двигателем. Но что при этом опасно? Что при разрушении двигатель повредит летательный аппарат. К катастрофе могут привести вылет за пределы двигателя не локализованных в его корпусе фрагментов или возгорание. Опасен также обрыв двигателя из-за разрушения его крепления к самолету, недопустимое загрязнение идущего в кабину воздуха. Поэтому при попадании в двигатель крупной одиночной птицы он должен быть безопасно выключен.

Особая опасность — стайные птицы. Они могут попасть одновременно в несколько двигателей, которые при этом должны сохранить необходимую тягу. Поэтому нормы летной годности предусматривают испытания двигателя при попадании в него как одиночной крупной птицы, так и стайных птиц разных размеров.

У неспециалистов возник еще вопрос: почему двигатель нельзя защитить от птиц чем-то вроде сетки?

Михаил Гордин: Конструкция двигателя должна обеспечить его птицестойкость в соответствии с требованиями, а как это обеспечивается — другой вопрос. Сетку поставить, конечно, можно. Но тогда снизится мощность двигателя, ведь он пропускает через себя огромный объем воздуха. Любой фильтр — это преграда, а, значит, потери. Кроме того, разрушение сетки также может привести к повреждению деталей проточного тракта двигателя.

Испытание на прочность

Если продолжить разговор об испытаниях: вы испытываете на конструкционную прочность материалы, из которых делается двигатель ПД-14 для нашего новейшего МС-21. Какие экстремальные условия задаете?

Михаил Гордин: По максимуму. К примеру, рабочая температура никелевых суперсплавов может быть +1100°C и выше. Материал растягивают, сжимают и много чего с ним делают, пока образец не сломается. Проводятся кратковременные и длительные испытания, изучают образование и развитие трещин. Ломается все. Вопрос: как быстро и при каких нагрузках?

Двигатель — самое наукоемкое механическое устройство по плотности инноваций и высоких технологий на кубический сантиметр

Ответ важен еще и потому, что новые материалы, прошедшие квалификационные испытания при сертификации ПД-14, будут применяться и в других изделиях. За создание самих новых материалов отвечает Всероссийский институт авиационных материалов (ВИАМ). Мы же занимаемся испытаниями образцов и конструктивно-подобных элементов для того, чтобы подтвердить характеристики материалов уже в готовых изделиях, а также «вооружить» конструкторов нормами прочности, которые они смогут использовать в будущих конструкциях.

Какие вообще новые материалы используются для перспективных российских двигателей?

Михаил Гордин: Для вала двигателя — высокопрочная сталь, которая может выдерживать высокие нагрузки. Для горячей части — лопаток, дисков — новые никелевые жаропрочные сплавы, теплозащитные покрытия. Для относительно холодных деталей компрессора, корпуса и т.д. — различные титановые сплавы. Применение новых материалов стало одним из условий создания перспективных двигателей. Все конструирование в авиации — это борьба с весом. Наша задача в том, чтобы самолет нес максимально полезную нагрузку. Поэтому мы максимально должны облегчить двигатель.

У стенда для испытаний двигателя-демонстратора перспективных электрических технологий. Фото: Александр Корольков/РГ

А насколько вес двигателя помогают снизить композиты?

Михаил Гордин: Это зависит от размерности двигателя. Для больших — до полутонны. Возьмем, к примеру, углепластиковую лопатку вентилятора. Она на 40% легче применяемой в настоящее время пустотелой титановой, по прочности — такая же. На углепластиковой лопатке используется передняя кромка из титана, которая помогает выдерживать ударные нагрузки. Углепластик и металл вместе — достаточно сложная конструкция, для создания которой необходим большой объем знаний. Но цель та же — снижение веса.

Все подобные научно-технические новации уже используется при создании двигателя?

Михаил Гордин: Конечно. Сейчас реализуется программа создания двигателя ПД-35. В ней определены 18 критических технологий, и одна из них — полимеркомпозитная лопатка вентилятора. Мы вместе с АО «ОДК-Авиадвигатель», головной организацией по разработке ПД-35, и ПАО «ОДК-Сатурн» активно работаем над этой технологией. У нас изготавливаются пока лопатки в размерности ПД-14. Потом мы будем проводить с ними различные испытания, чтобы выбрать конструктивно-технологическое решение для ПД-35.

ПД-14 делают конкретно под самолет МС-21?

Михаил Гордин: Этот двигатель делается под ближнесреднемагистральные самолеты — класс тяги примерно 14-15 тонн. МС-21 сейчас проходит летные испытания с американским двигателем. Но со следующего года на него начнут устанавливать отечественные ПД-14. Это первый с 1992 года (после ПС-90А) полностью российский турбовентиляторный двигатель для гражданской авиации.

Скажите, а сверхтяжелый двигатель ПД-35 для каких самолетов создается?

Михаил Гордин: Работы по программе перспективного двигателя большой тяги ПД-35 — это прежде всего наработка компетенций в новом для России сегменте гражданских реактивных двигателей большой тяги — от 24 до 50 тонн. До сертификации еще далеко, пока все на этапе научно-исследовательских работ. Мы в этой программе соисполнитель, головной исполнитель — АО «ОДК-Авиадвигатель». Разрабатывается демонстратор газогенератора и полимеркомпозитная вентиляторная лопатка. Потом будет двигатель-демонстратор размерностью примерно 35 тонн тяги. На основании этой работы уже можно будет заложить опытно-конструкторскую разработку для двигателя до 50 тонн. 35 тонн — это двигатель примерно для самолета типа Боинг-777.

Для широкофюзеляжного дальнемагистрального самолета он подойдет?

Михаил Гордин: Двигатель большой тяги позволит уйти от четырехмоторной схемы на самолетах Ил-476, Ил-478, Ил-96-400, а также может стать базовым двигателем для перспективного авиационного комплекса военно-транспортной авиации.

В небо — с умом

Эксперты убеждены: электрический самолет будет революционным скачком в самолетостроении. А если говорить о моторах — какой?

Михаил Гордин: Да, электрификация самолетов — это наиболее значительное новшество в авиации после внедрения реактивного двигателя. Мы отказываемся от гидравлики и пневматики и разрабатываем ключевые технологии, которые будут положены в основу создания отечественного самолета с гибридно-электрической силовой установкой.

Например, в электрическом двигателе, входящем в состав гибридно-электрической силовой установки, может применяться эффект высокотемпературной сверхпроводимости. Его основа — проводники, охлаждаемые жидким азотом, который при очень низкой температуре (-196°C) обладает эффектом практически нулевого сопротивления. В результате достигается высокий коэффициент полезного действия и существенно уменьшаются массогабаритные характеристики двигателя.

В теории схема гибридно-электрической силовой установки дает прирост в топливной и экологической эффективности, но это нужно подтвердить на практике.

Насколько я знаю, в мире почти никто не имеет реальных работ в этом направлении?

Михаил Гордин: Завершенных — нет. Но работы по освоению электрических технологий для авиации ведутся в разных странах. Для самолето- и двигателестроения это совершенно новая история, абсолютно передовая. И здесь Россия в тренде. На первом этапе у нас — создание уникальной гибридно-электрической силовой установки мощностью 500 кВт (679 л.с.) с использованием сверхпроводников. На следующих этапах появится сверхпроводящий генератор. По планам, в 2019-2021 годах мы испытаем электродвигатель, в 2022-м — генератор.

Что потом? Думаю, первый полностью электрический самолет с гибридно-электрической силовой установкой на 180 пассажиров полетит не ранее 2050 года. В среднесрочной перспективе возможно создание серийной электрической силовой установки для самолетов на 2-4 пассажира и гибридной — на 9-19 пассажиров. Сейчас мы спроектировали, изготовили и проводим испытания электродвигателя. При мощности 60 кВт (80 л.с.) он весит немногим более 20 кг.

У вас много перспективных разработок. А что за «умный» двигатель? Действительно ли можно научить мотор выполнять команды по заданной математической модели?

Михаил Гордин: По крайней мере мы пытаемся. В любой технике, в том числе и в двигателе, со временем что-то изнашивается. Это неизбежный процесс. Но имея определенную математическую модель и способы измерения, можно подстраивать алгоритмы управления двигателем под его текущее состояние. Это интеллектуальная система управления.

30-е годы. Испытание на открытом стенде первого советского поршневого двигателя М-34 с водяным охлаждением. Фото: Предоставлено «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Проект по интеллектуализации двигателя очень важный и интересный. Он хорошо ложится в концепцию «более» электрического и полностью электрического летательного аппарата. Пока все на стадии демонстратора. Это именно исследовательская работа, создание научно-технического задела, новых знаний и технологий, которые конструкторы смогут использовать при проектировании перспективных двигателей различных концепций. В планах на ближайшие два года — разработать демонстратор и провести его испытания на стендах.

Запрограммировать и сделать «умным» можно любой двигатель?

Михаил Гордин: Не любой. Но, допустим, на мощном двигателе ПД-35 будет такая система. Уже сейчас наши наработки используются в АО «ОДК-Климов» для вертолетов и в АО «ОДК-Авиадвигатель». Они уже есть на двигателе ПД-14. Кстати, ПД-14 в своем классе конкуренции ничуть не «глупее», чем, к примеру, американский PW 1400 или европейский LEAP. И даже умнее.

Полетим на гиперзвуке

ЦИАМ участвует в международном проекте HEXAFLY-INT по созданию самолета на водородном топливе. Конструкторы обещают скорость 7-8 тысяч км/ч. Для такой супермашины нужен и супермотор?

Михаил Гордин: В проекте участвуют несколько стран. Головной исполнитель от России — ЦАГИ, мы соисполнители. Проект научно-исследовательский. Его суть — понять, возможно ли придумать конструкцию, которая будет летать и возить пассажиров со скоростью 7-8 Махов. Как любят говорить: из Лондона до Сиднея за три часа. Исследуются различные концепции, в том числе воздушно-реактивный прямоточный двигатель, который может быть использован для поддержания гиперзвуковой скорости. Это ниша ЦИАМ. Мы испытываем прототип такого двигателя.

Прототип кто делал?

Михаил Гордин: Он разработан европейцами, а изготовлен у нас на опытном производстве. И уже испытан. Результаты будут переданы в международную группу.

И как вы оцениваете первые результаты?

Михаил Гордин: Хорошо оцениваем.

Исчерпаны ли возможности традиционных газотурбинных моторов?

Михаил Гордин: Нет. В технологическом плане они совершенны, тем не менее исследования и разработки, научные и конструкторские, продолжаются. Уверен, появятся новые модели, еще более экономичные: за счет повышения КПД, облегчения веса, интеллектуализации. Вроде простая вещь — на 10% снизить расход топлива. На самом деле это огромный объем работы. С каждым годом все сложнее и сложнее находить дополнительные резервы для повышения весовой эффективности и КПД. Борьба идет за каждый процент.

Если говорить об аддитивных технологиях: на каких этапах их применение наиболее целесообразно?

Михаил Гордин: Прежде всего — на этапе проектирования и доводки. Когда создаешь новый двигатель, некоторые детали в единичном экземпляре намного быстрее сделать с помощью 3D-печати. В серийном производстве и при ремонте — не факт. Необходимо оценивать экономическую эффективность их использования. Аддитивные технологии всегда будут в серии по себестоимости дороже, чем традиционные. Я, например, не верю в двигатель, целиком распечатанный на 3D-принтере.

Самолет и его элементы — планер, фюзеляж — проектируются под перегрузки 9-10 g. А турбинная лопатка двигателя испытывает нагрузку в многие тысячи g!

Кроме этого возникает вопрос надежности. Про обычный металл мы знаем все: статистика огромная, понимаем, как он ведет себя в разных ситуациях. По использованию аддитивных технологий объем знаний пока намного меньше. Здесь важны и характеристики порошка или проволоки, и технология получения детали. Нужно несравнимо больше времени на различные испытания, чтобы быть уверенным: детали будут иметь необходимую надежность.

Могут ли цифровые технологии совсем вытеснить физические эксперименты?

Михаил Гордин: Принципиально невозможно. Критерием истины все равно останется физический эксперимент. Другой вопрос, что цифровые технологии, методы математического моделирования, скорее всего, приведут к сокращению объема испытаний. И ускорению проектирования. Это уже происходит.

То ли Глушко, то ли Туполев сказал: с хорошим двигателем и ворота полетят. Согласны?

Михаил Гордин: А еще говорят: в самолете все сопротивляется, только двигатель тянет. К таким выражениям отношусь с юмором. Но двигатель действительно самое наукоемкое механическое устройство по плотности инноваций и высоких технологий на кубический сантиметр. Для сравнения: самолет, особенно истребитель, и его элементы — планер, фюзеляж — проектируются под перегрузки 9-10 g. А турбинная лопатка двигателя испытывает нагрузку в многие тысячи g! То есть она должна быть очень легкой и в то же время выдерживать сумасшедшую нагрузку. Поэтому — суперматериалы. Поэтому — масса расчетов. Поэтому — сложная математика. В двигатель нельзя заложить чрезмерный коэффициент запаса, потому что он будет очень тяжелый, и ничего никуда не полетит.

Да, с хорошим двигателем даже ворота полетят. Но главное — его надо разработать до того, как приделать к воротам.

Рожденный ездить будет летать?

Ваши специалисты занимаются адаптацией мотора автомобиля «Аурус» для нужд малой авиации. Зачем?

Михаил Гордин: Мы взяли базовый автомобильный двигатель — лучший и самый мощный, что есть в России. В чем основная задача? Мы на примере этой работы покажем возможность создания на базе автомобильного двигателя авиационного варианта, продемонстрируем преимущества создания такого адаптированного двигателя по срокам и стоимости. Базовый автомобильный двигатель — более 600 лошадиных сил, мы его дефорсировали до 500. Это та мощность, на которой этот двигатель должен надежно работать на авиационных режимах.

Так не проще ли сразу делать «крылатый» мотор?

Михаил Гордин: Не проще и намного дороже. Надо признать: самолетов никогда не будет столько, сколько автомобилей. Поэтому у авиадвигателя всегда будет меньшая серия. И он всегда будет дороже. А тут есть возможность на предприятиях, которые освоили производство двигателей для машин, наладить их производство для авиационного применения. Что значит серия? Резко снижаются себестоимость, сроки изготовления. Причем все может быть произведено в России по уже освоенным технологиям.

Конечно, у авиадвигателей свои особенности, требования и ограничения. Нужно решить ряд научно-технических проблем. Что мы и делаем.

А в мире двигатели для машин летают?

Михаил Гордин: Летают. Есть австрийский авиационный двигатель АЕ-300, который был создан на базе дизеля от автомобиля «Мерседес». Есть другие примеры. Мы здесь не первые в мире, но в России точно первые.

30-е годы. После государственных испытаний. Второй справа сидит «автор» мотора М-34, ученик Жуковского, генеральный конструктор Александр Микулин. Фото: Предоставлено «ЦИАМ им. П.И. Баранова»

Хочу подчеркнуть: проект не ограничивается одним двигателем. На примере уже готового мы отрабатываем саму возможность адаптации. Научная работа будет закончена испытаниями на летающей лаборатории. Только летный эксперимент подтвердит, что технология стала авиационной. При продолжении финансирования полный цикл — адаптация и летные испытания — займет примерно три года.

Летающая лаборатория — какая?

Михаил Гордин: Она может быть на базе серийного двухдвигательного самолета, где один из двигателей заменяется на опытный. Может, это будет третий двигатель, который ставится дополнительно. Есть летающая лаборатория Ил-76, возможно, появится такая на базе Як-40. Существует еще несколько проектов летающих лабораторий на базе серийных самолетов, одну из силовых установок которых можно заменить экспериментальной. Двигатель будет проверяться и на земле, и в воздухе на всех рабочих режимах полета.

Эксперты утверждают: создание двигателя занимает намного больше времени, чем самолета. Это так?

Михаил Гордин: Цикл создания газотурбинного двигателя до серийного образца — 10-15 лет, самолета — 7-10. Для поршневого, конечно, меньше, но тут основная сложность — агрегатчики. Дело в том, что в какое-то время поршневая авиационная тематика просто выпала из поля зрения разработчиков летательных аппаратов. И, соответственно, пропали те, кто изготавливает компоненты, узлы и агрегаты. Так что сегодня работой над адаптацией автомобильного двигателя мы возобновляем и кооперацию. Доверие к техническим решениям восстанавливается непросто.

Импортные составляющие есть?

Михаил Гордин: Пока есть. Но в целом все локализуемо в России.

И для каких самолетов годится такой мотор?

Михаил Гордин: Для самолетов сельхозавиации с полезной нагрузкой до 1 тонны, самолетов местных линий — на 7-9 мест, большой беспилотной авиации. Он может стоять на учебно-тренировочном самолете типа Як-152. Задач для него много.

Но у нас сегодня, к сожалению, ситуация, когда двигатель в основном делается «под самолет». Это вызывает определенные технические сложности. И по весу, и по габаритам. Должно быть наоборот: создается двигатель, и на его основе проектируется летательный аппарат.

Кто может стать конкурентом для такого мотора?

Михаил Гордин: С технической точки зрения в таком классе мощности — и газотурбинные двигатели, и дизельные. 500-600 лошадиных сил — это как раз тот стык, где поршневая тематика начинает конкурировать с газотурбинной. Кроме того, наш двигатель будет работать на бензине, в том числе автомобильном. Логистика по его эксплуатации и мероприятия по обеспечению качества должны быть встроены в систему малой авиации. Это отдельная тема.

Если говорить о коммерческой конкуренции, то здесь в конкурентах только «иностранцы». Эта работа потому и заказана нам государством, что на отечественном рынке авиадвигателей такого класса нет.

как российская промышленность создаёт новые авиационные двигатели — РТ на русском

Весной следующего года в России начнутся испытания элементов авиационных двигателей нового поколения ПД-8 и ПД-35. Об этом сообщил управляющий директор «ОДК-Сатурн» Виктор Поляков. Обе силовые установки разрабатываются на базе газогенератора ПД-14, первого турбовентиляторного самолётного двигателя полностью отечественного производства. ПД-8 будут устанавливаться на узкофюзеляжные Ан-148, SSJ-100 и амфибии Бе-200, ПД-35 — на дальнемагистральные Ил-96 и CR929. Как полагают эксперты, появление новейших силовых установок избавит РФ от зависимости в поставках зарубежных агрегатов и сократит санкционные риски.

В 2021 году в России стартуют испытания агрегатов новейших авиационных двигателей ПД-8 и ПД-35. Об этом рассказал ТАСС управляющий директор «ОДК-Сатурн» (Рыбинск, Ярославская область) Виктор Поляков.

«Мы выполняем опытно-конструкторские работы по перспективному двигателю, но делаем это в кооперации с предприятиями ОДК. Демонстратор газогенератора планируем собрать и провести первые испытания в марте 2021 года», — сообщил Поляков.

Также весной следующего года российские инженеры собираются провести испытания опытных образцов лопаток двигателя ПД-35. Данные изделия изготавливаются из композитных материалов. Рыбинские специалисты используют для их производства метод 3D-ткачества — лопатки выпускаются на специализированном ткацком станке с использованием нитей из композитов.

На пути к импортонезависимости

ПД-8 и ПД-35 разрабатываются на базе первого полностью российского турбовентиляторного двигателя ПД-14, которым будет оснащаться парк пассажирских самолётов МС-21. Первый полёт с этой силовой установкой одна из модификаций лайнера (МС-21-310) должна совершить до конца 2020 года.

Ранее для МС-21 закупались агрегаты PW1400G американской компании Pratt & Whitney. Как отмечают эксперты, в условиях санкционного режима создание ПД-14 позволяет России не зависеть от Запада в поставках своих самолётов отечественным и зарубежным заказчикам.

• Российский лайнер МС-21 с отечественными агрегатами ПД-14
• © uacrussia.ru

Проект ПД-14 был запущен в рамках программы по созданию двигателей тягой от 9 до 18 т. По информации «Ростеха», российские специалисты создавали этот агрегат «на основе проверенных временем конструкторских решений» с применением современных отечественных технологий и материалов.

«Конструкторами было разработано и внедрено 16 ключевых технологий, например лопатки турбины из легчайшего интерметаллида титана или продвинутая система охлаждения, позволяющая турбине работать при температуре до 2000 °К (1726,85 °C. — RT)», — говорится в материалах корпорации.

Появление ПД-14 открыло для России технологическую возможность изготавливать высокоэффективные двигатели различной мощности. Один из них — ПД-8 тягой в 8 т, работы над которым должны быть завершены в 2022 году.

Такой агрегат необходим для оснащения узкофюзеляжных пассажирских лайнеров Ан-148 и SSJ-100, а также самолёта-амфибии Бе-200ЧС. В настоящее время Sukhoi Superjet 100 летает на российско-французском SaM146, Ан-148 и Бе-200 — на Д-436 производства запорожской компании «Мотор-Сич».

Также по теме

«Решение масштабных задач»: как Россия планирует замещать зарубежные авиационные двигатели

В России появилось конструкторское бюро по созданию новых двигателей для самолётов и БПЛА. Его костяк составили учёные Самарского…

В 2018 году Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева объявил о ремоторизации парка Бе-200, которая предполагает замену украинских агрегатов на SaM146.

Тем не менее, как отмечают в «Ростехе» и «Объединённой авиастроительной корпорации» (ОАК), в перспективе российские амфибии и SSJ-100 всё же будут оснащаться ПД-8. Кроме того, технологическая база этого агрегата позволяет устанавливать его и на вертолёты.

«Сейчас есть надежда, что мы двигатель (ПД-8. — RT) получим в 2022 году. В 2023 году пройдём в первую очередь на SSJ-100, и дальше на самолёте Бе-200 мы достигнем абсолютно 100%-ной импортонезависимости от Украины», — рассказал журналистам глава ОАК Юрий Слюсарь в октябре на полях «Гидроавиасалона-2020».

Из технического задания по проекту ПД-8, которое размещено на сайте госзакупок, следует, что крейсерская скорость самолёта, оснащённого этим агрегатом, составит 0,78—0,82 чисел Маха, максимальное время полёта — до 10 часов, температурный диапазон работы на земле — от -55 °С до +55 °С. Конструкция двигателя должна позволять носителю подниматься на высоту до 14 км.

ПД-8 получит цифровую электронную систему автоматического управления и будет соответствовать нормам Международной организации гражданской авиации (ICAO) по шуму и эмиссии вредных веществ.

Ещё одной важной особенностью ПД-8 станет система электропитания и коммутации агрегатов СЭПК-8, к которой предъявляются жёсткие требования по вибрации и взрывозащите. Её созданием занимается холдинг «Технодинамика».

• Сборка авиационного двигателя
• © «Объединённая двигателестроительная корпорация»

«Считаю, что эта силовая установка будет востребована на отечественном авиационном рынке, поскольку имеет широкий спектр применения на региональных самолётах, а также применяться в перспективных вертолётах. Кроме того, уверен, что полученные компетенции при разработке систем для ПД-8 и ПД-14 помогут нам в аналогичных работах для авиадвигателя ПД-35», — заявил ранее генеральный директор холдинга «Технодинамика» Игорь Насенков.

В беседе с RT исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев отметил, что запуск производства ПД-8 позволит России снять практически все ограничения на развитие проектов узкофюзеляжных самолётов.

«Достаточно скоро мы должны увидеть и первые результаты работ по ПД-8. Его появление позволит России производить и продвигать заказчикам самолёты-амфибии без оглядки на Украину, а также сократить долю импортных комплектующих в SSJ-100», — сказал Пантелеев.

«Ключевые технологии»

Как говорят эксперты, наиболее трудоёмкая задача для российской промышленности — создание сверхмощного двигателя ПД-35 с тягой на взлёте от 33 до 40 т. Лётные испытания полноразмерного демонстратора этой силовой установки должны начаться в 2025 году, серийное производство — в 2028 году.

Этот агрегат необходим для оснащения перспективных транспортных машин большой грузоподъёмности, широкофюзеляжных дальнемагистральных самолётов Ил-96 и CR929 — перспективного российско-китайского лайнера, над проектом которого работают ОАК и государственная компания COMAC (Шанхай), которая специализируется на производстве авиакосмической техники.

Также по теме

«Технологическая независимость»: как новейший российский двигатель ПД-14 может изменить отечественную авиацию

Российский пассажирский самолёт МС-21 должен до конца года совершить первый полёт на двигателях ПД-14. Об этом глава Объединённой…

Полноразмерный макет отсека этого самолёта был представлен на МАКС-2019 в подмосковном Жуковском. Российско-китайская машина должна выпускаться в трёх модификациях. Базовая версия будет представлена моделью CR929-600, удлинённая — CR929-700, с укороченным фюзеляжем — CR929-500.

«На создание таких двигателей (как ПД-35. — RT) в мировой практике уходит 15 лет… Идёт разработка 18 ключевых технологий. В том числе сложнейшая деталь — композитная лопатка для вентилятора. Она уже готова. Благодаря этому массу двигателя удалось существенно снизить», — рассказал 1 сентября в интервью РБК индустриальный директор авиационного кластера «Ростеха» Анатолий Сердюков.

Как сообщил в июле в комментарии ТАСС генеральный конструктор предприятия «ОДК-Авиадвигатель» Александр Иноземцев, использование новой композитной лопатки для ПД-35 позволило сократить массу узла, где она установлена, на 30%. Серийное производство лопаток развернётся на «ОДК-Сатурн».

Разработке сверхмощного авиационного двигателя нового поколения большое внимание уделяет лично президент РФ Владимир Путин. В середине августа на видеоконференции с врио губернатора Пермского края Дмитрием Махониным он заявил, что власти РФ окажут всю необходимую поддержку в реализации этого амбициозного проекта.

«Что касается ПД‑35, это важнейший проект не только для Пермского края и не только для моторостроительного кластера Перми и для моторостроительного кластера страны в целом — это очень важный проект для всей России, имея в виду наши амбициозные планы в развитии авиации, в том числе и нашу работу над широкофюзеляжным самолётом», — подчеркнул Путин.

• Полноразмерный макет отсека CR929 на МАКС-2019
• © ОАК

Как полагает Олег Пантелеев, создание новых авиационных двигателей, включая ПД-35, направлено на устранение зависимости отечественной авиационной отрасли от западных государств.

«Эти проекты имеют огромное значение для авиационной промышленности России. Их реализация позволит сократить зависимость от зарубежных поставщиков авиадвигателей и снизит риски, связанные с санкциями в отношении РФ и отдельных российских предприятий», — пояснил Пантелеев.

В свою очередь, в комментарии RT заслуженный лётчик России генерал-майор Владимир Попов обратил внимание на то, что реализация амбициозных проектов в двигателестроительном кластере стимулирует разработку новых отечественных летательных аппаратов, материалов и разнообразных электронных систем.

«Это позволит создавать новые самолёты не только в гражданском секторе, но и в военной сфере. Благодаря ведущимся разработкам новых двигателей большое количество наших инженерных коллективов, конструкторских бюро получают необходимую финансовую поддержку. Всё это вместе толкает вперёд нашу высокотехнологичную промышленность», — заключил Попов.

Двигатели

Авиация

Безопасность

Высокие технологии

Денис Мантуров

Завод

Запад

Импорт

Инновации

Китай

Наука

Новые технологии

Предприятие

Промышленность

Россия

США

Самолет

Санкции

Франция

Экономика

Экспорт

Украина

ЦИАМ

ЦИАМ

Авиадвигатели | Авиация России

Рубрика: Авиадвигатели

22. 09.2022, 16:54

Фото: © Департамент информационной политики Свердловской области Уральский завод гражданской авиации приступил к проведению стендовых испытаний газогенератора турбовального двигателя ВК-800, сообщили в пресс-службе УЗГА. «В настоящее время выполнены холодные прокрутки и «горячие» запуски, в ходе которых газогенератор выведен на рабочий […]

Подробнее

Авиадвигатели / ЛМС-901 «Байкал» / Новости авиации

08.09.2022, 13:17

Фото: © ЦИАМ В Центральном институте авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ) проводятся исследования и прорабатываются технологии перспективных малоразмерных газотурбинных двигателей (МГТД) и авиационных поршневых двигателей (АПД) в обеспечение создания серийных моторов для легких самолетов, вертолетов и БЛА гражданского назначения. […]

Подробнее

Авиадвигатели / Новости авиации

02. 09.2022, 14:04

Фото: © ОДК Совет по предпринимательству и улучшению инвестклимата в Пермском крае под руководством главы региона Дмитрия Махонина присвоил инвестиционному проекту АО «Пермский завод «Машиностроитель» статус приоритетного. В инвестпроект, направленный на расширение серийного производства реверсивного устройства и узлов двигательной установки […]

Подробнее

Авиадвигатели / Новости авиации

26.08.2022, 11:26

Фото: © ОДК В рамках опытно-конструкторской работы и для прохождение сертификации двигателя ПД-8 потребуется изготовить и испытать девять опытных образцов. Об этом в Новосибирске в ходе форума «Технопром-2022» заявил генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин. «Испытания продолжаются скоро как год. Проходил […]

Подробнее

Авиадвигатели / Новости авиации

25. 08.2022, 12:55

Фото: © Сергей Старостин / «Магаданская правда» Самолёты «Байкал» (девять пассажиров, ЛМС-901) и «Ладога» (44 пассажира, ТВРС-44) станут основой парка малой авиации на ближнемагистральных межрегиональных маршрутах. Об этом сообщили газете «Известия» в Минпромторге. Сейчас на таких рейсах задействованы самолёты Л-410, […]

Подробнее

Авиадвигатели / ЛМС-901 «Байкал» / Новости авиации / ТВРС-44

23.08.2022, 18:01

Фото: © пресс-служба ОДК Центр специализации «Восстановление деталей-сборочных единиц (ДСЕ)» создаётся на базе 218 авиаремонтного завода Объединённой двигателестроительной корпорации. Реализация проекта позволит в четыре раза увеличить число восстанавливаемых деталей для авиадвигателей в условиях импортозамещения, сообщили в пресс-службе ОДК. Центр повысит […]

Подробнее

Авиадвигатели / Новости авиации

18. 08.2022, 17:50

Фото: © ОДК ПАО «ОДК-Сатурн» и Новикомбанк в ходе Международного военно-технического форума «Армия-2022» подписали соглашения о сотрудничестве в реализация проекта по производству и поставкам двигателей ПД-8 для пассажирских самолетов SSJ-New. Подписи под соглашением поставили председатель правления Новикомбанка Елена Георгиева и […]

Подробнее

Авиадвигатели / Новости авиации

18.08.2022, 13:39

Кадр видеорепортажа ТК «Звезда» Заместитель генерального директора АО «ОДК» по управлению НПК «Пермские моторы», управляющий директор — генеральный конструктор АО «ОДК-Авиадвигатель» Александр Иноземцев рассказал в кулуарах Международного военно-технического форума «Армия-2022» о перспективах выпуска и модернизации двигателя ПД-14, необходимом количестве ПС-90А, […]

Подробнее

Авиадвигатели / Актуальные темы / Аналитика, обзоры, интервью / МС-21 / Новости авиации

17. 08.2022, 12:43

Фото: © пресс-служба ОДК Объединенная двигателестроительная корпорация завершила комплектацию двигателями НК-32 серии 02 пятого борта стратегического бомбардировщика Ту-160М. 12 августа очередная партия модернизированных двигателей была отгружена самарским предприятием «ОДК-Кузнецов» в ПАО «Туполев» для установки на стратегический ракетоносец Ту-160М, сообщили в […]

Подробнее

Авиадвигатели / Бомбардировщики / Новости авиации

16.08.2022, 19:09

Фото: © пресс-служба ОДК Объединённая двигателестроительная корпорация и Промсвязьбанк в рамках Международного военно-технического форума «Армия-2022» заключили соглашение о реализации инвестиционных программ для разработки, производства и модернизации авиационных двигателей военного и гражданского назначения. Об этом сообщили в пресс-службе ОДК. Банк и […]

Подробнее

Авиадвигатели / МС-21 / Новости авиации

Авиа двигатели.

Виды и типы двигателей для самолетов и вертолетов

Именно благодаря использованию авиа двигателей, прогресс развития современной авиации продолжает развиваться. Первые самолёты которые не были оснащены двигателями практически не получили своего практического применения, так как не могли перевозить более одного человека, да и значительные расстояния преодолеваемые такими воздушными судами большими никак не назовёшь.

Все авиа двигатели принято разделять на 9 основных категорий.

1. Паровые авиа двигатели;
2. Поршневые авиа двигатели;
3. Атомные авиа двигатели;
4. Ракетные авиа двигатели;
5. Реактивные авиа двигатели;
6. Газотурбинные авиа двигатели;
7. Турбовинтовые авиа двигатели;
8. Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели;
9. Турбовентиляторные авиа двигатели.

Паровые авиа двигатели

Паровые авиа двигатели практически не нашли своего практического применения в авиации из-за низкого КПД своей работы. Главным принципом работы парового авиационного двигателя является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение винтов за счёт энергии пара.

Стоит отметить, что первоначально паровые авиа двигатели предполагалось использовать на заре авиации, когда источник пара был наиболее доступным, однако из-за массивности своей конструкции паровые двигатели не смогли поднимать воздушные суда.

Поршневые авиа двигатели

Поршневой авиа двигатель представляет собой обычный двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяемого газа превращает поступательное движение поршня во вращательное движение винта. Такие авиа двигатели нашли своё применение, и применяются и по сегодняшний день из-за простоты своего функционирования и недорогостоящего изготовления.

КПД поршневого авиационного двигателя, как правило, не превышает 55 %, однако это ничуть не смущает современных авиаконструкторов, так как у этого двигателя имеется высокая надёжность.

Атомные авиа двигатели

Первые атомные авиа двигатели начали появляться в середине минувшего века, когда начались мирные исследования атома. Основным принципом работы атомного авиационного двигателя является осуществление контролируемой цепной ядерной реакции, что позволяло выдавать огромную мощность, при сравнительно небольшом уровне затрат.

Атомные авиа двигатели практически одновременно появились и в США и в СССР, однако сама идея того, что самолёт, пусть и с весьма компактным атомным реактором на своём борту может упасть и это впоследствии приведёт к катастрофе, заставила отказаться от этой идеи.

В США атомный авиационный двигатель применялся на самолёте Convair NB-36H, а в СССР на самолётах Ту-95 и Ан-22.

Ракетные авиа двигатели

Первые ракетные авиа двигатели появились в начале 40 годов прошлого столетия в Германии, когда немцы всеми усилиями пытались создать быстрый самолёт, который мог бы принести им победу во Второй мировой войне. Тем не менее, стоит отметить, что наука в те годы не позволяла совершить точный расчёт некоторых параметров, поэтому проект так и не был реализован. Впоследствии ракетные авиа двигатели испытывались исключительно с возможностью их применения для разгона самолётов в стратосфере, но применимость их весьма ограничена, и потому на сегодняшний день они практически не используются.

Основным недостатком ракетного авиационного двигателя является практически полное отсутствие управляемости на высоких скоростях.

Реактивные авиа двигатели

Реактивные двигатели весьма распространены на сегодняшний день в авиации и авиаконструкторском деле. Принцип работы этих авиа двигателей основывается на то, что необходимая тяга для воздушного судна создаётся за счёт преобразования в кинетическую энергию реактивную струи внутренней энергии авиационного топлива.

Реактивные двигатели весьма надёжны и эффективны и потому в ближайшее время стоит ожидать их дальнейшего совершенствования и развития.

Газотурбинные авиа двигатели

Принцип работы газотурбинного авиационного двигателя основывается на сжатии и нагреве газа, энергия которого впоследствии преобразуется в механическую работу, заставляя вращаться газовую турбину. Первые двигатели данного класса появились в Германии ещё в начале 40-х годов прошлого века, и на сегодняшний день они по-прежнему продолжают широко применяться в военной авиации, в частности устанавливаются на самолётах Су-27, МиГ-29, F-22, F-35 и т.д.

Газотурбинные авиа двигатели весьма эффективны на сравнительно небольших скоростях перемещения воздушных судов, и потому их применение в гражданской авиации также весьма обоснованно.

Турбовинтовые авиа двигатели

Турбовинтовые авиа двигатели представляют собой своеобразную разновидность газотурбинный авиационных двигателей, принцип действия которых основывается на том, что энергия горячих газов преобразуется во вращение винта, а около 10% от совокупной энергии превращается в толкающую реактивную струю.

Турбовинтовые авиа двигатели имеют хороший КПД и надёжны, что делает их эффективными и применимыми в гражданской авиации на многих воздушных судах.

Пульсирующие воздушно-реактивные авиа двигатели

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели не нашли применения в современной авиации из-за неудовлетворительной своей эффективности. Главной особенностью их функционирования является то, что работают они на принципе воздушно-реактивного двигателя. С той лишь разницей, что топливо в камеру сгорания подаётся периодически, создавая своеобразные импульсы, позволяющие двигать объект в заданном направлении.

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели эффективны лишь при однократном своём использовании, в последующих же случаях, их использование снижает и саму надёжность и увеличивает затраты.

Турбовентиляторные авиа двигатели

Принцип работы турбовентиляторных авиационных двигателей сводится к тому, что подаваемый за счёт вентилятора воздух. Обеспечивает полное сгорание топлива за счёт избытка кислорода, что делает такие авиа двигатели и более эффективными и в тоже время наиболее экологически чистыми. Применяются подобные турбовентиляторные авиа двигатели как правило на крупных авиалайнерах, так как практически всегда у них имеется большая конструкция за счёт необходимости нагнетания дополнительного объёма воздуха.

пять фактов о новом российском двигателе

На прошлой неделе на иркутский авиазавод были доставлены первые турбореактивные двигатели ПД-14 производства ОДК. Они будут впервые установлены на новейший российский лайнер МС-21. Ожидается, что самолет с двигателями ПД-14 поднимется в небо уже в этом году.

Испытания МС-21 с двигателями ПД-14 – знаковое событие для отечественного авиастроения. В чем же их уникальность и почему ПД-14 считают одним из самых прорывных проектов в гражданской авиации за последние десятилетия?

1/ Первый постсоветский авиадвигатель

ПД-14 – первый турбовентиляторный двигатель, созданный в современной России. Последней аналогичной разработкой был авиадвигатель четвертого поколения ПС-90А, выпущенный в СССР в конце 1980-х.

Идея создания двигателя нового поколения появилась в начале 2000-х годов. Российской двигателестроительной отрасли требовался проект, который стимулировал бы ее развитие и помог устранить накопившееся технологическое отставание от стран-лидеров.

Конечно, подобный глобальный проект не мог быть реализован одним конструкторским бюро или заводом. Изначально закладывалось участие практически всех отечественных двигателестроительных предприятий и профильных НИИ. В 2006 году было подписано соглашение о создании двигателя, который получил название ПД-14 (перспективный двигатель тягой 14 т). Головным разработчиком стало пермское конструкторское бюро «ОДК-Авиадвигатель», а головным изготовителем «ОДК-Пермские моторы».

Первые наземные испытания ПД-14 прошли в 2012 году, первые летные – в 2015-м. В 2018 году Росавиация выдала двигателю сертификат типа, подтверждающий готовность изделия к серийному производству и эксплуатации.

 

2/ Новый двигатель для нового самолета

Первым самолетом, который ПД-14 поднимет в воздух, станет перспективный российский лайнер МС-21. Он относится к самому массовому сегменту пассажирских самолетов − ближне- и среднемагистральным узкофюзеляжным авиалайнерам. Как и новый двигатель, МС-21 является первым самолетом подобного типа, полностью разработанным и выпущенным в современной России.

МС-21 («Магистральный самолет XXI века») – самолет нового поколения, который объединяет в себе передовую аэродинамику, современную силовую установку и продвинутые системы управления, а также новые решения для комфорта пассажиров. МС-21 создавался для замены устаревшего Ту-154.

Работы над самолетом велись параллельно с разработкой двигателя. Недавно первые ПД-14 были переданы компании «Иркут» для установки на МС-21-300. На данный момент собрано четыре опытные машины. Пятый самолет, предназначенный для полетов с ПД-14, находится в сборке. Летные испытания двигателя в составе МС-21-300 должны пройти в 2020 году.

Вместе с такими перспективными моделями отечественного и совместного производства, как Ил-114, SSJ100 и CR929, самолет МС-21 обеспечит полноценное присутствие нашего авиапрома на мировом рынке гражданских лайнеров. По прогнозам экспертов, МС-21 может занять от 5 до 10% мирового рынка в своем сегменте.

 

3/ Один из немногих в мире

В мире существует всего четыре государства, способные по полному циклу создавать современные турбовентиляторные двигатели: Россия, США, Великобритания и Франция. И каждое из них строго охраняет результаты исследований и свои ноу-хау в двигателестроении. Например, Франция производит горячие части двигателей SaM‑146 только на своей территории.

Одним из показателей уровня двигателестроения в стране является собственное производство лопаток турбин для авиадвигателей. В нашей стране такое производство есть. А в декабре 2019 года на базе рыбинского предприятия «ОДК-Сатурн» открылся крупнейший в России центр по изготовлению лопаток турбин с годовой мощностью в 2 тыс. комплектов. 

Проект ПД-14, помимо создания самого двигателя, включает в себя важнейший элемент – обеспечение послепродажного обслуживания. Планируется большой объем работы по этому направлению: создание центра поддержки с круглосуточной работой 365 дней в году, открытие сети полевых представительств, станций обслуживания двигателей, обеспечение замены модулей в эксплуатации. Ожидается, что это все в совокупности должно увеличить зарубежные перспективы нового российского двигателя.

 

4/ Новые технологии и материалы

Разработка современного турбореактивного двигателя – более длительный процесс, чем разработка самого самолета. ПД-14 разрабатывался на основе проверенных временем конструкторских решений с применением современных технологий. При этом ставилось условие использовать только отечественные материалы. Конструкторами было разработано и внедрено 16 ключевых технологий, например, лопатки турбины из легчайшего интерметаллида титана или продвинутая система охлаждения, позволяющая турбине работать при температуре до 2000 °К.

При создании двигателя применяются новые российские сплавы титана и никеля. Конструкция мотогондолы на 65% состоит из отечественных полимерных композитов, благодаря чему достигается необходимый уровень шумоизоляции и снижается масса двигателя. Всего в двигателе задействовано около 20 новых российских материалов, при этом все они прошли сертификацию по международным нормам.  

Внедренные инновации позволили снизить расход топлива, сделав ПД-14 более экологичным и экономичным. Предполагается, что эксплуатационные расходы ПД-14 будут ниже на 14-17%, чем у существующих аналогичных двигателей, а стоимость жизненного цикла ниже на 15-20%.   

 

5/ Не один двигатель, а целое семейство

Перед конструкторами стояла задача разработать унифицированный газогенератор, ключевой элемент двигателя, на базе которого можно было бы производить установки различных мощностей для использования в авиации и на земле.

ПД-14 – это первый двигатель в будущем семействе, разработанный для авиалайнера МС-21-300. Среди его ближайших «родственников», планируемых к выпуску − модификации ПД-14А для самолета МС-21-200 и ПД-14М для самолета МС-21-400. Двигатель ПД-8 сможет устанавливаться на самолеты Ан-148, Sukhoi Superjet 100, Sukhoi Superjet 75, Ту-334, Бе-200. Для Ил-96 и Ту-204 можно будет использовать ПД-18 тягой 18-20 тонн.

Сфера применения двигателей семейства ПД не ограничится летательными аппаратами. Турбореактивные двигатели на базе единого газогенератора можно будет использовать в промышленных целях в составе электрогенераторных и газоперекачивающих установок.  

Самые мощные авиационные двигатели в мире

Когда дело доходит до создания нового самолета, дизайн двигателя стоит на первом месте для любого производителя. Мощные и эффективные двигатели позволяют самолетам преодолевать большие расстояния с меньшим расходом топлива, что является ключевым фактором для авиакомпаний. Итак, какие сегодня самые мощные авиадвигатели и на каких самолетах они стоят?

Как и ожидалось, самые мощные двигатели коммерческих самолетов установлены на широкофюзеляжных самолетах. Самые мощные двигатели также установлены на двухмоторных реактивных самолетах, а не на четырехмоторных, из-за необходимости большей тяги на двухмоторных самолетах. С этим, давайте прыгнем в список!

Будьте в курсе: Подпишитесь на наш ежедневный дайджест авиационных новостей.

Дженерал Электрик GE9X

Текущий лидер на рынке двигателей GE9X. Хотя двигатель еще не находится в коммерческой эксплуатации, он будет установлен на грядущем 777X и уже совершил ряд испытательных полетов. Двигатель основан на конструкции GE90, которая используется на более старых 777.

GE9X может обеспечить максимальную тягу в 134 300 фунтов силы (фунт-сила), что на впечатляющие 5% больше, чем у более старого GE9.0-115В. Использование композитных материалов из углеродного волокна позволило двигателю стать на 10% более экономичным, чем его предшественник, без резкого увеличения размеров.

Двигатели 777X GE9X являются самыми большими из когда-либо устанавливавшихся на самолеты, но при этом обладают высокой эффективностью. Фото: Дэн Невилл через Wikimedia Commons

Хотя на данный момент двигатель сертифицирован только для максимальной тяги в 105 000 фунтов силы, что оставляет возможность для более мощных вариантов 777X в будущем.

Первый GE9X, скорее всего, поступит в эксплуатацию в 2022 году, с годовой задержкой, вызванной текущим спадом, с поставкой первого 777X для Lufthansa. Хотя двигатель действительно столкнулся с некоторыми проблемами во время его разработки, теперь он готов к работе, когда Boeing выкатывает самолеты.

Дженерал Электрик серии GE90

На втором месте находится еще один двигатель GE, GE90, который можно найти в популярной линейке самолетов 777. Двигатель поступил на вооружение в 1995 году на самолете British Airways 777-200. Несколько вариантов GE90 находятся на вооружении. Самыми мощными являются GE90-115B и -110B, которые устанавливаются на 777-300ER и 777-200LR и 777F соответственно.

GE90-115B может предложить впечатляющую максимальную тягу в 127 900 фунтов силы, хотя он сертифицирован на 115 000 фунтов силы (отсюда и название). Повышенная эффективность этих вариантов (по сравнению с GE90-94B) позволил авиакомпаниям запустить новые дальнемагистральные маршруты, такие как Доха — Окленд, и расширить спектр услуг.

Мощность и эффективность GE90 открыли новые маршруты для авиакомпаний и конкурировали с четырехмоторными реактивными самолетами. Фото: Delta Air Lines

На сегодняшний день GE90 остается одним из самых коммерчески успешных широкофюзеляжных двигателей: на этот тип было получено более 2500 заказов. Становясь основой для нового 9X, очевидно, что GE90 стал важным событием в истории двигателей.

Pratt & Whitney PW4000-112

Pratt & Whitney входит в список самых мощных двигателей в мире благодаря своей популярной серии PW4000, которая также используется на A330, 767 и 747, а также была переработана для 777.

PW400-112 предлагал максимальную тягу до 99 000 фунтов силы, однако он остается сертифицированным для 90 000 фунтов силы. Однако распространенность и надежность PW4000 сделали двигатель привлекательным для тех, кто уже использует его на других самолетах.

Доступность и надежность PW4000 сделали его двигатель 777 привлекательным для многих авиакомпаний. Фото: RAF-YYC через Wikimedia Commons

PW4000-112 был модернизирован, чтобы соответствовать Airbus A380, как часть двигателя Engine Alliance GP7000 с GE. Несмотря на то, что сегодня этот двигатель широко распространен, он продолжает использоваться в сотнях различных самолетов по всему миру.

Роллс-Ройс Трент XWB

Следующим в списке идет Rolls-Royce Trent XWB, предназначенный исключительно для популярной модели Airbus A350. На вооружении находятся два варианта этого двигателя, XWB-84 и XWB-97, которые устанавливаются на A350-900 и A350-1000 соответственно. Двигатель поступил на вооружение Qatar Airways в 2015 году на первом A350.

XWB-97 является более мощным из двух вариантов и предлагает максимальную тягу 97 000 фунтов силы, как следует из названия. Trent XWB также считается одним из самых эффективных двигателей, когда-либо созданных, что позволяет A350 запускать новое поколение сверхдальнемагистральных рейсов, таких как Project Sunrise и рейсы Singapore Airlines из Нью-Йорка в Сингапур.

В чем разница между этими двумя типами двигателей? Фото: Том Бун — Simple Flying

XWB-84 с тягой 84 000 фунтов силы, установленный на A350-9.00 используется на сверхдальних маршрутах благодаря своей беспрецедентной топливной экономичности. Ясно, что этот двигатель изменил рынок дальнемагистральных перевозок и будет продолжать совершенствоваться по мере того, как прямые перевозки станут более распространенными.

Роллс-Ройс Трент 800

Trent 800 — это двигатель, предлагаемый компанией Rolls-Royce для Boeing 777. Впервые этот двигатель поступил на вооружение авиакомпании Thai Airways в 1996 году, последней из трех поставщиков двигателей.

Trent 800 отличался впечатляющими 9Максимальная тяга 5000 фунтов силы, что делало его одним из самых мощных двигателей того времени. Rolls-Royce также хвастался, что Trent 800 был самым легким из всех трех вариантов двигателей 777, что повышало эффективность самолета.

Trent 800 занимал внушительную долю рынка 777 с первыми моделями самолетов. Фото: Боинг

Хотя этот тип действительно занимал впечатляющие 40% рынка, RR не предлагал варианты для 777-300ER и -200LR, которые предназначались исключительно для GE. Это означало, что авиакомпания не получила слишком много заказов после того, как новые варианты Боинга 777 поступили в эксплуатацию.

Почетные упоминания

Как вы могли заметить, ряд популярных двигателей, таких как GEnx и Trent 1000, не входят в список самых мощных двигателей. Это связано с тем, что, хотя эти двигатели действительно обеспечивают очень эффективную мощность для 787, они не обладают такой тягой, которую видели другие двигатели. Тем не менее, эти двигатели обеспечивают беспрецедентную эффективность для 787, что является целью самолета.

Точно так же четырехмоторные самолеты также имеют несколько высокоэффективных двигателей, а не двигателей с большей тягой. Самый последний квадроцикл, 747-8, оснащен четырьмя двигателями GEnx, а более старый A380 оснащен четырьмя двигателями GP7000 (с максимальной тягой 74 700 фунтов силы).

Боинг 787-9 — самая популярная из трех моделей, на сегодняшний день было заказано 877 самолетов. Фото: Боинг

Что вы думаете о списке? Какой двигатель вы предпочитаете во время полета? Дайте нам знать об этом в комментариях!

Кто правит рынком двигателей?

Как и в случае с производителями самолетов, несколько имен доминируют над производителями двигателей, которые их поставляют. Лидерами рынка являются General Electric, Rolls-Royce и Pratt & Whitney. Глядя со своего места у окна на высоте 40 000 футов, по всей вероятности, вы смотрите на один из их двигателей. Но на каких самолетах работают их продукты и какие из них занимают наибольшую долю рынка? Давайте взглянем на цифры.

Не много летал без двигателя

Неудивительно, что двигатель является неотъемлемой частью самолета. Он обеспечивает мощность и тягу, необходимые для отрыва самолета от земли и удержания его в воздухе. Характеристики двигателя также определяют эффективность самолета, что является ключевым фактором в снижении расхода топлива и последующих выбросов парниковых газов.

Авиастроители могут предлагать различные варианты двигателей для своих самолетов. Таким образом, при покупке самолетов авиакомпании могут столкнуться с выбором двигателей. Безопасность обычно не вызывает беспокойства (хотя у некоторых возникают повторяющиеся проблемы), поэтому авиакомпании обычно принимают решение, исходя из эффективности и цены. Итак, какие варианты двигателей есть у авиакомпаний? Это зависит от типа самолета.

Четыре двигателя A380 означали большие деньги для производителя, чьи модели выбрали авиакомпании. Фото: Getty Images

Например, при покупке снятого с производства Airbus A380 авиакомпаниям пришлось выбирать между Rolls-Royce Trent 900 и Engine Alliance GP7000, который появился в результате сотрудничества между GE и Pratt & Whitney. Поскольку по проекту требовалось по четыре двигателя на каждый самолет, контракт на двигатели означал значительный приток денежных средств.

Будьте в курсе: Подпишитесь на наши ежедневные и еженедельные дайджесты авиационных новостей

Рынок двигателей отличается высокой конкуренцией, и компании стремятся производить самые мощные и эффективные двигатели. Как и ожидалось, широкофюзеляжные самолеты имеют более мощные двигатели, в настоящее время их превосходят Boeing 777 и Airbus A350 из тех, что находятся на вооружении. Между тем, GE9X, специально созданный для предстоящего Boeing 777X, занесен в Книгу рекордов Гиннеса как по тяге, официально известный как «самый мощный реактивный двигатель коммерческого самолета (тестовые характеристики)».

Для узкофюзеляжных самолетов производители постоянно пытаются сделать более мощные двигатели, которые все еще достаточно малы для самолетов, например, повышение эффективности для A321neo (LEAP-1A CFM International или PW1100G-JM Pratt & Whitney) и 737 MAX (CFM International Прыжок-1Б).

Дженерал Электрик

Возможно, вы видели другую марку двигателя, упомянутую выше, чем ранее в статье. CFM International — очень успешное совместное предприятие General Electric и французского производителя двигателей Safran. Если говорить о продуктах CFM, GE лидирует на мировом рынке авиационных двигателей. Хотя со времени последних данных Statista за 2020 год ситуация несколько изменилась, она составляет около 55%, что значительно опережает конкурентов. Однако 39% от общего числа приходится на CFM, тогда как GE принадлежит 16%.

CFM производит двигатели CFM56 и LEAP, которые широко используются на самолетах семейств A320 и 737. GE также заключила партнерское соглашение с P&W для создания Engine Alliance, который, как упоминалось ранее, создал двигатель GP7000 для A380.

Боинг 737 MAX оснащен двигателями совместного предприятия GE CFM International. Фото: Винченцо Паче | Простой полет

На сегодняшний день двигатели

GE можно найти на каждом популярном коммерческом самолете, за исключением A350 (пока). Это означает, что двигатели GE (включая совместные предприятия) можно найти на 777, 747, 787, 737, A320, A330, A340 и A380. Если вы летите на узкофюзеляжном самолете, особенно на Boeing 737, велика вероятность, что под крылом находится силовая установка GE.

Пратт и Уитни

На втором месте Pratt & Whitney. Американский производитель двигателей занимает 26% рынка двигателей. Двигатели P&W можно найти на A220, семействе A320, A330, 747-400, 767 и Embraer E-jets. В последние годы производитель заметил, что его двигатели для узкофюзеляжных самолетов хорошо себя зарекомендовали, и поэтому сосредоточился на них.

Как уже упоминалось, P&W ранее сотрудничала с GE для GP7000, который перевозчик Персидского залива Emirates выбрал для большинства своих A380. Производитель также заключил партнерские отношения с японской корпорацией Aero Engine Corporation и MTU Aero Engines, чтобы сформировать компанию International Aero Engines. Группа произвела IAE V2500, который можно найти на более ранних вариантах A320 и недавно снятом с производства McDonnell Douglas MD-9.0.

P&W эксклюзивно для Airbus A220. Фото: Винченцо Паче | Простой полет.

Самый последний двигатель Pratt & Whitney предназначался для семейства A220, так как компания получила эксклюзивный контракт на популярный проект Airbus, унаследованный от Bombardier. В прошлом году турбовентиляторный двигатель с редуктором PW1500G достиг рубежа в один миллион летных часов.

Пару лет назад производитель столкнулся с некоторыми проблемами, так как у вариантов его популярного PW1000G возникли проблемы с двигателем. Это вынудило производителя заменить многие двигатели, что привело к значительным финансовым потерям. Тем не менее, P&W остается доминирующим игроком на рынке двигателей, особенно с учетом будущего внимания к узкофюзеляжным самолетам и прочных отношений с Airbus.

Роллс-Ройс

Британский и очень одноименный бренд Rolls-Royce занимает третье место в этом списке, занимая около 18% рынка двигателей. Производитель, зарекомендовавший себя в автомобильной сфере, производит двигатели исключительно для широкофюзеляжных самолетов: модели A330, A340, A350, A380, 777 и 787 оснащены двигателями RR.

Фактически, Airbus A350 оснащен исключительно двигателями Trent XWB. В ноябре прошлого года Rolls-Royce поставил 1000-й двигатель Trent XWB с тех пор, как Trent XWB-84 поступил на вооружение вместе с Airbus A350-9.00 шестью годами ранее.

Фото: Винченцо Паче | Простой полет

Реактивные двигатели Rolls-Royce

в настоящее время носят имя Trent: Trent XWB для A350 и Trent 1000 для Boeing 787. И так до тех пор, пока на рынок не выйдет самый новый и самый большой двигатель. UltraFan должен стать самым большим двигателем, который когда-либо видела авиация, со специальным испытательным стендом в Дерби в Великобритании.

Между тем, у Rolls-Royce тоже время от времени возникают проблемы. На протяжении многих лет у Trent 1000 были серьезные сбои, требующие замены и даже заземления самолетов по всему миру.

Острая конкуренция

Рынок авиадвигателей, как и многие другие отрасли авиации, характеризуется острой конкуренцией. Производители всегда стремятся к инновациям и предлагают лучшие варианты, которые, к счастью, сегодня также означают более экономичный расход топлива и меньшее загрязнение окружающей среды. Rolls-Royce UltraFan будет на 25% эффективнее двигателей Trent первого поколения, а его технологии можно будет применять и к более старым (и меньшим) моделям.

Компании GE, P&W и Rolls-Royce (вместе со своими совместными предприятиями) владеют почти 100% рынка коммерческих самолетов. Несмотря на то, что за последние несколько лет траектория была отклонена, отрасль авиаперевозок будет расти, и разработка самолетов вряд ли прекратится (хотя это может быть значительно отложено). OEM-производителям придется продолжать усердно работать, чтобы предоставить авиакомпаниям наилучшие варианты для своих самолетов и заключить контракты, продолжая при этом обеспечивать безопасность пассажиров.

Есть ли у вас предпочтения среди производителей двигателей? Дайте нам знать об этом в комментариях!

Источник: Статистика

3 Авиационные газотурбинные двигатели

Посетите сайт NAP.edu/10766, чтобы получить дополнительную информацию об этой книге, купить ее в печатном виде или бесплатно загрузить в формате PDF.

« Предыдущая: 2 Интеграция авиадвигателя

Страница 35

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Все коммерческие самолеты, разработанные за последние 40 лет (кроме самолетов с количеством пассажиров менее дюжины), оснащены газотурбинными двигателями, турбовентиляторными или турбовинтовыми. Таким образом, любое обсуждение сокращения выбросов углерода от коммерческих самолетов должно учитывать возможности улучшения газотурбинных двигателей. С этой целью в этой главе будет очерчено современное состояние авиационных двигателей, обсуждены возможности и препятствия для улучшения газовых турбин в течение следующих трех десятилетий, а также предложены направления исследований для достижения такого улучшения. Если не указано иное, обсуждение в этой главе относится к газотурбинным двигателям для больших коммерческих самолетов, как обсуждалось в главе 1.

Показатели двигателя

В данном контексте под двигателем понимается устройство, которое преобразует энергию топлива в мощность на валу, а мощность на валу — в тяговую мощность. В текущих реализациях двигатели имеют высокую степень интеграции и имеют форму турбовентиляторного двигателя или турбовинтового двигателя с воздушным винтом. В современных ТРДД (см. рис. 3.1) вентилятор всасывает воздух через входное отверстие, 80-90 процентов которого выбрасывается через сопло вентилятора, обеспечивая большую часть тяги, создаваемой двигателем. Остальной воздух вентилятора сжимается в компрессоре и либо (1) используется для охлаждения, либо (2) смешивается с топливом и сжигается в камере сгорания. Выхлопные газы из камеры сгорания проходят через турбину, вырабатывая механическую энергию, которая вращает вал, приводящий в движение вентилятор и компрессор. Выходящие из турбины газы проходят через выпускное сопло с большой скоростью, что обеспечивает дополнительную тягу. Турбовинтовой двигатель проще по конструкции, хотя по своей концепции похож на турбовентиляторный, основное отличие которого заключается в том, что турбовинтовой двигатель использует пропеллер в свободном воздухе для создания тяги, а не вентилятор в гондоле.

Для газотурбинных двигателей основными техническими показателями являются общий КПД, вес, дополнительное сопротивление и надежность. Под общей эффективностью здесь понимается эффективность, с которой двигатель преобразует мощность потока топлива в тяговую мощность. Это произведение термодинамического КПД процесса, который преобразует мощность потока топлива в мощность на валу (здесь называется термодинамическим КПД двигателя) и тягового КПД (преобразование

Страница 36

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК 3.1 ТРДД с большой степенью двухконтурности в гондоле авиалайнера. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Аэродинамические установки для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, Журнал AIAA 52(5):901-911, doi:10.2514/1. J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

мощности на валу к тяговой мощности ¹ ). Наиболее эффективные газовые турбины коммерческих самолетов, находящиеся в эксплуатации или вводимые в эксплуатацию в этом десятилетии, имеют взлетную тягу 20 000 фунтов и выше. Эти турбины работают в крейсерском режиме с термодинамическим КПД двигателя до 55 % и тяговым КПД значительно выше 70 %, что дает общий КПД (произведение двух) около 40 % (см. рис. 3.2). Общая стоимость владения также является важным показателем, влияющим на эффективность конструкции и вес. Эта стоимость включает стоимость производства, стоимость обслуживания (в основном капитальный ремонт) и топливо. Комбинация этих затрат, подходящая для каждого приложения, используется для оценки наилучшей ценности. Как правило, при данном уровне доступной технологии вес газовой турбины можно обменять на эффективность и затраты на техническое обслуживание. Таким образом, двигатели для самолетов с большей дальностью полета (теперь все с двумя проходами) оптимизированы для более высокого уровня эффективности, поскольку соотношение веса и стоимости между двигателем и весом топлива способствует повышению эффективности по мере увеличения дальности полета.

Термодинамический КПД двигателей коммерческих самолетов за последние 50 лет улучшился примерно с 30 процентов до более чем 50 процентов, как показано на рис. 3.3. Большинство двигателей коммерческих авиалиний рассчитаны на максимальную эффективность в крейсерском режиме, поскольку именно здесь сжигается большая часть топлива. Максимальная крейсерская термодинамическая эффективность ограничивается термодинамикой на уровне несколько выше 80 процентов для идеального цикла, состоящего из компонентов без потерь. Конечно, это не реализуемо в практическом смысле, так как реальные детали имеют потери. Где лежит практический предел, учитывая важные ограничения авиации по безопасности, весу, надежности и стоимости, является предметом некоторых предположений. Однако по некоторым оценкам он составляет от 65 до 70 процентов, учитывая развитие новых материалов, архитектур и технологий компонентов, как обсуждается в следующих разделах.

КПД движителя определяется здесь как тяговая мощность, подаваемая на летательный аппарат (которая равна произведению тяги на воздушную скорость), деленная на мощность на валу, подводимую к движителю. Для турбовентиляторных самолетов, находящихся в эксплуатации в настоящее время, КПД движителя составляет 70-80 процентов (рис. 3.4). Турбовинтовые двигатели примерно на 10 процентов более эффективны при их нынешних крейсерских числах Маха. Как отмечалось в главе 2, по мере увеличения размеров движителей для повышения эффективности тяги необходимо проявлять осторожность, чтобы различать и учитывать эффекты установки самолета, которые могут способствовать увеличению общего веса самолета и увеличению лобового сопротивления, но которые обычно не связаны с эффективностью двигателя.

___________________

¹ Необходимо соблюдать осторожность, поскольку «эффективность» может определяться по-разному в зависимости от ссылки или организации. В этом отчете определение выбрано, чтобы обеспечить последовательное сравнение между альтернативными подходами к движению.

Страница 37

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК 3.2 Тенденция эффективности газотурбинных двигателей коммерческих самолетов. BPR, коэффициент двухконтурности. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Аэродинамические установки для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, Журнал AIAA 52(5):901-911, doi:10.2514/1.J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

Характеристики газовых турбин

Газотурбинные двигатели имеют несколько характеристик, которые существенно отличают их от других силовых установок, таких как двигатели внутреннего сгорания или электроприводы. Все двигатели производят отработанное тепло, которое необходимо отбрасывать. Штрафы, связанные с таким отведением тепла, увеличиваются с увеличением скорости полета. Одной из отличительных характеристик газовой турбины, которая особенно важна для высокоскоростных самолетов, является то, что тепло от топлива, теряемое из-за неэффективности газовых турбин, по большей части выходит наружу в виде выхлопных газов и действительно создает положительную тягу. Это отличается от других силовых установок, таких как поршневые двигатели, циклы Ренкина и Стерлинга и электроприводы. Эти электростанции должны явно отбрасывать отработанное тепло, а их необходимые системы охлаждения могут значительно увеличить сложность, вес и сопротивление. Такие штрафы могут быть значительными. Например, по оценкам комитета, увеличение лобового сопротивления (или уменьшение чистой тяги) для снижения 10 процентов мощности двигателя в виде тепла может составлять порядка 5 процентов.

Вторая важная характеристика заключается в том, что при постоянных настройках дроссельной заслонки тяга современного турбовентиляторного двигателя изменяется в зависимости от скорости и высоты таким образом, что это соответствует изменению тяги, необходимой для коммерческого дозвукового авиалайнера. В частности, современным дозвуковым авиалайнерам требуется примерно в три-пять раз больше тяги для взлета, чем для крейсерского полета, и мощность, вырабатываемая турбовентиляторным двигателем с высокой степенью двухконтурности при постоянной настройке дроссельной заслонки, изменяется примерно таким же образом. Таким образом, турбовентиляторные двигатели хорошо подходят для современных авиалайнеров. Это показано на рис. 3.5 для

Страница 38

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК 3.3. Тренд термодинамического КПД турбовентиляторных двигателей коммерческих самолетов на крейсерском режиме во времени. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Авиадвигатели для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, AIAA Journal 52(5):901-911, doi:10. 2514/1.J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

РИСУНОК 3.4 Динамика КПД турбовентиляторных двигателей коммерческих самолетов на крейсерском режиме во времени. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Аэродинамические установки для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, Журнал AIAA 52(5):901-911, doi:10.2514/1.J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

Страница 39

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК 3.5 Мощность узкофюзеляжных самолетов по сегментам миссии; показаны размерные и процентные доступные мощности. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Авиадвигатели для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, AIAA Journal 52(5):901-911, doi:10.2514/1. J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

узкофюзеляжный, 150-180 пассажирских самолетов, заправленных топливом для полета на 1000 морских миль (нм). Это означает, что по сравнению с требованиями крейсерского полета авиалайнеру не нужно нести дополнительный вес или сопротивление, чтобы авиалайнер мог взлететь. Кроме того, поскольку большинство газотурбинных двигателей уже оптимизированы для минимального расхода топлива в крейсерском режиме, от лучшего согласования двигателя с характеристиками самолета мало что можно получить. Кроме того, из-за комбинированного эффекта сжатия набегающего воздуха на крейсерской скорости и низкой температуры окружающей среды на крейсерской высоте КПД двигателя газовой турбины на крейсерском режиме на 6–8 % выше, чем на взлете.

Роль размера двигателя

При рассмотрении роли размера газовой турбины (тяги) на КПД необходимо различать экономические и физические факторы. В целом современные более крупные двигатели имеют более высокий КПД, чем двигатели меньшего размера. Большая часть этой разницы обусловлена ​​дизайнерским замыслом. Большие коммерческие двигатели предназначены для дальнемагистральных самолетов, для которых расход топлива является основным фактором. Это связано с соображениями общей стоимости жизненного цикла и отражает то, что компромисс между массой двигателя и расходом топлива тем благоприятнее, чем больше дальность полета самолета. То есть более высокая эффективность выгодна, даже если она достигается за счет некоторого увеличения веса двигателя, потому что более эффективные двигатели позволяют самолетам нести меньше топлива, а уменьшенная загрузка топлива становится все более и более значимой для дальнемагистральных маршрутов. Капитальный ремонт двигателя является еще одной крупной статьей эксплуатационных расходов авиакомпаний. Количество циклов включения-выключения является основным фактором, определяющим частоту капитального ремонта двигателей. Двигатели меньшего размера, предназначенные для коммерческих самолетов меньшей дальности, будут иметь в среднем гораздо больше ежедневных циклов полета, чем двигатели большего размера, предназначенные для крупных транспортных средств, которые, скорее всего, будут летать на дальние маршруты. Поэтому для небольших двигателей особенно важно иметь возможность выполнять большое количество полетных циклов между капитальными ремонтами. Таким образом, для одного и того же уровня технологии более крупные двигатели, как правило, оптимизируются для повышения эффективности, в то время как двигатели меньшего размера, как правило, оптимизируются для уменьшения веса и увеличения количества полетных циклов между капитальными ремонтами. (Двигатели даже меньшего размера, предназначенные для самолетов бизнес-класса и авиации общего назначения, в основном ограничены покупной ценой, которая является гораздо более важным фактором для этих относительно малоиспользуемых самолетов, чем стоимость топлива или капитального ремонта. ) Другими словами, по экономическим причинам небольшие двигатели не рассчитаны на такую ​​же эффективность, как большие двигатели.

Страница 40

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

На рис. 3.6, который дополняет историческую эволюцию, показанную на рис. 3.3, показано изменение термодинамического КПД двигателя в зависимости от размера двигателя с точки зрения взлетной мощности для существующих турбовинтовых и коммерческих турбовентиляторных двигателей. ТРДД большой мощности обычно имеют более высокий КПД, чем ТРДД, рассчитанные на меньшую мощность, и все ТРДД имеют более высокий КПД, чем ТРДД малой мощности. Область N + 3 на рисунке относится к терминологии НАСА для двигателей, которые могут быть введены в эксплуатацию после 2035 года. Как указывалось выше, различия между турбовинтовыми и коммерческими турбовентиляторными двигателями отражают конструкционные намерения, определяемые рынком, различные расчетные рабочие высоты и скорости полета, а также дату выпуска. дизайн и, следовательно, технологический уровень двигателей (в целом новые коммерческие ТРДД выходили на рынок чаще, чем новые ТРД).

Эффективность малых газовых турбин может быть повышена до такой степени, что высокоэффективные технологии, используемые в больших двигателях, могут быть включены в малые двигатели, хотя это может привести к слишком высоким ценам для нынешних рынков малых двигателей. Инвестиции в технологии, специально предназначенные для небольших двигателей, необходимы для ядер двигателей, имеющих небольшой физический размер, для достижения уровней эффективности, сравнимых (или лучше, чем) с двигателями с большими ядрами. Физические ограничения таких улучшений точно не установлены и могут стать областью плодотворных исследований. Такие исследования, направленные на удовлетворение конкретных потребностей небольших двигателей, предназначенных для коммерческого транспорта, могут позволить использовать некоторые концепции распределенных силовых установок. Возможно, наиболее важно то, что по мере повышения эффективности самолета и двигателя для полета требуется меньше мощности, размер двигателя и мощность, требуемые при постоянной производительности самолета, будут уменьшаться в 9 раз.0003

РИСУНОК 3.6 Изменение термодинамического КПД двигателя на крейсерском режиме в зависимости от размера двигателя (в пересчете на мощность на уровне моря) для существующих авиационных газотурбинных двигателей. ПРИМЕЧАНИЕ: SLS, статический уровень моря. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Авиадвигатели для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, AIAA Journal 52(5):901-911, doi:10. 2514/1.J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

Страница 41

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

будущее. Кроме того, общее отношение давлений ² газовых турбин со временем увеличилось для улучшения термодинамического КПД. В то же время, однако, размер компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины уменьшился, что усугубляет проблемы меньшего размера.

По мере повышения эффективности самолета и двигателя для полета требуется меньше мощности, поэтому размер двигателя и мощность, требуемые при постоянной мощности самолета, в будущем будут уменьшаться.

Потенциал для улучшения

С тех пор, как в конце 1940-х годов были построены первые авиационные газовые турбины, общий КПД (от расхода топлива до тяговой мощности) повысился примерно с 10 процентов до нынешнего значения, приблизившись к 40 процентам (см. рис. 3.2). Вполне вероятно, что скорость совершенствования этих двигателей может продолжаться на уровне около 7 процентов за десятилетие в течение следующих нескольких десятилетий при условии достаточных инвестиций в технологии. Потенциал общего улучшения лучше всего рассматривать с точки зрения составляющих КПД: термодинамического КПД двигателя и тягового КПД движителя.

Как отмечалось выше, неясно, насколько близко к теоретическим пределам можно подойти к газовой турбине для коммерческого самолета, учитывая важные ограничения авиации по безопасности, весу, надежности и стоимости. Несколько авторов рассмотрели вопрос о практических ограничениях для газовых турбин простого цикла, учитывая потенциал для новых материалов, архитектур двигателей и технологий компонентов. Их оценки индивидуальных пределов термодинамического и тягового КПД несколько различаются (и могут по-разному распределять потери между термодинамическим и тяговым КПД), но они согласны с тем, что улучшение общего КПД на 30-35 процентов по сравнению с лучшими современными двигателями может быть достижимо. Как показано на рис. 3.7, термодинамический КПД двигателя составляет 65–70 %, а КПД двигателя — 9 %.0-95 процентов может быть возможным.

Газотурбинные двигатели имеют значительные возможности для усовершенствования: общий КПД повышается на 30 и более процентов по сравнению с лучшими двигателями, эксплуатируемыми сегодня. Улучшения будут происходить за счет множества относительно небольших приращений, а не одной прорывной технологии.

Некоторые исследования показывают, что улучшение характеристик турбомашин и снижение потерь при охлаждении могут повысить термодинамическую эффективность на 19 и 6 процентов соответственно. ³ Такого масштаба прироста нельзя добиться простым внедрением новых технологий в существующие двигатели. Скорее, это требует оптимизации цикла с учетом конкретных уровней рабочих характеристик компонентов, температурных возможностей и охлаждения. Практические циклы промежуточного охлаждения или рекуперации могут повысить эффективность еще на 4. ⁴ Усовершенствованные вентиляторы и гребные винты также могут повысить эффективность тяги на 10 процентов. ⁵ Конечно, практические пределы эффективности тяги нельзя рассматривать только на уровне двигателя без учета конфигурации самолета и интеграции силовой установки, как обсуждалось в главе 2.

Подводя итог, можно сказать, что авиационные газотурбинные двигатели имеют значительные возможности для усовершенствования, с потенциалом повышения общего КПД на 30 и более процентов по сравнению с лучшими двигателями, эксплуатируемыми сегодня, при этом потенциал повышения тягового КПД примерно в два раза превышает термодинамический КПД. . Этот уровень производительности потребует множества технологических улучшений и будет реализован в виде ряда относительно небольших приращений, на несколько процентов или меньше, а не за счет одной прорывной технологии. В следующем разделе обсуждаются многие из этих технологий.

___________________

² Коэффициент общего давления представляет собой отношение давления на выходе компрессора к давлению на входе в компрессор.

³ Д.К. Hall, 2011, «Пределы производительности ступеней осевых турбомашин», М.С. диссертация, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс,

⁴ Дж. Вурр, 2013 г., «Архитектуры и технологии гражданских авиационных двигателей будущего», представленная на 10-й Европейской конференции по турбомашиностроению, http://www.etc10.eu/mat /Whurr.pdf.

⁵ Д. Карлсон, 2009 г., «Ренессанс двигателей: новые циклы, новые архитектуры и возможности для развития рабочей силы», представленный на 19-й конференции Международного общества воздушно-реактивных двигателей ISABE, Монреаль, Канада.

Страница 42

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

РИСУНОК 3.7 Термодинамический и тяговый КПД двигателей в крейсерском режиме некоторых находящихся в эксплуатации двигателей (точки) вместе с литературными прогнозами практических ограничений для газовой турбины простого цикла. Также показаны удельный расход топлива по тяге (TSFC) и общий КПД. Нумерованные символы относятся к конкретным ссылкам: (1) Whurr, 2013; (2) Холл, 2011 г.; и (3) Карлсон, 2009 г.. ИСТОЧНИК: А. Х. Эпштейн, 2014 г., Авиадвигатели для коммерческой авиации в двадцать первом веке и необходимые направления исследований, AIAA Journal 52(5):901-911, doi:10.2514/1.J052713. Воспроизведено с разрешения United Technologies Corporation, Pratt & Whitney.

Повышение топливной экономичности воздушных судов можно разделить на две части. Во-первых, это повышение двигательной эффективности. Работа в этой области важна независимо от выбора двигателя для привода движителя. Вторая часть — повышение термодинамической эффективности двигателя авиационного газотурбинного двигателя. В следующих разделах обсуждаются области инвестиций в технологии, которые могут привести к существенному увеличению расхода авиационного топлива. Перечисленные общие категории не новы; тот же список был бы уместен в течение последних нескольких десятилетий. Что нового, так это многие особенности конкретных инвестиционных возможностей. Каждая передовая технология может предложить только процент или около того улучшения, или даже меньше. В разработке авиационных двигателей прогресс был достигнут за счет разработки множества относительно небольших технологических шагов, которые в совокупности составляют постоянное улучшение.

Относительная ценность новой технологии может очень сильно зависеть от архитектуры движка. Другими словами, новая технология может быть очень ценной для конкретного подхода к проектированию двигателя, но гораздо менее ценной для других. Кроме того, недавно разработанные двигатели оптимизированы на системном уровне, чтобы реализовать преимущества, которые обеспечивают встроенные технологии. Следовательно, новая технология может дать меньше преимуществ при применении к существующей конструкции двигателя, чем при применении к новой конструкции.

Страница 43

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Повышение эффективности движения

Независимо от источника мощности на валу, самолеты зависят от движителей (то есть вентиляторов или винтов) для преобразования мощности на валу в тягу. За очень немногими исключениями, большие коммерческие самолеты используют турбовентиляторные двигатели. Некоторые региональные коммерческие самолеты вместимостью менее 80 пассажиров оснащены турбовинтовыми двигателями.

Пропеллеры

Пропеллеры могут обеспечить превосходную эффективность вентиляторов при более низких числах Маха полета за счет снижения уровня шума. Такие более низкие скорости не являются экономически значимыми при относительно коротких длинах ступеней, таких как 300 нм. В полете были продемонстрированы воздушные винты, оптимизированные для более высоких чисел Маха, чем те, которые в настоящее время используются винтовыми самолетами. На современном уровне техники высокоскоростные двигатели без воздуховодов, такие как открытые роторы, сталкиваются со значительным шумом, механической сложностью и проблемами безопасности при установке, которые необходимо решить, прежде чем их можно будет считать привлекательной альтернативой канальным вентиляторам. Комитет пришел к выводу, что они не должны рассматриваться как приоритетные с целью сокращения выбросов CO ₂ Выбросы больших коммерческих самолетов. Поэтому обсуждение движителей в оставшейся части этой главы будет сосредоточено на характеристиках канальных вентиляторов, используемых в турбовентиляторных двигателях больших коммерческих самолетов.

Турбовентиляторный движитель

Здесь термин «турбовентилятор» относится ко всему внутреннему тракту потока вентилятора, включая вход, вентилятор, канал вентилятора и выпускное сопло вентилятора, которые вместе составляют движитель турбовентиляторного двигателя. Улучшение тяговой эффективности требует снижения скорости выхлопа вентилятора за счет уменьшения степени сжатия вентилятора 9.0177 6 , а также потери давления на внутреннем пути потока. Ротор вентилятора добавляет энергию потоку. Затем часть этой энергии теряется на сопротивление стенкам воздухозаборника и воздуховода, статорам вентилятора и несовершенному расширению сопла вентилятора. Таким образом, необходимо будет разработать технологию для снижения потерь давления на пути потока вентилятора с учетом общего веса и шума системы. (В отличие от первых реактивных самолетов, в которых преобладал шум выхлопной струи, в шуме большинства современных крупных коммерческих самолетов преобладает шум вентилятора. Стенки канала вентилятора имеют акустическую обработку, которая ослабляет этот шум, но увеличивает вес и потери давления.) Таким образом, значительные выгоды могут быть достигнуты за счет достижений в таких технологиях, как высокая эффективность, низкий уровень шума, низкий коэффициент давления вентилятора (1,35: 1 и ниже), турбомашинное оборудование вентилятора с улучшенными акустическими, аэромеханическими характеристиками и устойчивостью, акустические футеровки воздуховодов вентилятора с улучшенными характеристиками акустического демпфирования и потери давления, а также более легкие лопасти и системы сдерживания. Усовершенствования в выпускных соплах, фиксированных и регулируемых, также подпадают под эту тему. Для того чтобы поглощение пограничного слоя стало жизнеспособным подходом к проектированию самолетов (см. главу 2), необходимо найти такие решения, связанные с движителем и воздуховодом, которые были бы акустически и аэромеханически приемлемыми и в которых потери из-за деформации были бы малы по сравнению с выгодами от подавления следа.

Повышение термодинамической эффективности

Существует обширная литература по авиационным газотурбинным двигателям и усовершенствованиям, необходимым для снижения расхода топлива. Специфика наиболее многообещающих подходов меняется по мере достижения прогресса и разработки новых конструкций двигателей. Термодинамические ограничения и текущие механические ограничения на повышение эффективности очень хорошо понятны. Проще говоря, повышение эффективности требует повышения температуры на выходе из компрессора и на входе в турбину при одновременном снижении аэродинамических потерь и веса конструкции. ⁷ Большие авиационные газовые турбины в настоящее время ограничены как ограничениями температуры компрессора, так и температурой турбины. Особенно ценны инженерные подходы, которые допускают более высокие температуры при уменьшении или исключении охлаждающего воздуха. Технологии

___________________

⁶ Коэффициент давления вентилятора – это отношение давления на выходе из вентилятора к давлению на входе в вентилятор.

⁷ Более высокие температуры будут сопровождаться более высокими давлениями, но обеспечение более высоких давлений является в первую очередь задачей инженерного проектирования. Развитие способности приспосабливаться к более высоким температурам является гораздо более сложной задачей, которую можно решить только с помощью программы исследований и развития технологий.

Страница 44

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

, которые позволяют двигателям сохранять эффективность «как новые», также уменьшат расход топлива. Теперь двигатели теряют несколько процентов эффективности по мере старения между капитальными ремонтами и не восстанавливают свои первоначальные характеристики после капитальных ремонтов.

Повышение общей эффективности самолета будет означать, что уменьшенный размер сердцевины двигателя поставит под вопрос эффективность двигателя узкофюзеляжного самолета.

Повышение эффективности самолета означает, что сердцевины двигателей будут уменьшаться, поскольку для той же миссии потребуется меньшая мощность. Это означает, что уменьшенный размер сердечника двигателя поставит под угрозу эффективность двигателя узкофюзеляжного самолета. ⁸ Одним из элементов повышения теплового КПД двигателя является увеличение общей степени сжатия, что увеличивает плотность воздуха в активной зоне. Сочетание повышенной тепловой эффективности и снижения требований к мощности самолета означает, что размер активной зоны (обычно измеряемый с точки зрения выходной площади компрессора) уменьшается. Для одного и того же служебного самолета он сократился в 10 раз с 1972 года и будет продолжать снижаться в будущем. Кроме того, как обсуждалось выше, газотурбинные двигатели для небольших самолетов менее эффективны, чем двигатели для более крупных самолетов.

Материалы и производство

История авиационных газотурбинных двигателей — это история передовых разработок материалов, специально направленных на улучшение газовых турбин; некоторые очень успешные примеры включают кованые титановые сплавы (в настоящее время также широко используемые в конструкции самолетов), несколько суперсплавов никеля, монокристаллические аэродинамические поверхности турбин, ⁹ кованые высокотемпературные сплавы порошкового металла, покрытия для защиты окружающей среды и для тепловых барьеров, а также , совсем недавно алюминиды титана. Есть несколько приложений, кроме газовых турбин, которые могут оправдать стоимость разработки этих специальных материалов, которые, как правило, дороги в использовании, а также в разработке и требуют десятилетий, чтобы перейти от лабораторного стола к коммерческому использованию. Тем не менее, передовые материалы были особенно плодотворной областью для инвестиций, потому что успешный материал часто можно использовать для улучшения существующих двигателей, а также для реализации новых концепций. Нет никаких оснований полагать, что это не может продолжаться. Преимущества новых материалов на системном уровне заключаются в уменьшении веса, более высокой температуре или уменьшенном охлаждении, каждое из которых повышает эффективность. Несмотря на то, что применение авиационного двигателя может оправдать материальные затраты в сотни или даже тысячи долларов за килограмм, соотношение затрат и выгод по-прежнему является основным фактором. Например, крупные национальные инвестиции в композиты с металлической матрицей в 1980-е и 1990-е годы привели как к технически жизнеспособному производственному процессу, так и к нескольким успешным демонстрациям компонентов с металлической матрицей в двигателях. Тем не менее, когда планировалось широкомасштабное внедрение, детали оказались слишком дорогими, чтобы быть жизнеспособными.

Даже на концептуальном уровне часто бывает трудно провести различие между разработкой материалов и технологией производства, необходимой для изготовления деталей из этого материала. Особенно это относится ко многим высокотемпературным материалам (например, к монокристаллическим профилям турбин, дискам из порошкового металла и высокотемпературным покрытиям), а также к некоторым полимерным композитам. Это не относится к материалам, заимствованным из других областей применения, таких как сталь, алюминий и некоторые никелевые сплавы, где производство материала отличается от изготовления деталей. Новые методы производства, такие как аддитивное производство жаропрочных материалов, таких как суперсплавы титана и никеля, можно считать либо инновацией, либо слиянием аддитивного производства пластмасс (используемых с начала 1990-х) с давно используемой для дисков порошковой обработкой металла. В любом случае это альтернативный путь к созданию сложных деталей и новых материалов. Он предлагает интригующие возможности для реализации структур или свойств, которые в противном случае были бы чрезмерно дорогими. Эта технология находится в зачаточном состоянии с точки зрения контроля размеров, обработки поверхности и свойств материала, поэтому возможен значительный прогресс. Такие технологические достижения, как это, могут внести значительный вклад в улучшение характеристик двигателя, веса и, возможно, стоимости.

В то время как передовые материалы могут уменьшить расход топлива за счет снижения веса, они могут быть особенно ценными, когда улучшают температурные характеристики и снижают требования к охлаждению. Это верно для компрессорных материалов по

___________________

⁸ Современные двигатели для двухмоторных двухфюзеляжных самолетов имеют вдвое больший размер сердечника, чем двигатели для узкофюзеляжных самолетов, поэтому требования к тяге двухфюзеляжных самолетов должны быть упадет более чем в два раза, прежде чем размер ядра станет для них проблемой.

⁹ «Аэродинамический профиль» относится к стационарным лопастям или статорам в турбине и вращающимся лопастям.

Страница 45

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

обеспечивают более высокие степени сжатия, необходимые для улучшения теплового КПД двигателя (в ближайшем будущем желательна способность от 1300 ° F до 1500 ° F), а также для камер сгорания и турбин для улучшения отношения мощности к весу двигателя (где долгий срок службы при требуется температура материала от 2200°F до 3000°F). Материалы также могут повысить долговечность деталей, чтобы сохранить, а не увеличить расход топлива по мере старения двигателя.

Наиболее плодотворными областями исследования материалов в настоящее время являются передовые высокотемпературные металлы, керамика и покрытия:

• Высокотемпературная керамика. В этой области в ближайшие десятилетия может произойти значительный прогресс. Сюда входят композиты с керамической матрицей (CMC), а также монолитная керамика. Некоторые CMC уже вступают в коммерческую эксплуатацию. Дополнительные CMC и монолиты могут быть введены в коммерческую эксплуатацию в ближайшие несколько лет, и, если они окажутся жизнеспособными и рентабельными в больших масштабах, они получат широкое распространение. Преимуществом этих материалов является их способность выдерживать высокие температуры и низкая плотность. Проблемы включают низкую вязкость разрушения, низкую теплопроводность и стоимость производства. Материалы, которые могут быть введены в эксплуатацию в ближайшие несколько лет, способны работать при температурах от 2200°F до 2400°F. Особый исследовательский интерес представляют менее развитые высокотемпературные материалы, способные выдерживать температуру примерно до 2700°F, что значительно уменьшит или устранит охлаждение во многих частях двигателя и, таким образом, повысит эффективность и снизит вес.
• Жаропрочные металлические сплавы. Усовершенствования в области этих сплавов станут результатом дальнейшей разработки сплавов на основе никеля, а также новых классов материалов, таких как ниобий и молибден. Материалы на основе никеля можно улучшить, перейдя на диски, изготовленные из двойных или градиентных сплавов или даже монокристаллов. Несмотря на то, что ниобий и молибден более плотные, чем керамика, они имеют температурную способность, приближающуюся к температуре CMC, и гораздо более высокую вязкость разрушения и теплопроводность. Эта комбинация свойств делает их потенциально привлекательными для статических деталей с внутренним охлаждением, таких как лопатки турбин или камеры сгорания. Необходима работа по технологиям изготовления и покрытиям для защиты окружающей среды.
• Покрытия. Покрытия могут повысить ценность многих деталей двигателя. Они необходимы при высокой температуре для защиты окружающей среды. Для охлаждаемых деталей термобарьерное покрытие может значительно увеличить температурную способность и снизить требования к охлаждению. Эрозионное покрытие может продлить срок службы детали и сохранить рабочие характеристики. Ледофобное покрытие может уменьшить угрозы, связанные с образованием льда. Можно ожидать дальнейшего прогресса в покрытиях всех типов при наличии достаточных инвестиций.

Турбомашины

КПД современных компрессоров и турбин турбомашин составляет около 90 процентов, в то время как исследования показывают, что возможен КПД выше 95 процентов. ¹⁰ Таким образом, есть много возможностей для улучшения. Интересующие области применения включают аэродинамику, аэромеханику и механическое расположение полных компонентов, особенно тех, которые обеспечивают более высокие температуры нагнетания компрессора. Усовершенствованные инструменты анализа и новые производственные технологии могут открыть новые подходы или сделать реализуемыми старые идеи. Исторически сложилось так, что эффективность турбомашин улучшалась по мере увеличения размера машины, при прочих равных условиях. По мере повышения эффективности двигателя и самолета для данной миссии требуется меньшая тяга, поэтому размер турбомашины двигателя уменьшается. Кроме того, поскольку общая степень сжатия (OPR) двигателей была увеличена для повышения термодинамической эффективности, площади проходного сечения и, следовательно, размеры аэродинамических профилей в активной зоне, особенно в задней части компрессора и в турбине высокого давления, уменьшились. резко. Действительно, новейшие двигатели, вводимые в эксплуатацию с тягой 30 000 фунтов, имеют тот же диаметр сердечника, что и более старые конструкции, которые все еще находятся в производстве, и обеспечивают только одну пятую тяги. Существующие при проектировании турбомашин компромиссы между размером и эффективностью основаны на эмпирической практике, а не на ограничениях из первых принципов. ¹¹ Это означает, что исследования, направленные на достижение более высокой эффективности при малых размерах, могут снизить расход топлива передовых самолетов. Очевидные проблемные области включают чувствительность к изменениям геометрии, например,

___________________

¹⁰ D.K. Hall, 2011, «Пределы производительности ступеней осевых турбомашин», М.С. диссертация, Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс,

¹¹ А. Х. Эпштейн, 2014 г., Аэродинамические установки для коммерческих самолетов в 21 веке и необходимые направления исследований, Журнал AIAA 52(5):901-911.

Страница 46

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

и форму аэродинамического профиля, которые становятся более сложными по мере уменьшения размера. Здесь могут помочь инвестиции в производственные технологии.

Работа над аналитическими инструментами может помочь прогрессу в этой области. Значительные инвестиции за более чем 40 лет позволили создать комплексное компьютерное моделирование, которое анализирует аэродинамику турбомашин на этапе проектирования. Эти инструменты не подходят для важных условий эксплуатации вне расчетной точки, таких как холостой ход. Инструменты механического анализа страдают от неадекватных моделей нелинейных механических взаимодействий, таких как трение, скользящее взаимодействие и пластическая деформация. Аэромеханика — еще одна дисциплина турбомашиностроения, в которой основанное на физике моделирование еще не способно адекватно прогнозировать поведение двигателя во всем рабочем режиме. В целом, повышение точности и скорости инструментов моделирования, чтобы их можно было лучше использовать для своевременной оптимизации всей системы двигателя во время проектирования, может добавить несколько процентных пунктов улучшения расхода топлива и, безусловно, сократить затраты и время разработки.

В заключение, несмотря на значительные инвестиции в турбомашины на протяжении многих десятилетий, эффективность, вес и стоимость все еще могут быть значительно улучшены.

Охлаждение и уменьшение вторичного потока

В современном двигателе 20-30 процентов основного потока компрессора используется для охлаждения и продувки горячей секции. Это прямое снижение эффективности двигателя, поскольку работа, необходимая для сжатия этого воздуха, лишь частично компенсируется в виде тяги. Охлаждение турбин — еще одна область, которой на протяжении десятилетий уделяется значительное внимание. Усовершенствованные методы позволили сократить количество необходимого охлаждающего воздуха и увеличить срок службы двигателя даже при более высоких температурах. Производственные технологии для реализации сложных схем охлаждения были одной из областей прогресса, но здесь можно сделать больше, особенно для неметаллических материалов. Еще одним препятствием для охлаждения является засорение небольших проходов и отверстий грязью, попадающей в двигатель. ¹² В настоящее время размеры охлаждающих отверстий определяются соображениями засорения, а не эффективностью охлаждения, т. е. отверстия имеют увеличенный размер, чтобы предотвратить их засорение. Таким образом, технологии, которые улучшают отделение и удаление грязи, могут способствовать снижению расхода топлива. Эти проблемы усугубляются по мере уменьшения размера двигателя.

Системы сжигания

Современные системы сжигания имеют эффективность более 99 процентов при преобразовании химической энергии топлива в тепло. ¹³ Проблемы проектирования в основном заключаются в сохранении этого уровня производительности и надежности, необходимых для обслуживания коммерческих авиакомпаний, при одновременном снижении регулируемых выбросов. На сегодняшний день подходы как к бережливому сжиганию, так и к интенсивному сжиганию доказали свою конкурентоспособность. Потребуется продолжение работы по выбросам с учетом ожидаемого ужесточения требований к выбросам в сочетании с увеличением степени сжатия двигателя, которое потребуется для дальнейшего сокращения расхода топлива. По мере увеличения общей степени сжатия двигателя для повышения термодинамической эффективности и снижения выбросов CO ₂ , конструкция камеры сгорания будет подвергаться дальнейшим испытаниям, чтобы соответствовать требованиям как по выбросам, так и по механической целостности. Области, которые могут оказаться полезными, включают новые концепции проектирования и усовершенствованные инструменты моделирования, особенно основанные на физике подходы, позволяющие точно прогнозировать регулируемые выбросы. На сегодняшний день альтернативные виды топлива совместимы с существующей технологией сжигания. Новые подходы к конструкции камеры сгорания могут значительно сократить длину камеры сгорания, тем самым снизив вес двигателя и выбросы CO ₂ .

Органы управления, вспомогательное оборудование и механические компоненты

Преодоление ограничений и ограничений существующих средств управления двигателем и вспомогательного оборудования, такого как генераторы, насосы и теплообменники, дает возможность улучшить расход топлива, уменьшить вес и снизить стоимость. Этот

___________________

¹² Расход топлива снижается по мере эксплуатации двигателя, поскольку отложения (также известные как грязь) накапливаются на аэродинамических профилях и снижают их аэродинамическую эффективность, о чем свидетельствует тот факт, что полугодовая промывка двигателя может улучшить расход топлива примерно на 1 процент. Грязь также может вызывать эрозию, увеличивающую зазор между наконечниками, что увеличивает расход топлива, а грязь может забивать охлаждающие отверстия в турбине. Эти эффекты намного хуже проявляются в местах с плохим качеством воздуха.

¹³ Arthur H. Lefebvre, 1998, Gas Turbine Combustion , второе издание, CRC Press, Boca Raton, Fla.

Страница 47

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

— это область, в которой за последние несколько десятилетий проводилось мало исследований. Несмотря на то, что было предложено и проанализировано множество усовершенствованных архитектур управления двигателем, отсутствие необходимого аппаратного обеспечения, включая процессоры, датчики и приводы с необходимыми температурными характеристиками, препятствовало практическому применению. По мере того как подсистемы самолетов становятся все более электрическими, а коэффициенты давления вентиляторов снижаются для повышения эффективности тяги, эта проблема будет усугубляться. Неэффективность существующих топливных насосов поглощает большую часть теплоемкости потока топлива, которая в противном случае была бы доступна для охлаждения, необходимого для других источников тепла самолета. Следовательно, повышение эффективности топливного насоса, особенно при малых расходах топлива, уменьшит размер и потери давления, связанные с другими требованиями к охлаждению двигателя и самолета. Теплообменники, которые более подробно рассматриваются ниже, далеки от своей теоретической максимальной производительности.

В совокупности агрегаты двигателя занимают значительную часть объема силовой установки, особенно на двигателях меньшего размера; эта проблема становится более сложной, поскольку степень давления вентилятора снижается для повышения эффективности движения. Уменьшение объема этих аксессуаров может привести к снижению коэффициента давления вентилятора за счет улучшения конструкции гондолы. В целом, повышение производительности, эффективности и размеров внешних компонентов, таких как насосы, теплообменники и элементы управления, поможет сократить выбросы CO 9 .0382 2 выбросы.

Механические компоненты газовых турбин, такие как подшипники и уплотнения, предлагают множество возможностей для усовершенствования. Подшипники и их потребность в охлаждении и смазке значительно усложняют двигатель. Подшипники газовой турбины среднего размера рассеивают в масле около 100 кВт тепла, которое необходимо отводить в топливо или в окружающую среду. Масляная система современной газовой турбины чрезвычайно сложна. Одна из причин заключается в том, что подшипники расположены там, где температура окружающей среды превышает температуру самовоспламенения масел. Таким образом, отсеки подшипников должны охлаждаться уплотнениями, чтобы предотвратить утечку масла. Попытки заменить смазываемые маслом подшипники качения на сегодняшний день не увенчались успехом, но сочетание сердечников двигателей меньшего размера, передовых аналитических методов и новых материалов может позволить использовать воздушные или магнитные подшипники на небольших коммерческих самолетах. Воздушные подшипники десятилетиями использовались в системах контроля микроклимата самолетов и некоторых вспомогательных силовых установках, поэтому уже продемонстрирована безопасная и долгосрочная работа, хотя и в менее требовательных к температуре средах. Моделирование и работа с материалами могут помочь здесь. Промышленные магнитные подшипники используются в некоторых наземных силовых турбинах, а также в промышленных насосах и компрессорах. В дополнение к устранению масла и масляной системы они предлагают потенциальное преимущество активного управления динамикой ротора, что является серьезной проблемой для авиационных двигателей. Проблемы в прошлом включают вес и объем необходимой силовой электроники, а также возможности работы при высоких температурах самих магнитов. За последние два десятилетия здесь был достигнут значительный прогресс, особенно в области силовой электроники, так что это может быть еще одной областью, которая может внести значительный вклад в улучшение авиационных двигателей. ¹⁴

Альтернативные термодинамические циклы

В современных коммерческих двигателях используются простые циклы Брайтона. Есть много вариантов цикла Брайтона, которые теоретически могут предложить улучшения. Регенеративные циклы улавливают тепло от выхлопных газов и передают его в компрессор для улучшения характеристик двигателя при работе за пределами расчетной точки. Циклы промежуточного охлаждения охлаждают воздух во время сжатия для повышения эффективности компрессора при одновременном снижении температуры нагнетания компрессора. Комбинированные циклы улавливают часть тепла выхлопных газов, которое затем направляется в цикл Ренкина для производства дополнительной мощности для данного сжигания топлива. Все эти циклы требуют больших (по отношению к двигателю) теплообменников, которые значительно увеличивают вес, объем, стоимость и затраты на техническое обслуживание. Хотя они широко распространены в наземных силовых установках, до настоящего времени они не использовались в авиационных двигателях, поскольку эти циклы не казались привлекательными, учитывая современное состояние компонентов. (Газовые турбины с промежуточным охлаждением и комбинированным циклом широко используются в наземной энергетике, где размер, вес и цикличность включения-выключения не являются проблемой.) Потребуются значительные улучшения в технологии теплообменников, чтобы сделать такие подходы жизнеспособными для низкоуглеродных двигатель коммерческих транспортных самолетов. Эти передовые концепции цикла двигателя ограничены возможностями современной технологии теплообменников.

Методы прерывистого горения и методы, в которых используются ударные волны, изучались в течение многих десятилетий и в некоторых случаях были доведены до лабораторной демонстрации. Например, в цикле Хамфри используется

___________________

¹⁴ Силовая электроника подробно рассматривается в главе 4.

Страница 48

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 Авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

нестационарных процессов, обеспечивающих повышение давления в камере сгорания, а не падение давления в цикле Брайтона, но при этом снижается эффективность сгорания. Цикл Хамфри ставит несколько инженерных задач, в том числе механическую целостность системы при больших импульсах давления. Потенциальная ценность различных гибридных циклов для двигателей коммерческих самолетов для снижения расхода топлива еще предстоит четко установить. Комитет определил, что гибридные циклы в настоящее время не следует считать приоритетной областью исследований для дозвуковых коммерческих самолетов по сравнению с другими инвестиционными возможностями.

Теплообменники

Теплообменники являются важной частью любой силовой установки, воздушно-реактивной или электрической. Их температурная способность, срок службы, объем и вес во многих приложениях ограничены. Современные турбовентиляторные двигатели используют теплообменники для охлаждения моторного масла, охлаждающей жидкости генератора и подачи воздуха в самолет. В ближайшем будущем некоторые двигатели будут использовать теплообменники для производства охлаждающего воздуха для турбин. По мере того, как ядра становятся меньше, а требования к электроэнергии растут, все больше тепла должно отводиться потоку вентилятора. В то же время, по мере снижения коэффициента давления вентилятора этот отвод тепла становится все более дорогостоящим с точки зрения расхода топлива, веса и объема. Некоторые передовые концепции цикла еще больше зависят от технологии теплообменника. Действительно, жизнеспособность воздушных циклов с промежуточным охлаждением и регенеративных циклов ограничивается штрафами теплообменника. Это может быть еще большим ограничением для электрических и гибридно-электрических подходов, в которых тепло имеет низкое качество, что усугубляет штрафы за отвод тепла. Воздушные теплообменники не претерпели большого прогресса на протяжении многих десятилетий. Теплообменники, используемые в наземных двигателях, часто являются самым крупным и дорогим компонентом, который требует наибольшего обслуживания. Необходимы бортовые концепции, которые уменьшают перепад давления, вес и объем на единицу передаваемого тепла; работа при высоких температурах; и имеют более длительный срок службы и более низкую стоимость. Новые производственные технологии, такие как аддитивное производство, могут способствовать появлению новых концепций.

Усовершенствованные концепции цикла двигателя ограничены возможностями современной технологии теплообменников.

С 1970 года общий КПД двигателей коммерческих самолетов повышался примерно на 7 процентов за десятилетие (см. рис. 3.3 и 3.4). Сегодня общий КПД двигателей коммерческих самолетов приближается к 40 процентам. Авиационные двигатели еще не созрели: при наличии достаточных инвестиций существует потенциал для сохранения таких темпов совершенствования в течение следующих нескольких десятилетий. Дополнительную выгоду можно получить за счет инновационных технологий интеграции силовой установки и планера, которые обсуждаются в главе 2.

Находка. Обоснование исследований газотурбинных двигателей. Газотурбинные двигатели имеют значительные возможности для улучшения, с потенциалом достижения общей эффективности, возможно, на 30 процентов выше, чем у лучших двигателей, находящихся в эксплуатации сегодня, с сопутствующим сокращением выбросов CO ₂ . Эта величина выигрыша требует инвестиций в множество технологий для улучшения термодинамической и тяговой эффективности двигателей, при этом вклад каждой отдельной технологии составляет всего несколько процентов или меньше.

Выше были рассмотрены проблемы с авиационными газовыми турбинами, чтобы прояснить некоторые из многих возможностей, доступных для улучшения характеристик двигателя. Эти возможности часто представлены в традиционном, дисциплинарном смысле:

• Материалы и производство,
• Турбомашины — аэродинамика и структурные концепции,
• Теплообменники,
• Системы сжигания с низким уровнем выбросов, работающие при очень высоких степенях давления,
• Элементы управления и аксессуары,

Страница 49

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей и энергетических систем коммерческих самолетов: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

• Производство и
• Улучшенные возможности моделирования.

Чтобы сосредоточиться на повышении эффективности и CO ₂ как можно быстрее при заданном уровне инвестиций, полезно рассмотреть проблемы и исследовательские возможности по тематическим областям. Преодоление проблем потребует сочетания дисциплин, чтобы стать инженерной реальностью, и потребует работы как над научными достижениями, так и над концепциями дизайна. Необходимы сбалансированные инвестиции в моделирование и экспериментальные возможности. В каждой области исследования необходимы не только для продвижения методов и материалов, но и для предоставления явных ресурсов для изучения новых концепций. Как обсуждалось выше, многие технологии газотурбинных двигателей могут быть усовершенствованы для снижения выбросов CO 9 в авиации.0382 2 выбросы. Области, в которых перспективы сокращения выбросов CO ₂ в течение следующих трех десятилетий оправдывают наибольшие инвестиции, сведены к следующим задачам:

Технические задачи

Эффективность тяги

Низкая степень сжатия вентилятора необходима для снижения скорости выхлопных газов и, следовательно, улучшения тяговой эффективности, независимо от того, приводится ли вентилятор в движение газовой турбиной или электрическим двигателем. Для постоянного уровня тяги требуется, чтобы эффективная площадь вентилятора увеличивалась, чтобы избежать соразмерного увеличения веса, сопротивления и интеграционных потерь. ¹⁵

Термодинамическая эффективность

Обеспечение более высоких рабочих температур является необходимым условием для достижения значительного улучшения термодинамической эффективности газотурбинных двигателей, а основным препятствием для достижения более высоких рабочих температур является сложность разработки современных материалов и покрытий, способных выдерживать высокие температуры двигателя. рабочие температуры.

Сердечники малых двигателей

Деятельность, направленная либо на улучшение термодинамического КПД газотурбинных сердечников, либо на повышение общей эффективности летательных аппаратов, приводит к уменьшению размеров сердечников. Для узкофюзеляжных самолетов эта тенденция к уменьшению размера основной части создает множество проблем для поддержания и повышения эффективности общей интеграции двигателя и двигателя и самолета.

Повышение общей эффективности самолета за счет более совершенной конструкции планера и двигателей уменьшит необходимую мощность двигателя и, следовательно, физический размер ядра двигателя для данного самолета. Эта тенденция к меньшим размерам сердечников будет усугубляться необходимостью увеличения общей степени сжатия двигателя для повышения термодинамической эффективности. Эффективные малые ядра также могут стать важным фактором для распределенных силовых архитектур с газотурбинными двигателями.

Вентиляторные движители низкого давления

Разработка вентиляторных движителей с низким коэффициентом давления для повышения эффективности тяги турбовентиляторных двигателей.

Ключевыми темами исследований для этого проекта являются проектирование турбомашин, потери в воздуховодах, акустика, аэромеханика, аэродинамика и вес гондолы, производство и интеграция самолетов. Степень, до которой может быть улучшена тяговая эффективность, будет отражать оптимизацию конструкции с учетом всех этих факторов. Менее надежными инвестициями были бы исследования

___________________

¹⁵ Эта проблема, которая также представляет собой проблему интеграции авиационных двигателей, указана как проблема для исследований газовых турбин, поскольку она является предпосылкой для достижения значительного улучшения тяговой эффективности газотурбинных двигателей.

Страница 50

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

, направленный как на снижение потерь, так и на снижение шума для вентиляторов при наличии искаженного притока, характерного для схем подавления следа BLI, которые привлекательны только в том случае, если потери и шум, создаваемые искаженным движителем, относительно малы. Этот исследовательский проект тесно связан с исследовательским проектом по интеграции летательных аппаратов и двигателей для гондол газовых турбин со сверхвысокой степенью двухконтурности, и работа над этими двумя проектами должна тесно координироваться.

Материалы и покрытия для двигателей

Разработка материалов и покрытий, позволяющих работать при более высоких температурах двигателя.

Ключевыми темами исследования для этого проекта являются передовые материалы, которые могут привести к уменьшению или устранению пленочного охлаждения турбины, а также к совместимым покрытиям для защиты окружающей среды, предотвращения эрозии, предотвращения образования льда и тепловых барьеров.

Малые сердечники двигателей

Разработка технологий для повышения эффективности двигателей с малыми сердечниками, чтобы достичь уровня эффективности, сравнимого с двигателями с большими сердечниками или выше.

Ключевыми темами исследования для этого проекта являются аэродинамические характеристики турбомашин, производство, контроль зазора наконечника, потери вторичного потока, терморегулирование, сгорание и срок службы аэродинамических поверхностей турбины.

Страница 35

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 36

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 37

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 38

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 39

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 40

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 41

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 42

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 43

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 44

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 45

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 46

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 47

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 48

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 49

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Страница 50

Делиться

Цитировать

Рекомендуемое цитирование: «3 авиационных газотурбинных двигателя». Национальные академии наук, инженерии и медицины. 2016. Исследование двигателей коммерческих самолетов и энергетических систем: сокращение глобальных выбросов углерода . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий. дои: 10.17226/23490.

×

Сохранить

Отменить

Следующая: 4 Электрические двигатели »

Гражданская аэрокосмическая промышленность | Rolls-Royce

• Сила Трента
• Интеллектуальный двигатель
• Деловая авиация

Посмотреть все

• Сила Трента
• Интеллектуальный двигатель
• Деловая авиация

Семейство двигателей Трент

Вид:

Трент 7000

Трент XWB

Трент 1000

Трент 900

Трент 500

Трент 700

Трент 800

Продукция бизнес-авиации

Вид:

Жемчуг 10X

Жемчуг 700

Жемчуг 15

АЕ 3007

BR710

BR725

Тай

Ведущие позиции в бизнес-авиации

Преодолеем COVID-19 вместе

Похожие истории

Rolls-Royce Pearl 700 получил сертификат типа EASA

Rolls-Royce Pearl 700 получил сертификат EASA.

..

Rolls-Royce закладывает основу для нового вспомогательного производства во Франции

Rolls-Royce закладывает основу для нового производства…

Rolls-Royce и Air China объявляют о создании совместного предприятия для нового предприятия по техническому обслуживанию, ремонту и капитальному ремонту в Пекине.

Rolls-Royce и Air China объявили о создании совместного предприятия…

Двигатель Rolls-Royce Trent XWB-84 налетал 10 миллионов часов

Rolls-Royce Trent XWB-84 достиг отметки в 10 миллионов двигателей…

Malaysia Aviation Group приобретает 20 самолетов A330neo с двигателями Trent 7000 в рамках плана модернизации парка

Malaysia Aviation Group приобретает 20 самолетов Trent 7000.

..

Rolls-Royce и Vietjet подписали соглашение TotalCare для двигателей Trent 700

Rolls-Royce и Vietjet подписали соглашение TotalCare…

Rolls-Royce подписал соглашение TotalCare с азербайджанской авиакомпанией Silk Way West Airlines

Rolls-Royce подписывает соглашение TotalCare с…

Rolls-Royce и Italia Trasporto Aereo Airways подписали соглашение TotalCare для двигателей Trent XWB

Rolls-Royce и Italia Trasporto Aereo Airways…

easyJet и Rolls-Royce сотрудничают в программе демонстрации водородных технологий

easyJet и Rolls-Royce сотрудничают в области…

Знакомство с CareStore

Шлюз для инновационных услуг Rolls-Royce

Широкий спектр гибких и инновационных сервисов для инновационных сервисов Rolls-Royce, позволяющих поддерживать двигатели наших клиентов на пике эксплуатационной эффективности и надежности. Помогая поддерживать их двигатели, производящие максимальную отдачу, пока они у них есть.

Посетите магазин CareStore

CorporateCare Расширенный

Предоставление комплексного и инновационного обслуживания

CorporateCare® Enhanced — стандарт, к которому стремятся все остальные, предлагая повышенную остаточную стоимость и ликвидность самолетов, поддерживаемые ведущей в отрасли сервисной сетью с цифровыми технологиями. Полное управление двигателем, от обслуживания линии до посещения магазина.

Посетить Корпоративный уход

Продукты будущего

Новаторские интеллектуальные инновации для наших клиентов

Наши двигатели чрезвычайно конкурентоспособны на сегодняшнем рынке, но чтобы идти в ногу с постоянно меняющимися глобальными требованиями, мы знаем, что наше будущее поколение двигателей должно основываться на постоянных продуманных инновациях.

Посетите Будущие продукты

Все, что вам нужно знать о 6 крупнейших производителях коммерческих двигателей | News

Производители силовых установок сталкиваются с противоречивыми требованиями к производительности, надежности и огромным объемам производства, как показал наш полугодовой обзор рынка двигателей для коммерческих самолетов

Недавнее выступление производителей двигателей на крупной отраслевой конференции было потрясено звонками делегатов с извинениями за невыполнение своих обещаний.

Мероприятие представляло собой европейский раунд ISTAT в Берлине, в котором приняли участие некоторые из наиболее важных клиентов OEM-производителей планеров и двигателей — лизинговое и финансовое сообщество. И хотя президент Emirates Airline Тим Кларк отсутствовал, его недавняя критика производителей двигателей и, в меньшей степени, производителей самолетов несколько раз эхом разносилась по залу.

«Меня немного раздражает, что на протяжении многих лет мы как авиакомпания и отрасль подчинялись требованиям производителей силовых установок и, в некоторой степени, производителей планеров, где мы должны иметь дело с качеством — контролировать вопросы, вопросы проектирования и т. д., эксплуатировать эти самолеты и двигатели и принимать любые последствия, если они не работают», — сказал он в сентябре.

Авиакомпании не хотят вставать с постели ни за что меньшее, чем «99,5%» надежности отправки, говорит Кларк: «Мы не занимаемся бизнесом, чтобы иметь дело с самолетами, которые не работают должным образом».

Основным объектом критики со стороны Кларка были самолеты GE Aviation GE9X и Rolls-Royce Trent 1000. Первый должен был уже использоваться в программе летных испытаний Boeing 777-9, но вместо этого вызвал серьезную задержку из-за модернизации его конструкции. компрессор высокого давления. Текущие проблемы с лопатками турбины последнего серьезно нарушили работу клиентов RR 787.

Выступая в ISTAT, старший директор по маркетингу Крис Най сказал, что GE «надеется провести испытания и сертификацию [пересмотренных] двигателей в этом году». Это будет иметь решающее значение для включения 777-9летать как можно раньше в 2020 году.

Авиакомпании не встанут с постели из-за надежности ниже 99,5%

Пиус Коллеримейдж/БРОКЕР/Шаттерсток , несмотря на все новые материалы и электронное волшебство, которые они включают в свою следующую программу авиалайнеров, именно движущиеся части, свисающие с каждого крыла, всегда обеспечивают большой шаг в эффективности — и, следовательно, в производительности.

Таким образом, когда авиакомпании оказывают давление на Airbus и Boeing, чтобы обеспечить большую дальность полета с меньшими эксплуатационными расходами и конкурентоспособной ценой, именно такие компании, как GE, Pratt & Whitney и R-R, берут на себя основное бремя доставки. производительность.

Неудивительно, что все три больших производителя силовых установок изо всех сил старались обеспечить готовность к обслуживанию, которую, по словам Кларка, должны заслуживать их клиенты. И они часто пытаются достичь этого с невероятной производительностью, о которой до недавнего времени не знали.

Исполнительный директор CFM International Гаэль Мееуст отмечает, что производитель двигателей производит 40-45 двигателей Leap в неделю. Директор по маркетингу P&W Пол Финклештейн говорит, что разгон турбовентиляторного двигателя с редуктором (GTF) был «в пять раз быстрее», чем его предыдущая узкофюзеляжная силовая установка V2500.

«Значит ли это, что то, что мы нашли на V2500 через 10 лет, мы узнаем на GTF через два года? [Возможно]… но скорость погашения намного, намного быстрее», — говорит Финклештейн. «Если бы мы поставили GTF на том же производственном пути, что и V2500-A1, то обнаружилось бы только около 10% проблем, которые мы обнаружили и устранили сегодня».

Но последствия этих высоких ставок обоюдоострые. Поскольку объемы находящихся в эксплуатации двигателей быстро увеличиваются, риск серьезного сбоя при выявлении проблемы может быть намного выше. Это дилемма, с которой сталкиваются все заинтересованные стороны, и в последние годы многие на собственном опыте убедились в этом.

-Макс Кингсли-Джонс, Лондон

CFM INTERNATIONAL

CFM International, совместное предприятие Safran-GE Aviation, продвигается вперед с производством новых двигателей серии Leap, которые охватывают диапазон от 23 000 до 35 000 фунтов. Диапазон тяги (102–155 кН) — переход от устаревшего CFM56 набирает обороты.

В первой половине 2019 года CFM поставила 861 силовую установку Leap и 258 двигателей CFM56 по сравнению с 438 и 591 соответствующими показателями за тот же период годом ранее. Совместное предприятие планирует отгрузить 1800 двигателей Leap в этом году, поскольку производство узкофюзеляжных автомобилей продолжает оставаться на рекордном уровне.

Более низкая производительность 737 Max позволила производителю двигателей решить проблемы с цепочкой поставок , который питается исключительно от Leap-1B. Несмотря на то, что узкофюзеляжный самолет с модернизированным двигателем был остановлен с марта, производство продолжалось, хотя и с более низкой скоростью 42 самолета в месяц, что требует еженедельной поставки около 20 двигателей, а не предыдущей скоростью 52 в месяц.

На самом деле, специалист по двигателям готовился поддерживать производство 57 самолетов в месяц, когда полеты 737 Max были приостановлены. «Конечно, рост не такой высокий, как мы ожидали в начале года, но он временный», — говорит исполнительный директор Safran Филипп Петитколин. «В тот день, когда самолет вернется в воздух, Boeing подтолкнет нас к наращиванию производства».

Тем не менее, более плавный ввод в эксплуатацию позволил CFM справиться с проблемами цепочки поставок, особенно с поковками и отливками, что замедлило производство обоих находящихся в эксплуатации вариантов Leap в конце 2018 года. «Производство, которое не растет на уровне, который мы ожидали, означает, что наша цепочка поставок оказывает меньшее давление для удовлетворения нашего спроса», — говорит Петитколин.

Хотя небольшие «проблемы» продолжают возникать, по его словам, за «последние два-три месяца» не было «огромного давления со стороны поставок поковок и отливок, которые могли задерживаться».

По состоянию на 30 июня 44 авиакомпании эксплуатировали 454 самолета семейства Airbus A320neo с двигателями Leap-1A и налетали 3,3 млн часов; По словам Safran, Leap занимает 61% рынка узкофюзеляжных автомобилей с модернизированным двигателем.

Между тем, на момент остановки этого типа 54 авиакомпании летали 389737 Max, налет которых составил 1,7 миллиона часов. Петитколин описывает семейство Leap как «самый надежный двигатель своего поколения».

-Доминик Перри, Лондон

GE AVIATION

GE Aviation находится под постоянным давлением, чтобы решить проблему с компрессором высокого давления GE9X, который, по словам Boeing, еще больше задержал первый полет 777X. Однако производитель двигателей из Эвендейла, штат Огайо, настаивает на том, что он устранил проблему и готовится провести дополнительные испытания, в то время как Boeing перенес первый полет 777X на начало 2020 года9. 0003

Разработка GE9X, по-видимому, проходила относительно гладко на протяжении большей части программы, хотя во время более ранних испытаний компания изменила конструкцию «рычага статорной лопасти», чтобы справиться с более быстрым, чем ожидалось, износом. Компания заявляет, что огромный турбовентиляторный двигатель побил рекорд тяги для двигателей коммерческих самолетов несколько лет назад, когда ее инженеры измерили тягу в 134 300 фунтов (597 кН). По словам GE, двигатель прошел около 400 часов летных испытаний.

Но главная проблема стала очевидной на Парижском авиасалоне в июне, когда исполнительный директор GE Aviation Дэвид Джойс сообщил, что его команда занимается перепроектированием статора в GE9.X компрессор высокого давления. По его словам, проблема вызвала более высокую, чем ожидалось, температуру выхлопных газов и преждевременный износ. «Компонент был переработан, и GE готовится к испытаниям двигателя», — сообщает GE FlightGlobal. «GE Aviation по-прежнему поддерживает сотрудничество с Boeing в этих усилиях».

Компания Boeing объявила, что первый полет 777X состоится в первом квартале 2020 года, а не в 2019 году, как планировалось изначально, из-за проблемы. Производитель самолетов говорит, что по-прежнему рассчитывает начать поставки в 2020 году, но некоторые аналитики сомневаются, что 777X будет введен в эксплуатацию до 2021 года. Boeing может опубликовать дополнительную информацию при публикации финансовых результатов за третий квартал 23 октября.

Турбовентиляторные двигатели GEnx, которыми оснащены 747-8, продолжают демонстрировать успех в продажах заказ с восемью будущими операторами 777X, говорится в сообщении. 777X не был массовым продавцом — Boeing имеет 344 твердых заказа — но производители самолетов и отраслевые аналитики ожидают, что обязательства материализуются в следующем десятилетии, когда авиакомпании приступят к следующему этапу обновления парка самолетов.

Компания GE продолжает добиваться успехов в продажах в других странах, продав около 2500 турбовентиляторных двигателей GEnx, которыми оснащаются самолеты 787 и 747-8. По словам GE, в настоящее время летает более 1700 таких силовых установок. GE также является совладельцем компании CFM International, которая производит линейку турбовентиляторных двигателей Leap для самолетов семейства 737 Max и Airbus A320neo.

Между тем, GE присматривается к разработке двигателей в будущем, изучая способы повышения эффективности двигателей с помощью передовых материалов, а также изучая электрические силовые установки. Его следующий проект остается неясным, и компания заявляет, что изучает различные архитектуры двигателей. Но руководители намекнули, что GE в первую очередь сосредоточится на улучшении теплового КПД двигателя — насколько хорошо двигатель преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию. Главный конкурент CFM, компания Pratt & Whitney, избрала другую тактику, стремясь повысить тяговую эффективность за счет использования вентиляторного механизма в своих двигателях PW1000G. GE намекает, что его следующий двигатель будет включать больше компонентов, изготовленных с помощью аддитивного производства (также называемого 3D-печатью). и из передовых материалов, таких как композиты с керамической матрицей (CMC), которые позволяют двигателям работать при более высоких температурах. GE управляет Центром аддитивных технологий в Огайо, и около 1000 инженеров и ученых работают над этой технологией. Компания также инвестировала 1,5 миллиарда долларов за последнее десятилетие в CMC и имеет два завода по производству CMC в США.

GE заявляет, что также «активно исследует гибридно-электрические и электрические силовые установки» для самолетов. Компания оценивает такую ​​технологию в своем Центре интеграции электроэнергетики в Великобритании и Центре интегрированных систем электроэнергетики в Огайо.

-Джон Хеммердингер, Бостон

PRATT & WHITNEY

Прошло почти четыре года с тех пор, как Pratt & Whitney ввел в эксплуатацию первый турбовентиляторный двигатель с редуктором (GTF). Хотя за эти годы возникло несколько громких проблем с двигателями, P&W заявляет, что они решили эти проблемы и что GTF доказывают свою стойкость, оправдывая ожидания по экономии топлива.

Тем временем производитель двигателей продолжает работать над снижением затрат на производство GTF при одновременном увеличении производства — непростая задача, поскольку отрасль борется с нехваткой цепочек поставок. «Он обеспечивает экономию топлива, снижение шума [и] сокращение выбросов, к которым мы стремились», — говорит вице-президент P&W по коммерческому авиастроению Эми Комер о GTF. «Многие улучшения надежности, которые мы внедрили в продукт, действительно приживаются».

Поставки самолетов A320 с двигателем PW1100G были приостановлены в начале 2018 года из-за остановок в полете. P&W производит варианты GTF для самолетов A220, семейства Embraer E-Jet E2 и разрабатываемой линейки Mitsubishi Aircraft SpaceJet и самолетов Irkut MC-21.

По состоянию на август 527 самолетов с двигателями GTF летали по всему миру с 38 эксплуатантами. По словам компании, портфолио GTF P&W составляет более 10 000 заказов и обязательств по двигателям. P&W настаивает на том, чтобы успеть к 2019 годуобязательства по доставке, даже если производство не достигло первоначально ожидаемого уровня.

Всего несколько лет назад исполнительный директор компании United Technologies, материнской компании P&W, прогнозировал, что к 2020 году объем поставок GTF достигнет 1200 в год. и несколько силовых установок старой технологии.

Проблемы с двигателем и нехватка цепочек поставок поставили под угрозу производство. «Литье и поковки с точки зрения отрасли еще долгое время будут одним из узких мест», — говорит Комер.

Компания P&W ввела в эксплуатацию еще один ковочный пресс, который производит диски турбин и роторы компрессоров, и рассчитывает, что к 2021 году будет достаточно ковочных мощностей для удовлетворения спроса, говорит Комер. Проблемы с вспомогательными редукторами, турбинами низкого давления и ножевыми уплотнениями в компрессорах высокого давления повлияли на эксплуатируемые ГПЗ. Airbus приостановил поставки самолетов семейства A320neo с двигателем PW1100G в начале 2018 года после нескольких остановок в полете.

Всего несколько недель назад регулирующие органы США потребовали от операторов устранить потенциальные утечки масла, затрагивающие PW1500G самолетов A220 и PW19 самолетов E-Jet E2. 00г. Но Комер настаивает: «Все существенные перебои в обслуживании были устранены с точки зрения проектных решений». Она говорит, что в новых GTF есть исправления, хотя около 1000 находящихся в эксплуатации двигателей должны быть обновлены.

Несмотря на сбои, Комер говорит, что двигатели работают хорошо, а надежность отправки PW1100G достигает 99,96%. «Двигатель приближается к мировому классу с точки зрения надежности отправки», — говорит она. Но Комер говорит, что архитектура GTF останется, потому что ее можно масштабировать для создания новых двигателей для узкофюзеляжных или широкофюзеляжных самолетов, включая предложенный Boeing новый самолет среднего класса.

— Турбовентиляторный редуктор никуда не денется, — говорит Комер. «Это будет ядром любой будущей разработки продукта, которую мы делаем».

-Джон Хеммердингер, Бостон

ROLLS-ROYCE

В компании Rolls-Royce три большие программы — это Trent 1000, 7000 и XWB, которые выполняются с разной степенью успеха. Положительной стороной книги является Trent XWB, на котором установлен Airbus A350. Производство соответствует требованиям авиастроителя, а эксплуатационные характеристики силовой установки находятся на должном уровне. Двигатель «очень надежно работает в 27 авиакомпаниях по всему миру», — говорит исполнительный директор R-R Уоррен Ист.

Предлагается в трех вариантах: XWB-75 с тягой 78 900 фунтов (351 кН), XWB-84 с тягой 84 200 фунтов и XWB-97 с тягой 97 000 фунтов. и снижение удельных затрат, говорит Ист. По состоянию на 30 июня двигатели XWB составляли 11% парка, и в ближайшие несколько лет этот показатель будет только расти как «двигатель самого большого объема, выпускаемый Rolls-Royce». Безубыточность прогнозируется к концу 2020 года.

Забастовки, связанные с Trent 1000, должны быть в основном решены к концу второго квартала 2020 года

Станислав Ковальчук/Shutterstock

С двигателем Trent 7000 с двигателем A330neo — эксклюзивной силовой установкой для широкофюзеляжного автомобиля с новым двигателем — дела также идут в гору после первоначального медленного старта. Ввод в эксплуатацию дальнемагистрального двухдвигательного двигателя был отложен из-за задержек в программе в конце 2018 года, но в первой половине 2019 года R-R поставила Airbus 54 двигателя, что Ист описывает как «большой поворот» для компании. программа. По его словам, R-R теперь «комфортно» со своим статусом.

Однако, поскольку в эксплуатации находится всего 26 самолетов A330neo, оперативная обратная связь и данные о надежности ограничены.

Но больше всего бессонных ночей в Дерби на данный момент вызывает Trent 1000 для Boeing 787. Хотя R-R теперь, похоже, лучше справляется с проблемами преждевременного износа, от которых страдает двигатель, сбои в работе операторов продолжаются. Это было проиллюстрировано августовским инцидентом, когда части Trent 1000 были разбросаны по Риму, когда сломались две лопатки турбины среднего давления.

Хотя R-R обещал, что количество самолетов, остановленных из-за проблем с лопатками турбины и компрессора, к концу года будет выражаться однозначным числом, с тех пор он пересмотрел это значение на второй квартал 2020 года. Пакеты двигателей B и C затронуты, а также Trent 1000 TEN, новейший вариант силовой установки.

R-R и ее клиенты всегда опасались, что проблемы с Trent 1000 также проявятся на моделях XWB и 7000. Но выступая в конце мая, директор по работе с клиентами RR Доминик Хорвуд сказал, что проблема износа лопастей не наблюдалась на других двигателях. «Мы уверены, что то, с чем мы имеем дело в Trent 1000, — это проблемы конструкции, которые уникальны для этого продукта, и они связаны с конкретной конфигурацией, конкретной конструкцией этого двигателя на уровне компонентов», — говорит он.

Хорвуд говорит, что уроки, извлеченные из этого опыта, включаются в процессы проектирования и испытаний производителя на будущее, включая лучшее понимание процесса коррозионного сульфидирования в корне растрескивания лезвия.

-Доминик Перри, Лондон

КИТАЙ

Когда C919 китайского авиаконструктора Comac все еще разрабатывался как конкурент Boeing 737 и Airbus A320, много говорилось о «самодельном двигателе» для дома. взрослый самолет. Но более двух лет спустя фанфары стихли, даже когда C919 продолжает испытательные полеты и, похоже, готов поступить на вооружение китайских перевозчиков — пока без китайских двигателей.

Прототип CJ-1000AX, альтернативной силовой установки производства китайского производителя двигателей AVIC Commercial Aircraft Engine (ACAE), был впервые представлен в декабре 2017 года после 18 месяцев сборки. Годом ранее ACAE подписала контракт с Comac на поставку двигателей для узкофюзеляжной программы.

Государственная газета Global Times рекламировала CJ-1000AX как «самодельный двигатель», который «в будущем заменит импортные иностранные двигатели». С919 первоначально будет оснащаться двигателями CFM International Leap-1C.

В мае прошлого года CJ-1000AX достиг важной вехи в своем развитии, когда он был включен. По словам китайских официальных лиц, ядро ​​​​ТРДД с высокой степенью двухконтурности достигло максимальной скорости 6600 об / мин.

Ранние версии C919 будут оснащаться двигателем Leap-1C намечено после 2021 года.

Ссылаясь на исследователя из Aero Engine Corporation of China (AECC), Global Times нарисовала светлое будущее для турбовентиляторного двигателя: «CJ-1000 разработан для C919, но ожидается, что он будет установлен на Boeing 737 или Airbus A320 или аналогичный новый построенных самолетов на мировом рынке к 2025 году».

Между тем, AEF3500, ранее известный как CJ-2000, был впервые представлен на авиашоу China Airshow 2018 в Чжухае. ТРДД был представлен как китайская альтернатива двигателю китайско-российского CRAIC CR9.29 широкофюзеляжная программа. Мало что известно о статусе AEF3500, но в сообщениях СМИ предполагается, что он может быть введен в эксплуатацию на CR929 примерно к 2030 году. Как и C919, CR929 может быть введен в эксплуатацию в 2025 году с западными двигателями, прежде чем появится вариант китайского производства. предлагается через несколько лет.

Однако он может столкнуться с конкуренцией со стороны России в лице ПД-35-1 Авиадвигателя. В январе прошлого года «Объединенные двигатели» и «Авиадвигатель» были выбраны Москвой для разработки демонстрационной силовой установки.

В то время как AECC продолжает работу над двумя типами двигателей, самолеты, которые они должны были приводить в действие, продолжают развиваться. Еще неизвестно, сможет ли Китай одержать двойную победу с двигателями отечественного производства на отечественном самолете.

-Alfred Chua, Сингапур

РОССИЯ

Крупнейшая российская программа двигателей для гражданских самолетов сосредоточена на ПД-14, который впервые будет установлен на двухдвигательный самолет Иркут МС-21. По словам «Иркута», три летно-испытательных экземпляра МС-21-300 были изготовлены, а четвертый собран, и в настоящее время проводится установка систем. Все четыре оснащены двигателями Pratt & Whitney PW1400G.

Но «Иркут» намерен предложить ПД-14 в качестве опции к самолету. Ранее в этом году компания объявила, что модифицирует первый серийный МС-21 для летных испытаний с ПД-14. Силовая установка получила российскую сертификацию от регулирующего органа Росавиации в середине октября 2018 года после летных испытаний на самолете Ильюшин Ил-76, и в настоящее время предпринимаются усилия для получения подтверждения от Агентства авиационной безопасности Европейского Союза.

Названный в честь тяги 30 800 фунтов (137 кН), ПД-14 оснащен трехступенчатым компрессором низкого давления и восьмиступенчатым компрессором высокого давления, соединенными с двухступенчатой ​​турбиной высокого давления и шестиступенчатой ​​турбиной. ступенчатая турбина низкого давления. Макеты силовой установки, показанные на московском авиасалоне МАКС в августе, отличались композитными узлами гондол, полыми титановыми лопастями и другими технологиями. Двадцать новых материалов,

типа монокристаллических сплавов были разработаны для ПД-14, по данным госматериалов НИИ ВИАМ.

Дата первого полета МС-21 с двигателем ПД-14 не установлена. Но отечественное производство двигателей для этого типа, как и производство самого самолета, стало важным вопросом после санкций США за материалы. Ранее в этом году вице-премьер России Юрий Борисов указывал, что в случае необходимости производители будут «готовы перейти только на отечественные двигатели». ПД-35, потенциально для CRAIC CR929, а также проекты, включая возможную модернизацию Ил-96. Предлагаемые версии с меньшей тягой включают ПД-10, предназначенный для установки на «русифицированную» версию Sukhoi Superjet 100, которая в настоящее время оснащена исключительно франко-российскими двигателями PowerJet SaM146.

Совместное предприятие с 15-летней историей недавно достигло 400 поставок двигателей для программы Superjet с августа 2010 года. Общая наработка силовой установки превышает 1,3 миллиона часов, по словам производителя, с одним «флагманским» экземпляром на Якутии Суперджет достигает более 9,600ч.

Компания PowerJet работала над расширением поддержки клиентов по двигателю путем создания специальных запасов запасных двигателей и компонентов, а также расширения ремонтных мощностей в России и Франции. «Одновременно в ремонте может находиться более 20 двигателей», — говорится в сообщении.

Гражданские самолеты Сухого сообщают, что общее количество поставленных «Суперджетов» к концу июня этого года достигло 162 самолетов.

— Дэвид Камински-Морроу, Лондон

«Русифицированная» версия SSJ100 может оснащаться предлагаемым агрегатом ПД-10

Томс Калниньш/EPA-EFE/Shutterstock

Список мощностей: 10 лучших поставленных коммерческих ТРДД | Новости

Благодаря нашему последнему анализу сектора коммерческих двигателей, показывающему, как самолеты с модернизированными двигателями от Airbus и Boeing, а также появление новых типов самолетов от Bombardier, Comac, Mitsubishi и Irkut влияют на размер и форму рынка, мы перечисляем наиболее популярные силовые установки в истории гражданской авиации с помощью базы данных Ascend Fleets компании Flightglobal.

1. CFM International CFM56 – поставлено двигателей: 22 418

Boeing 737

AirTeamImages

а у французской Snecma было тревожно медленное начало в первое десятилетие своего существования после создания в 1974 году. Boeing спас только что зародившуюся программу CFM International в начале 1980-х, выбрав CFM56 сначала для модернизированного 707-го, а затем версию двигателя -3 для семейство 737 второго поколения. С тех пор CFM56 был эксклюзивным двигателем для узкофюзеляжных самолетов Boeing, а его преемник, Leap, устанавливался на последний 737 Max. Позднее в 19В 80-х конкурент Airbus выбрал CFM56-5A, чтобы конкурировать с International Aero Engines V2500 на своем новом A320. Версия Leap также примет мантию -5A, конкурируя с Pratt & Whitney PW1100G на A320neo. Четыре CFM56 также используются в самолетах Airbus A340. В рамках совместного предприятия оба производителя двигателей несут ответственность за элементы двигателя, а также свои собственные цепочки поставок и затраты. CFM56 собираются как в США, так и во Франции.

2. Pratt & Whitney JT8D – поставлено установленных двигателей: 12 049

McDonnell Douglas MD-80

AirTeamImages

Pratt & Whitney ввела JT8D в коммерческую эксплуатацию в 1964 году с первым полетом Boeing 727-100, и было выпущено восемь версий с диапазоном тяги от 14 000 до 17 000 фунтов. -тяга (62-76кН). Эксклюзивно для McDonnell Douglas MD-80, этот двигатель также использовался в McDonnell Douglas DC-9, Aerospatiale SE210 Caravelle и первых Boeing 737. Около 2400 JT8D все еще используются.

3. General Electric CF6 – поставлено установленных двигателей: 6 241

Boeing 747-400

AirTeamImages

С момента ввода в эксплуатацию в 1971 году на Douglas DC-10 семейство CF6 было сертифицировано для 13 типов, включая Boeing 747-400, где оно приводило в действие то, что было для некоторых время самого длинного в мире беспосадочного регулярного рейса Qantas из Далласа в Брисбен. Варианты двигателя также предлагаются на Airbus A330 и Boeing 767.

4. IAE V2500 – поставлено двигателей: 5 774

Airbus A320

AirTeamImages

Компания International Aero Engines была создана в 1983 году как партнерство Pratt & Whitney, Rolls-Royce, Fiat, японских производителей двигателей и MTU для разработки двигателя для рынка 150-местных автомобилей. Этот двигатель используется примерно на половине находящихся в эксплуатации самолетов семейства Airbus A320, а недавно он был выбран для военно-транспортного самолета Embraer KC-390. В настоящее время контрольный пакет акций IAE принадлежит Pratt & Whitney.

5. General Electric CF34 – поставлено установленных двигателей: 5,694

Bombardier CRJ-200

AirTeamImages

CF34-3, поступивший на вооружение в 1992 году, способствовал революции региональных реактивных самолетов того десятилетия, которая продолжилась и в этом столетии. Выбранный в качестве двигателя для Bombardier CRJ200, другие версии были выбраны для CRJ700 и CRJ900, а позже Embraer для своего семейства E-Jet. Силовая установка также установлена ​​на китайском Comac ARJ21.

6. Pratt & Whitney JT3D – поставлено установленных двигателей: 4 184

Boeing 707

AirTeamImages

Этот двигатель с малой степенью двухконтурности, разработанный в 1950-х годах, был основан на ядре J57 и впервые использовался на Boeing 707 в 1960 году. Позже он был выбран McDonnell Douglas для версий DC -8. Военная версия TF33 устанавливалась на несколько известных моделей, в том числе на Boeing B52 Stratofortress. JT3D выпускался до 1985 года.

7. Соловьев Д-30 – поставлено двигателей: 3260

Ильюшин Ил-76

AirTeamImages

Самый высокий российский двигатель в нашем списке — двухвальный ТРДД малой двухконтурности, разработанный в конце 1960-х годов в различных модификациях как для коммерческих, так и для военных типов. Среди его гражданских применений — пассажирский Ил-62М и грузовой Ил-76, а также популярный узкофюзеляжный Туполев Ту-154.

8. Pratt & Whitney PW4000 – поставлено установленных двигателей: 2846

Boeing 777

AirTeamImages

Запущенный в 1982 г. и введенный в эксплуатацию в 1987 г., пять версий двигателя PW4000 с тягой от 52 000 до 62 000 фунтов (231–276 кН) устанавливались на Boeing 747–400, 767, 777 и MD-11, а также на Airbus A300. , А310 и А330. Двигатель поступил в коммерческую эксплуатацию в 1987 г., а Pratt & Whitney поставила 2500-й PW4000 в 2008 г.

9. Мотор Сич АИ-25 – поставлено двигателей: 2844

приводил в действие региональный трехдвигательный самолет Яковлев Як-40, а также другие версии, разработанные для военных инструкторов. Около 1000 Як-40 было произведено в период 1967 и 1981, которые эксплуатировались Аэрофлотом и авиакомпаниями по всему коммунистическому миру, помогли двигателю достичь впечатляющего общего количества поставок.

Yakovlev YAK-40

AirTeamimages

10. Rolls-Royce RB211-Поставленные двигатели: 2832

LockHeed L-1011 Tristar

Airteamimages

Притягивание подзади на подряд на заднем подходе на подходе на подходе на подходе.