Двигатель композитный: Плох или хорош оппозитный двигатель? Разбираемся на примере моторов Subaru

Содержание

Композитный двигатель субару. Оппозитный двигатель, достоинства и недостатки. Недостатки этого типа силовых агрегатов

Появление первых оппозитных двигателей с горизонтальным расположением поршневой системы в свое время решило многие проблемы.

После появления первых двигателей внутреннего сгорания великие умы человечества не оставляли затею усовершенствовать имеющуюся конструкцию.

Основной задачей было уменьшение размеров, более компактное расположение и повышение устойчивости автомобиля.

Оппозитный двигатель решил многие из перечисленных выше проблем, но не до конца.

История

Первоначально оппозитные двигатели использовались исключительно на военной технике и в гражданском автомобилестроении большим спросом не пользовались.

Единственные, кто заинтересовались данным типом мотора – разработчики Фольцваген, которые с 1938 года начали устанавливать его на автомобили «Жук».

Почти за 65 лет было выпущено около 22 миллионов таких автомобилей.

Со временем установкой таких моторов занялись и разработчики компании Порше. Так, оппозитные моторы появились на Porsche 987 Boxster и сериях GT.

С 1963 года к «клубу любителей» подключился японский бренд Субару, для которых данный вид двигателей стал приоритетным.

На фото оппозитный двигатель субару.

Основные типы

Сегодня существует два основных типа оппозитных двигателей.

ОРОС – уникальный в своем роде мотор. Его особенность заключается в том, что поршни не просто горизонтально расположены – они двигаются асинхронно друг другу.

Благодаря этому конструкция существенно упрощается – отпадает необходимость использовать систему клапанов и ГБЦ.

В итоге двигатель теряет в массе и общем объеме вредных выбросов. Что касается типа «ОРОС» на бензине и дизельном топливе, то в первом случае топливная смесь попадает в мотор с помощью карбюратора, а ВТО втором – напрямую в камеру.

Боксер – второй тип оппозитного двигателя, который по принципу действия очень похож на V-образный.

Особенность такого мотора – синхронное перемещение поршневых групп через каждые 1/2 оборота коленвала.

Число цилиндров может различаться – от 4 до 12. Наибольшей популярностью пользуются 6-ти цилиндровые оппозитные моторы, которые отличаются минимальным уровнем вибрации.

Преимущества

После краткого рассмотрения конструктивных особенностей оппозитника, хотелось бы подвести итого по поводу его плюсов.

Их несколько:

  1. Благодаря низкому расположению узла можно говорить о существенном снижении центра тяжести. Как следствие, управляемость автомобиля и его устойчивость на дороге (даже при большой скорости) увеличивается в разы.
  2. Оппозитник находится практически на одном уровне с трансмиссией, поэтому передача мощности от узла к узлу происходит с максимальной эффективностью.
  3. Данный вид мотора хорош практически полным отсутствием вибраций во время движения. Поршневые группы, развернутые на 180 градусов друг относительно друга, отлично сбалансированы и великолепно гасят лишнюю энергию. Как следствие, двигатель работает плавно и без лишних рывков.
  4. Оппозитный двигатель отлично сбалансирован, поэтому всегда есть возможность установить коленчатый вал на трех подшипниках (в обычных моторах их целых пять). Благодаря этой особенности, вес и длина мотора существенно уменьшаются.
  5. Что касается пассивной безопасности во время движения, то у данного типа моторов практически нет конкурентов. В случае лобового удара с движущимся навстречу транспортным средством двигатель не будет входить в салон, а просто выпадет вниз. Такая особенность уже спасла не один десяток жизней.
  6. Оппозитный мотор при правильной эксплуатации имеет огромный ресурс – до миллиона километров. Главное – своевременно производить и прочих расходников.

Недостатки

Если бы в данном виде у двигателя были одни преимущества, то он бы устанавливался на всех автомобилях.

К сожалению, есть ряд минусов, которые добавляют «ложку дегтя»:

  1. Главный недостаток – сложность выполнения ремонтных работ. Из-за горизонтального расположения подлезть к двигателю просто нереально. Зачастую приходится снимать весь узел, чтобы провести небольшие ремонтные работы.
  2. Практика эксплуатации показала, что из-за горизонтального расположения двигателя гильзы цилиндра истираются неравномерно. Из-за этого уже через некоторое время эксплуатации двигатель начинает «есть масло».
  3. При выпуске данного двигателя планировалось сэкономить место под капотом, но по факту получилось наоборот – оппозитник занимает много больше пространства. Просто и того, что расположен он немного ниже.
  4. Из-за сложности конструкции очень сложно найти специалиста, готового взяться за серьезный ремонт. Если же и получается это сделать, то необходимо быть готовому к существенным затратам.

Особенности применения сегодня

Как мы уже упоминали, с 1963 года такой двигателей устанавливают на Субару Бокстер.

Четырехцилиндровые моторы имеют три поколения:

  • — ЕА – выпускались с 1966 по 1994 года;
  • — ЕJ – устанавливались на автомобили с 1989 по 1998 года. При этом коленвал держался на 5 подшипниках;
  • — FB – выпускается с 2010 года.

Нельзя не отметить путь 6-ти цилиндровых двигателей, которые в течение четырех лет с 1987 года выпускались под серией ER, с 1992 по 1997 год появилась серия EG, а с 1999 года – EZ.

Как показала практика эксплуатации, четерехцилиндровые моторы оказались более компактными, безвредными и экономичными.

Продолжаю рассказывать про двигатели внутреннего сгорания. Причем я люблю рассказывать про не понятные двигатели для простого обывателя, например как от компании Volkswagen. Сегодня не менее интересный двигатель, который также устанавливается на узкий круг автомобилей. Речь пойдет об оппозитном двигателе. В основном сейчас такие агрегаты использует компания Subaru, а также корпорация Volkswagen Group, в своих автомобилях. Так что же это за двигатель такой? Читайте дальше…


– двигатель внутреннего сгорания, в котором поршни находятся горизонтально (или под углом в 180 градусов), в отличие от рядного двигателя внутреннего сгорания, у которого поршни находятся вертикально. То есть простыми словами — можно назвать горизонтальным двигателем. Поршни такого агрегата расположены — два справа и два слева. Во время работы поршни сходятся и расходятся в горизонтальной плоскости. Так как поршни разделены, каждая группа поршней имеет (два справа и два слева), два распределительных вала. То есть справа два распределительных вала – 8 клапанов и такие е же слева. Газораспределительные механизмы в оппозитном двигателе (распред. валы и клапана), находятся вертикально, в отличие от рядного классического двигателя, где они находятся горизонтально. Вот небольшая схема.

Первые оппозитные двигатели появились еще в 1938 годах, они устанавливались на автомобили Volkswagen Käfer (в шиком применении Фольксваген Жук). Именно компания Volkswagen впервые разработала горизонтально оппозитный двигатель. Некоторые современные автомобили, входящие в Volkswagen Group сейчас комплектуются такими двигателями (например Porsche 997, Porsche Boxster и т.д.). Также в 40 – е года прошлого компания SUBARU вела свою независимую разработку своего двигателя. И по сей день компания Subaru комплектует свои автомобили именно горизонтально — оппозитными двигателями.

Для чего был создан оппозитный двигатель?

Был создан для понижения центра тяжести автомобиля. Наверное, всем известно, что чем ниже центр тяжести, тем лучше ездовые характеристики автомобиля, на поворотах крены автомобиля будут меньше.

Плюсы оппозитного двигателя

1) Как я уже писал выше был создан для понижения центра тяжести автомобиля, что очень хорошо сказывается на ходовых характеристиках.

2) Еще одним плюсом является расположение цилиндров. При движении друг к другу в горизонтальной плоскости, намного сильнее гасятся посторонние вибрации. Поэтому этот двигатель считается намного тише своих рядных или V – образных собратьев.

3) Также из плюсов, хочется отметить большой ресурс такого типа двигателя. Например, двигатели SUBARU имеют ресурс около 1 000 000 километров, при должном использовании и своевременной замене расходников.

Минусы оппозитного двигателя

1) Первый и самый существенный минус, это сложный ремонт такого двигателя.

2) Сложное строение, а значит, дорогая цена этого двигателя.

3) Сложное техническое обслуживание.

Этот агрегат прочный, но сложный в строении. Его динамические характеристики схожи с рядным бензиновым двигателем. Мощность и расход. А сейчас небольшое видео.

Оппозитный двигатель SUBARU видео

На этом позвольте закончить, думаю, стало немного понятно, что это такое и ка он работает.

Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) можно классифицировать на основе таких критериев, как вид потребляемого топлива и расположение цилиндров. Если с разделением двигателей на основе разновидности горючего все более-менее понятно даже людям, весьма далеким от техники, то с разделением по расположению цилиндров все не так очевидно. В этом материале мы рассмотрим один из типов ДВС с необычным расположение цилиндров, а именно оппозитный двигатель. Здесь вы узнаете о том, что такое оппозитный двигатель, как он устроен, какие его плюсы и минусы и где он применяется.


Конструкция и особенности работы оппозитного двигателя

Схема работы оппозитного двигателя

Оппозитными называются такие двигатели внутреннего сгорания, угол развала цилиндров которых составляет 180°. Поршни в них двигаются в горизонтальной плоскости, причем зеркально друг по отношению к другу. Это означает, что своей верхней точки они достигают одновременно. Кстати говоря, именно это является одним из главных отличий оппозитных силовых агрегатов от более распространенных V-образных: в них движение поршней осуществляется синхронно (когда один из них находится в верхней точке, второй располагается в нижней).

Благодаря такому расположению цилиндров оппозитные двигатели имеют низкий центр тяжести. Кроме того, их высота существенно меньше, чем у V-образных, они более «плоские» и занимают меньше места в подкапотном пространстве. Одной из отличительных особенностей оппозитных двигателей является наличие двух газораспределительных механизмов (коленчатый вал у них, так же, как и у V-образных, чаще всего один). Что касается принципа работы этих моторов, то он точно такой же, как и у всех остальных ДВС: перемещение поршней, приводящих в движение коленвал, осуществляется за счет давления газов, образующихся при сгорании топливной смеси.

Виды оппозитных двигателей

На сегодняшний день существует три основных разновидности оппозитных двигателей:

  • Boxer;
  • OPOC;
  • 5 ТДФ.

Они отличаются друг от друга в основном тем, каким именно образом в них движутся поршни.

Boxer.
В оппозитных двигателях этого типа каждый поршень располагается в своем собственном цилиндре, причем они расположены на определенном расстоянии друг от друга, которое всегда остается постоянным. Именно в этом и состоит главная особенность таких силовых агрегатов. Поскольку в процессе функционирования движение их поршней напоминают перемещения боксеров на ринге, то они и получили название Boxer.

OPOC.
Эта аббревиатура расшифровывается как Opposed Piston Opposed Cylinder, а особенность конструкции оппозитных двигателей этого типа состоит в том, что в них в каждом из цилиндров находится по два поршня. Они передвигаются навстречу друг другу. Оппозитные двигатели типа OPOC являются двухтактными, в них отсутствуют головки блока цилиндров и механизмы привода клапанов. Благодаря такой конструкции эти силовые агрегаты имеют небольшой вес, причем они бывают как бензиновыми, так и дизельными.

5 ТДФ.
Этот тип оппозитного двигателя является отечественной разработкой. В свое время он создавался специально для установки на танки Т-64, несколько позднее использовался в Т-72. Так же, как и в оппозитном двигателе OPOC, в его цилиндрах находится по два поршня, которые движутся навстречу друг другу, однако в отличие от него у каждого из них имеется по собственному коленчатому валу. Камеры сгорания в оппозитных двигателях 5 ТДФ располагаются между поршнями, они работают как на бензине, так и на дизельном топливе. Сейчас эти силовые агрегаты уже не выпускаются.

Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Коленвал и поршни оппозитного двигателя

Как и другие типы двигателей внутреннего сгорания, оппозитные силовые агрегаты имеют как плюсы, так и минусы. Что касается плюсов, то одним из самых существенных из них является очень низкий уровень вибраций во время работы. Этим такие моторы обязаны именно оппозитному расположению своих поршней. Дело в том, что при движении они взаимно уравновешивают друг друга, и практически полностью отсутствует тот дисбаланс сил, который приводит к возникновению вибраций.

Это преимущество оппозитных двигателей влечет за собой и еще один значительный плюс: поскольку вибраций практически нет, то и износ движущихся частей происходит гораздо медленнее, чем в, скажем, V-образных двигателях. Соответственно ресурс таких моторов весьма велик: практика показывает, что величина их пробега до капитального ремонта составляет около полумиллиона километров. Некоторые владельцы автомобилей, на которых установлены оппозитные двигатели, утверждают, что эта цифра на практике даже больше и составляет от 600 000 до 700 000 километров.

Еще один плюс силовых агрегатов этого типа состоит в низком центре тяжести. Именно поэтому их часто устанавливают на спортивные автомобили. При прохождении поворотов на больших скоростях оппозитные двигатели обеспечивают повышенную устойчивость машин. Кроме того, как уже упоминалось выше, достоинством моторов этого типа вполне можно считать и их небольшую высоту. Справедливости ради, следует заметить, что при этом они несколько шире силовых агрегатов других типов (к примеру, те же V-образных моторов).

Что касается минусов оппозитных двигателей, то основными из них являются следующие: высокая стоимость и сложность в ремонте. Конструкция таких моторов подразумевает высокую точность изготовления многих их основных элементов, применение дорогих высокопрочных материалов. К тому же, их сборка и наладка существенно более сложны, чем аналогичные процедуры для V-образных или рядных ДВС. Диагностика и устранение неполадок оппозитных двигателей возможны только при наличии специализированного оборудования и специально обученным персоналом. Само собой разумеется, что даже незначительный ремонт таких моторов обходится владельцам автомобилей, на которых они установлены, недешево.

Также существенным недостатком оппозитных двигателей считается значительный расход масла. Впрочем, и по такому показателю, как расход топлива, они пока уступают современным V-образным и рядным силовым агрегатам.

Сфера применения оппозитных двигателей

Оппозитные двигатели используются совсем не так широко, как V-образные и рядные, однако есть автопроизводитель, который устанавливает моторы такого типа на свои автомобили уже на протяжении полувека. Это — известная японская фирма Subaru. Кроме того, оппозитные агрегаты можно встретить на некоторых моделях Volkswagen и Porsche, ими в свое время оснащались советские мотоциклы «Урал» и «Днепр», венгерские автобусы «Икарус».

Следует заметить, что в последние годы интерес к силовым агрегатам этого типа существенно возрос. По некоторым данным, исследования и разработки по усовершенствованию оппозитных двигателей OPOC, ведущиеся группой американских инженеров, финансирует Билл Гейтс.

Видео на тему

Оппозитный двигатель (оппозитный — [фр. , англ, opposite] противоположный) представляет собой двигатель внутреннего сгорания, расположение цилиндров друг на против друга, то есть с противоположным расположением цилиндров. Принцип работы прост, когда один цилиндр находиться на крайней мёртвой точке, второй цилиндр находиться на противоположной мёртвой точке параллельно ему, под углом 180 градусов. Оппозитный двигатель может быть дизельный и бензиновый.

Самые первые двигатели такого типа устанавливались на венгерский автобус «Икарус» и мотоциклы, также такой тип расположения цилиндров получил обширное применение для военной техники, устанавливались на машины BMW и лишь, потом получили огромный спрос со стороны Porsche и Subaru. Субару используют двигатели такого типа работы очень активно, у их авто можно встретить как дизельный, так и бензиновый вариант.

ОРОС

Оппозитный двигатель типа ОРОС очень сложен в своём устройстве, имеет один коленвал, но при этом два поршня работают в одном цилиндре, которые движутся на встречу друг друга. Такое усложнение привело к закрытию работы над ОРОСом, но недавно благодаря спонсорской помощи разработка возобновлена в поисках альтернативных решений.

5ТДФ

Принцип работы у двигателей такого типа не всегда одинаковый. Второй оппозитный двигатель 5ТДФ, имеет огромное различие от забытого ОРОС или популярного аналога Subaru «боксер» который мы ещё рассмотрим. В 5ДТФ как и в ОРОС два поршня работают в одном цилиндре двигаясь на встречу друг другу, но имеет два коленвала, которые располагаются на местах головки субаровского «боксера». В момент достижения крайней мёртвой точки между двумя поршнями остаётся пространство, называемой как у дизельных, так и у бензиновых систем камерой сгорания, отличие лишь в способе подаче. Тут дело в том, что оппозитный двигатель 5ДТФ двухтактный, в то время как ОРОС и «боксер» четырёхтактные, естественно газообмен происходит как у двухтактного. Активное применение двух коленвальчетый дизельный 5ДТФ получил на танках Т-64, но после завершения их производство от него всё больше отказываются в пользу других двигателей. Такое положение дел могло быть и у «боксера» если бы не Субару.

Боксер

Самый востребованный и часто используемый оппозитный двигатель «боксер» эволюционирует и до сих пор совершенствуется только благодаря Subaru, которые ставят его практически на все машины. В «боксере» стоит один кривошиповый коленвал ровно по его середине, такое расположение коленвала даёт возможность равномерно распределить массу двигателя. Количество цилиндровот четырёх до двенадцати, самый лучший из двигателей «боксер» имеет шесть цилиндров. Это и не удивительно ведь такое количество цилиндров оптимально для всех типов двигателей. Расположение коленвала повлияла не только на массу и размеры двигателя, но и на его пониженную рабочую вибрацию, понизить которую помогают так же специальные крепления. Повышением мощности в таких двигателях занимается турбина, двигатели без неё работали бы на 30 процентов хуже.

Принцип действия типа «боксер»:

  • Принцип работы типа «Боксер»

Теперь мы понимаем, принцип работы, какие оппозитные двигатели бывают, но так ли они хороши?

Разрушение мифов

Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.

Достоинства

Но плюсы оппозитного двигателя действительно радуют:

    Улучшенная управляемость машины, это достигается благодаря смешению центру тяжести, масса имеет

  • расположение около оси и машина действительно ведёт себя более послушно. Для многих автолюбителей, особенно в России это очень важно.
  • Повышенный комфорт, достигается за счёт уменьшенной вибрации двигателя, которая не переходит к другим частям автомобиля.
  • Повышенный ресурс износа, самый главный плюс двигателей такого типа. Жизнь рассчитана больше чем на миллион километров.

Недостатки

Но и минусы заставляют задуматься:

  • Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
  • Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
  • Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
  • Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.

Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.

Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru. Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает. Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.

  • Принцип работы


Едва только был создан первый двигатель внутреннего сгорания, практически сразу же стартовали работы по его усовершенствованию. В качестве основной задачи разработчики определили для себя такие, как уменьшение габаритных размеров самого мотора, увеличение его мощности и повышение устойчивости автомобиля. Таким образом и появился первый оппозитный двигатель, который решил достаточное количество проблем, но не все.

Изначально гражданское автомобилестроение не воспринимало оппозитный тип мотора, и он устанавливался исключительно на военной технике. Первым гражданским авто, где был установлен новый тип двигателя стал «Жук» от концерна «Фольцваген». Со временем, когда было выпущено уже более 20 миллионов таких авто, идею использования оппозиционного двигателя приняли на вооружение такие марки, как «Порше» и «Субару».

Оппозиционный двигатель — различия в конструкции

Несмотря на то, что схема оппозитного двигателя, в принципе, одна, вариантов его исполнения может быть два. Это связано с тем, что одно и то же техническое решение, а именно горизонтальное расположение цилиндров реализовывается разными способами.

Двигатель «боксер»

Такой мотор устроен таким образом, что поршни постоянно расположены друг от друга на определенном расстоянии — когда один находится на максимальном удалении от двигателя, значит его «сосед» занимает точно такое же положение. Свое название такой тип оппозитного мотора получил из-за схожести движений поршней с движениями боксера. Именно такой мотор очень широко использует концерн «Субару» в своих автомобилях.

Мотор «ОРОС»

Такой двигатель устроен несколько иначе. Его возрождение началось совсем недавно, чему в немалой степени способствовали инвестиции Билла Гейтса.

Это стандартный двухтактный оппозитный мотор, в каждом цилиндре которого расположены по два поршня, которые двигаются навстречу друг другу. Крепление всех поршней происходит на одном и том же валу. Один из них предназначен для впуска горючей смеси в камеру сгорания, второй — для удаления отработанных газов. Подобная компоновка позволила конструкторам отказаться от механизма привода для клапанов, а также от самой головки блока цилиндров. Стоит отметить и такое преимущество, как работа всех поршней с одним коленвалом.

Есть ли преимущества у оппозитного двигателя

Как и любой другой тип, оппозитный двигатель имеет преимущества и недостатки, которые обусловлены конструктивными особенностями. Несмотря на некоторые отрицательны стороны, преимущества такого типа моторов весьма многочисленны.

Недостатки тоже присутствуют

Что значит оппозитный двигатель в плане своих достоинств многим понятно, но тем не менее есть и ряд недостатков, благодаря которым такой мотор пока не устанавливается на все выпускаемые сегодня автомобили.

Некоторые особенности современных оппозитников

С момента своей разработки и установки первого оппозитного двигателя на фольцваген в 1938 году, этот тип моторов подвергся серьезной модернизации. Наибольшее распространение в настоящее время получили четырехцилиндровые двигатели — именно они отличаются наибольшей экологичностью, компактностью и экономичностью в плане расхода горючего. Во многом, это стало результатом многолетнего кропотливого труда инженеров, воплотивших в таких моторах достаточное количество уникальных разработок:

О высокой надежности и мощности оппозитного двигателя свидетельствует и тот факт, что именно этот тип мотора устанавливался на советский танк Т-64, а в дальнейшем и на Т-72. Только такой оппозитный двигатель, принцип работы которого с тех пор мало изменился, смог обеспечить высокую мощность при своих сравнительно небольших габаритных размерах. Для справки, только он мог выдать порядка семисот лошадиных сил при 2-х тысячах оборотах и объеме в 13,6 литра. Массу интересных фактов о работе оппозиционных моторов можно узнать, посмотрев видео:

Как избежать дорогостоящего ремонта оппозитного двигателя

Любой оппозитный двигатель имеет плюсы и минусы, что вполне естественно. Чтобы избежать возникновения проблем, устранение которых может потребовать очень серьезные материальные затраты, имеет смысл прислушаться к советам специалистов, и эксплуатировать автомобиль с установленным оппозитным двигателем правильно. Первое, на что стоит обратить пристальное внимание — это точное соблюдение сроков прохождения технического обслуживания, которое должно проводиться на специализированных станциях и только квалифицированным персоналом.

Огромную внимательность следует проявлять при выборе моторного масла. Предпочтение следует отдавать только известным брендам, приобретение делать либо в специализированных магазинах с безупречной репутацией, либо в фирменных центрах сервисного обслуживания. Использование некачественного продукта способно доставить немало хлопот чрезмерно экономному водителю. То же можно сказать и о качестве топлива. Горючее, содержащее большое количество «несанкционированных» добавок серьезно уменьшает ресурс двигателя, приводя к необходимости дорогостоящих ремонтных работ.

Многие автовладельцы, приобретающие транспортные средства с оппозитным двигателем, наслышаны о качественной и эффективной системе его охлаждения, поэтому не особо зацикливаются на этом моменте. Не следует нещадно гонять мотор, особенно в теплое время года — самая совершенная система охлаждения может не справиться со своей задачей. В немалой степени способствует затрудненному охлаждению и отсутствие периодической мойки двигателя — скапливающаяся грязь на моторе существенно затрудняет теплоотдачу, способствуя излишнему нагреву.

Несмотря на некоторые сложности, оппозитный двигатель отлично зарекомендовал себя, существенно повышая комфорт и безопасность вождения. При этом следует отметить, что бытующее мнение о крайней дороговизне владения автомобилем с таким мотором явно преувеличены. Для примера можно рассмотреть бренд «Субару», который давно выпускает автомобили именно с таким типом двигателя — они никогда не входили в число машин с чрезмерно дорогим обслуживанием, и многие авто со стандартными моторами обходятся своим владельцам куда дороже. Здесь сказывается и существенная экономия на горючем, которого требуется куда меньше — в зависимости от конкретной модели авто экономия на топливе может доходить до 50%.

Skylark 1600 EP Композитный планер ж / Мотор 1600мм (АРФ)

JavaScript seems to be disabled in your browser.
You must have JavaScript enabled in your browser to utilize the functionality of this website.

Proceed to Checkout

    Итоговая цена

    0,00 A$

    Корзина

    0

    Хотите бесплатную доставку? кликните сюда Узнать больше!

    {{/findAutocomplete}}

    SKU:
    {{sku}}

    {{#isFreeshipppingEnabled}}

    Бесплатная доставка подходящих заказов

    {{/isFreeshipppingEnabled}}

    {{#isDiscountFlag1Enabled}}

    {{/isDiscountFlag1Enabled}}
    {{#isDiscountFlag2Enabled}}

    {{/isDiscountFlag2Enabled}}
    {{#isDiscountFlag3Enabled}}

    {{/isDiscountFlag3Enabled}}
    {{#isDiscountFlag4Enabled}}

    {{/isDiscountFlag4Enabled}}
    {{#isDiscountFlag5Enabled}}

    {{/isDiscountFlag5Enabled}}
    {{#isDiscountFlag6Enabled}}

    {{/isDiscountFlag6Enabled}}
    {{#isDiscountFlag7Enabled}}

    {{/isDiscountFlag7Enabled}}
    {{#isDiscountFlag8Enabled}}

    {{/isDiscountFlag8Enabled}}
    {{#isDiscountFlag9Enabled}}

    {{/isDiscountFlag9Enabled}}

    {{#list_image_url}}{{/list_image_url}}
    {{^list_image_url}}{{/list_image_url}}

    {{#isFreeshipppingEnabled}}

    Бесплатная доставка подходящих заказов

    {{/isFreeshipppingEnabled}}
    {{#isAddToCartEnabled}}
    {{#isWarehouseAddToCartEnabled}}
    {{^is_combo_product}}

    Количество:

    {{#isAgerestrictionEnabled}}

    {{/isAgerestrictionEnabled}}
    {{^isAgerestrictionEnabled}}

    {{/isAgerestrictionEnabled}}

    {{/is_combo_product}}
    {{/isWarehouseAddToCartEnabled}}
    {{/isAddToCartEnabled}}

    {{#availableInOtherWarehouses}}
    {{{availableInOtherWarehouses}}}
    {{/availableInOtherWarehouses}}

    {{#is_combo_product}}
    {{^isProhibited}}

    Подробнее

    {{/isProhibited}}
    {{/is_combo_product}}
    {{#isProhibited}}

    ​We are sorry, this product is not available in your country

    {{/isProhibited}}

    {{#hbk_price. stock_2_group_0_original_formated}}

    {{hbk_price.stock_2_group_0_original_formated_label}}
    {{hbk_price.stock_2_group_0_original_formated}}

    {{/hbk_price.stock_2_group_0_original_formated}}

    {{#is_combo_product}}
    {{hbk_price.stock_2_group_0_combo_price_label}}
    {{/is_combo_product}}
    {{hbk_price.stock_2_group_0_formated}}

    {{#hbk_price.stock_2_group_0_original_formated}}

    {{hbk_price.stock_2_group_0_you_save_formated_label}}
    {{hbk_price.stock_2_group_0_you_save_formated}}

    {{/hbk_price.stock_2_group_0_original_formated}}

    композитная лопатка Авиация России

    Метка: композитная лопатка

    Фото © ГК Ростех Объединённая двигателестроительная корпорация внедрила инновационные технологии производства лопаток авиационных двигателей, позволяющие изготавливать детали максимально точной формы, в том числе крупногабаритные. Новые технологии также снижают трудозатраты и исключают из технологического процесса ручной труд, сообщили в пресс-службе ОДК. […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии

    Фото © ОДК На предприятии «ОДК-Сатурн» в Рыбинске введена в эксплуатацию автоматизированная система ультразвукового контроля, которая позволяет выявлять дефекты в деталях со сложной пространственной геометрией. Новый метод используется для работы с деталями из полимерных композиционных материалов, применяющихся в двигателях ПД-14 […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Новости авиации

    На прошедшей 20-22 сентября 2021 года в Санкт-Петербурге Х международной конференции «Лучевые технологии и применение лазеров» предприятие «ОДК-Сатурн» представило синтезированные материалы из металлопорошковых композиций и инновационные гибридные технологии в производстве двигателей. На предприятии проведена общая квалификация синтезируемых материалов из металлопорошковых […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии

    В рамках программы Объединенной двигателестроительной корпорации «Трансформация индустриальной модели» (ТрИМ) «ОДК-Пермские моторы» осваивают производство лопаток турбин высокого давления для новых двигателей ПД-14, ПД-8 и ПД-35. «Пермские моторы» реализуется четыре проекта: «Лопатки турбины», «Валы ГТД», «Линии конечной сборки», «Центр теплозащитных покрытий». […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Новости авиации

    Для двигателя большой мощности ПД-35 Объединённая двигателестроительная корпорация изготавливает из полимерных композиционных материалов широкохордные рабочие лопатки вентилятора с использованием препрегов и технологии 3D-ткачества. Чтобы двигатель ПД-35 соответствовал требованиям времени по топливной эффективности и был привлекательным для установки на российско-китайский широкофюзеляжный […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации

    Современная авиация — это элитный клуб небольшого количества стран, которые имеют технологические, научные, финансовые, производственные и человеческие ресурсы полного цикла создания современных газотурбинных двигателей. Клуб действительно небольшой, всего четыре страны входят в него — это США, Франция, Великобритания и Российская […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации

    Команда «Наро-Фоминского машиностроительного завода» Объединенной двигателестроительной корпорации развивает технологии нанесения многослойных покрытий, которые позволят на 30-50% повысить межремонтный ресурс газотурбинных двигателей для авиации и промышленных энергетических установок. Об этом представитель ГК Ростех заявил в ходе открывшейся международной выставки HeliRussia-2020. «Решение […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии

    Для авиадвигателя ПД-14 в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ), головном НИИ отрасли и ОКБ «Авиадвигатель» были разработаны монокристаллические лопатки турбины высокого давления с перспективной системой охлаждения, работоспособные при температуре газа до 2000°К, пустотелая широкохордная лопатка вентилятора из титанового сплава, благодаря […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации

    Объединенная двигателестроительная корпорация в рамках проекта создания авиадвигателя большой мощности разработала композитную лопатку вентилятора, сообщил заместитель генерального директора ОДК Валерий Гейкин, возглавляющий направление «Технологии двигателестроения». Серийное производство лопаток будет налажено на заводе «ОДК-Сатурн», сообщили в пресс-службе ГК Ростех. По его […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Актуальные темы / Новости авиации / Технологии

    На базе рыбинского предприятия «ОДК-Сатурн» открыт крупнейший в России центр по изготовлению лопаток турбин для авиационных, морских и промышленных двигателей. Инновационное производство позволит ежегодно выпускать компоненты для более чем 2 тысяч авиадвигателей – российских и зарубежных. Объем инвестиций в проект […]

    Подробнее

    Авиадвигатели / Новости авиации / Технологии

    В Иране представили новую ракету с композитным двигателем

    https://ria. ru/20200209/1564459709.html

    В Иране представили новую ракету с композитным двигателем

    В Иране представили новую ракету с композитным двигателем — РИА Новости, 09.02.2020

    В Иране представили новую ракету с композитным двигателем

    Иран представил усовершенствованную ракету с двигателем из композитных материалов, сообщило агентство Tasnim. РИА Новости, 09.02.2020

    2020-02-09T16:44

    2020-02-09T16:44

    2020-02-09T16:44

    в мире

    иран

    /html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

    /html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

    https://cdnn21.img.ria.ru/images/101870/38/1018703856_0:30:2500:1436_1920x0_80_0_0_f98a1e4148cceb858518e115d5472490.jpg

    ТЕГЕРАН, 9 фев — РИА Новости. Иран представил усовершенствованную ракету с двигателем из композитных материалов, сообщило агентство Tasnim.Указывается, что ракета малой дальности под названием «Раад-500» («Гром-500») оснащена композитными двигателями, сделанными из материалов, которые позволяют снизить ее вес и увеличить дальность действия на 200 километров по сравнению с ракетами «Фатех-110» («Завоеватель-110»), то есть до более 500 километров. Согласно данным из открытых источников, дальность ракеты «Фатех-110» составляет 300 километров. Ракеты нового поколения этого семейства под названием «Фатех-313» могли использоваться, по данным СМИ, во время ударов по базе США в Ираке в начале января 2020 года, ставших «местью» за гибель высокопоставленного иранского генерала Касема Сулеймани в результате американской операции.В Иране в данный момент проходят торжества в связи с годовщиной исламской революции 1979 года, которые начались 1 февраля и длятся десять дней: с момента возращения из многолетней ссылки лидера антимонархического движения имама Хомейни до формальной победы революции 11 февраля, когда военное командование объявило о нейтралитете. В последний день ожидаются масштабные шествия по всей стране.Празднования носят название «Дахе-е фаджр» («Десять дней рассвета») — в этот период Иран, как правило, представляет достижения в различных областях, в том числе военно-технические и научные. В этом году отмечается 41 год победы революции.

    https://ria.ru/20200204/1564260646.html

    https://ria.ru/20200128/1563952992.html

    иран

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    2020

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    Новости

    ru-RU

    https://ria.ru/docs/about/copyright.html

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    1920

    1080

    true

    1920

    1440

    true

    https://cdnn21.img.ria.ru/images/101870/38/1018703856_163:0:2374:1658_1920x0_80_0_0_e37399634fe322af08fb5766dbf6cc1b. jpg

    1920

    1920

    true

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    РИА Новости

    1

    5

    4.7

    96

    [email protected]

    7 495 645-6601

    ФГУП МИА «Россия сегодня»

    https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

    в мире, иран

    В мире, Иран

    ТЕГЕРАН, 9 фев — РИА Новости. Иран представил усовершенствованную ракету с двигателем из композитных материалов, сообщило агентство Tasnim.

    Указывается, что ракета малой дальности под названием «Раад-500» («Гром-500») оснащена композитными двигателями, сделанными из материалов, которые позволяют снизить ее вес и увеличить дальность действия на 200 километров по сравнению с ракетами «Фатех-110» («Завоеватель-110»), то есть до более 500 километров.

    4 февраля 2020, 23:57Хочу стать космонавтом

    Иран начал разрабатывать космические капсулы для космонавтов

    Согласно данным из открытых источников, дальность ракеты «Фатех-110» составляет 300 километров. Ракеты нового поколения этого семейства под названием «Фатех-313» могли использоваться, по данным СМИ, во время ударов по базе США в Ираке в начале января 2020 года, ставших «местью» за гибель высокопоставленного иранского генерала Касема Сулеймани в результате американской операции.

    В Иране в данный момент проходят торжества в связи с годовщиной исламской революции 1979 года, которые начались 1 февраля и длятся десять дней: с момента возращения из многолетней ссылки лидера антимонархического движения имама Хомейни до формальной победы революции 11 февраля, когда военное командование объявило о нейтралитете. В последний день ожидаются масштабные шествия по всей стране.

    Празднования носят название «Дахе-е фаджр» («Десять дней рассвета») — в этот период Иран, как правило, представляет достижения в различных областях, в том числе военно-технические и научные. В этом году отмечается 41 год победы революции.

    28 января 2020, 09:31

    Украинский завод заказал в России алюминий для американских ракет

    ЦИАМ

    24 Марта 2017

    Переход от металла к композиционным материалам (КМ) в авиации вполне допустимо сравнить с революцией, которая произошла когда-то при переходе самолетостроения от дерева к металлу. А какова ситуация с использованием КМ в авиационном двигателестроении? Об этом рассказывает один из самых авторитетных специалистов в данной области, профессор, доктор технических наук Тельман Джамалдинович Каримбаев, начальник отдела прочности неметаллов ФГУП «ЦИАМ им. П.И. Баранова» (входит в состав НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»).

    Какие преимущества дает использование КМ в авиадвигателе? Где это использование наиболее целесообразно?


    Есть общие физические принципы, определяющие эффективность двигателя. Согласно термодинамическому циклу Карно, освоенная температура газа определяет уровень совершенства авиационного двигателя. В настоящее время материалы, которые используются в турбинах, работоспособны при температурах 1100°С максимум. Чтобы они продолжали работать при более высоких температурах газа, их необходимо охлаждать. Это усложняет конструкцию и требует отбора воздуха от компрессора, из-за чего существенно снижается экономичность двигателя. Современные композиционные материалы (КМ) способны обеспечить более высокие рабочие температуры деталей турбины с существенно меньшими потерями на охлаждение или даже вовсе без него. Мы пытаемся применить для этих целей высокотемпературные КМ, в основном – керамические (ККМ). Если металлические материалы, которые сегодня применяются в турбинах, имеют удельный вес порядка 7,5–8 г/см3, то у ККМ удельный вес – 3–3,4 г/см3, то есть масса изделия снижается в два раза. А любое снижение массы – это уменьшение расхода топлива, повышение надежности.

    Не меньше эффект от применения КМ в холодной части ГТД. В настоящее время тенденция такова, что эффективность двигателя повышается с увеличением степени двухконтурности, и в этом случае вентилятор приобретает все большие размеры. А ведь вес вентилятора – это порядка 30-40% веса всего двигателя. Лопатки вентилятора ПД-35, например, имеют длину около 1,1 м, диаметр вентилятора на входе – 3 м, и в этом случае применение металлов приводит к недопустимому росту массы.

    Даже если гораздо меньшую лопатку для вентилятора двигателя размерности ПД-14 изготовить из сплошного титана, она будет весить 11 кг. Масса нынешней полой титановой лопатки – 8 кг, а углепластиковой – 5,5 кг. А ведь это не только экономия в 2,5 кг на каждой лопатке, которых в вентиляторе около 20. Поскольку это вращающиеся массы, то в результате их снижения уменьшается нагрузка на диск, на вал, снижается ударное воздействие на корпус при обрыве лопатки, турбину можно сделать менее мощной. Подсчитано, что каждый килограмм экономии массы вентилятора приводит к снижению на 3,75 кг массы всего двигателя. А если двигатель легче, то снижается нагрузка на крыло и его тоже можно облегчить.

    В целом же при замене металлов на КМ масса отдельных деталей снижается на 10–50%, долговечность улов увеличивается на 5–25%, а экономичность двигателя возрастает на 3–8%.

    Вы стояли у истоков работ по использованию КМ в авиадвигателестроении. Есть ли в отечественной истории какие-то достижения в этой области? Причастен ли к ним ЦИАМ?



    Как раз 50 лет назад, в 1967 году, меня назначили начальником сектора, состоявшего тогда из 5 человек. В это время появились первые КМ, и началось создание двигателей 4-го поколения. Мы работали в основном с Запорожьем, где создавались Д-36 и Д-18Т.

    На Д-36 тонкий титановый корпус разрушался из-за вибрации. Поскольку у углепластика высокие демпфирующие свойства, он был намотан на титан, и это мероприятие исключило разрушение от вибраций. Он до сих пор эксплуатируется в таком виде. На Д-18Т стоят лопатки направляющего аппарата из углепластика, а корпус вентилятора усилен кевларовым волокном, вернее его отечественным аналогом – арамидом. Двигатель до сих пор эксплуатируется без проблем.

    В связи с необходимостью научиться делать корпуса из неметалла, у нас была создана так называемая энергетическая модель расчета непробиваемости корпусов, которая до сих пор используется, хотя сегодня уже выглядит достаточно консервативной. В 1971 году мной была создана так называемая двухкомпонентная теория композиционных материалов.

    Уже в те годы, как раз в период начала работы над двигателями 4-го поколения, мы пытались сделать углепластиковые рабочие лопатки. Но технология их изготовления еще была слабо разработана, материалы были недостаточно хороши. А после того как в 1971 году обанкротилась компания Rolls-Royce, потерпев неудачу с углепластиковыми лопатками вентилятора для двигателя RB211-06, наши работы в этом направлении были остановлены министерством. Все твердили: «Это бесперспективно». И даже такой выдающийся конструктор-самолетчик, как Ильюшин, говорил о композиционных материалах: «Я никогда на этой тряпке не полечу». Тогда он правильно говорил. Но технологии развиваются, и сейчас из этих «тряпок» делают лонжерон крыла, а в двигателестроении качественный скачок произошел в 1995 году, когда компания General Electric внедрила в своем двигателе 5-го поколения GE90 лопатки вентилятора из углепластика.

    В конце 1970-х – начале 1980-х годов в Уфе под руководством генерального конструктора УКБМ «Мотор» Алексея Андреевича Рыжова началась работа по внедрению в двигатели КМ. Была создана большая рабочая группа. Туда входили работники ЦИАМ, ВИАМ, НИИД, самого УКБМ «Мотор», ряда других организаций. Сложился хорошо работающий слаженный коллектив. Мы до сих пор встречаемся друг с другом, вспоминаем те годы. Мы тогда разрабатывали рабочие лопатки вентилятора и лопатки направляющего аппарата из боралюминия. ЦИАМ провел широкие исследования свойств этого материала, результаты их до сих пор актуальны. Впервые в мировой практике использовались бесполочные широкохордные лопатки вентилятора, созданные по аэродинамическому проекту сотрудника ЦИАМ Ю.Н. Васильева. Многие даже не понимали, что это за лопатка такая, почти квадратная.

    Из боралюминия были созданы лопатки вентилятора и направляющего аппарата 2-й ступени. На 2-й ступени температуры достигали уже 350 градусов, и лопатки направляющего аппарата из боралюминия там не пошли. Боралюминий работал лишь до 300 градусов. Эти лопатки были испытаны в двигателе, но судьба самого двигателя оказалась неудачной. Его так и не довели. Были изготовлены несколько экземпляров, из которых на четырех, по-моему, испытывались лопатки направляющего аппарата 1-й ступени. После этого наступил определенный застой, и лишь с конца 1990-х годов потихонечку ситуация начала меняться.

    На каком уровне, в сравнении с мировым, в настоящее время находится внедрение КМ в отечественном авиадвигателестроении?



    В 1970-80-х годах мы шли вровень с исследованиями западных коллег, но в 1990-е годы существенно отстали. Тем не менее, в последнее десятилетие наметилась положительная тенденция. В результате новых разработок, таких как ПД-14 и ПД-35, появляется спрос на научные исследования, в том числе и по КМ.

    На сегодняшний день на российских двигателях, например на ПС-90, из КМ изготовлены лишь небольшие несиловые элементы. На ПД-14 из КМ изготовлены мотогондола и передний корпус, однако силовых элементов из КМ по-прежнему нет, хотя почти все современные западные двигатели-конкуренты разрабатываются с углепластиковыми лопатками вентилятора.

    Наше преимущество заключается в том, что мы знаем из зарубежного, да и из своего собственного опыта, что и как надо делать. Другое дело, что полноценной возможности реализовать эти знания нет. ЦИАМ работает над созданием научно-технического задела (НТЗ) по деталям из КМ для новых двигателей, но существенным препятствием на этом пути является отсутствие отечественных материалов с необходимыми свойствами, например по стойкости к удару посторонними предметами.

    Зарубежные углепластики имеют предел прочности на сжатие после удара 350 МПа, а у плетеных КМ – до 385. У отечественных материалов этот параметр не превышал 240 МПа. После значительных трат и усилий в прошлом году мы достигли гарантированных 290 МПа, а есть образцы, которые показывают 310–350 МПа. В этом направлении мы сейчас и работаем. Приближаемся к тем характеристикам, которые нужны для изготовления лопаток из углепластика.

    Мы обязаны создать конкурентоспособные изделия в существующих условиях и, безусловно, мы ищем пути, как это сделать. Я могу показать это на примере углепластиковой рабочей лопатки вентилятора. Мы проанализировали все плюсы и минусы имеющихся в мире технологий, и в результате у нас родилась своя, гибридная технология, с помощью которой мы получаем конкурентоспособное изделие по очень низкой стоимости. Мы к этому пришли буквально в 2016 году.

    Расскажите о разработанной в ЦИАМ технологии изготовления углепластиковых широкохордных лопаток.


    Мы разработали гибридную инфузионно-автоклавную технологию, которая позволяет использовать углепластиковую оснастку. Также нами придуман способ, позволяющий при ручной выкладке сухой ткани все уложить точно.

    Известно, что работа с КМ требует совершенно другого подхода в сравнении с разработкой деталей из металла. Какова роль ЦИАМ в создании методов проектирования изделий из КМ?



    В нашем отделе три группы специалистов: одну группу можно условно назвать расчетчиками, хотя они занимаются не только расчетами. Они проектируют изделия из КМ, рассчитывают его напряженно-деформированное состояние (НДС), создают расчетные модели. Вторая группа – технологическая. В ней изготавливаются спроектированные опытные детали, образцы. При этом для изготовления деталей разрабатывается соответствующая технологическая оснастка. Третья группа – испытатели. Здесь проводится общая и специальная квалификация используемых материалов, а также работы по прочностной доводке разработанных деталей.

    На стадии проектирования у нас используются математические модели разного иерархического уровня. Первый уровень – однородное изотропное тело с приведенными упругими и прочностными характеристиками. Поскольку в реальности мы имеем дело с существенно анизотропным телом, то характеристик становится больше. Если для металла независимых характеристик упругости два – модуль упругости и коэффициент Пуассона плюс соответствующие значения прочности, то у нас, даже если рассматривать ортотропное тело, получается 9 характеристик упругости плюс соответствующие критерии прочности.

    Вторая модель более высокого уровня, которая используется на следующем этапе проектирования, это модель слоистого тела. В этом случае мы рассчитываем каждый слой в отдельности, а их может быть до 300 в хвостовике. И в каждом слое отдельно рассчитывается его НДС. Для такой модели нужны достаточно мощные вычислительные машины. Особенно если мы решаем не статику, а динамическую задачу, да еще и с ударом.

    Но в местах перехода от хвостовика к перу, где градиенты напряжения очень большие, уже и модели слоистого тела недостаточно. Нужно рассматривать модель двухкомпонентной среды: отдельно считать НДС волокна и отдельно связующего. Такие двухкомпонентные модели мы создаем для ограниченных, самых опасных с точки зрения прочности областей.

    Разный иерархический уровень расчетов используется для того, чтобы спроектировать лопатку. Причем лопатка считается не только на статику, но и на динамику, на собственные частоты и формы колебаний, оценивается стойкость к удару и автоколебаниям.

    Можно ли считать, что этот расчетный комплекс готов для того, чтобы его восприняла промышленность?



    Мы сами для себя наметили, что в 2018 году напишем полное руководство по проектированию лопаток из КМ, но сейчас у нас еще есть трудности в предсказании длительной прочности и ресурса. Неоткуда взять данные для проверки. Опыта эксплуатации подобных изделий у нас нет. Гарантировать, что эта лопатка будет стоять 30 тыс. часов, без испытаний невозможно. Ну а в целом уровень наших матмоделей не только соответствует мировому, но, мне кажется, даже превосходит его, особенно в части использования двухкомпонентных моделей.


    Каков порядок работ после того, как лопатка спроектирована?


    В результате проектирования создается укладка, то есть схема того, каким образом уложить слои в лопатке, чтобы они наилучшим образом воспринимали нагрузки, которые возникают в изделии: а кроме центробежной нагрузки из-за закрученности возникает раскрутка, надо учесть колебания, ударные нагрузки, рациональный расход материала и т.д. Оптимальный вариант укладки получается в результате компромисса.

    У каждого изделия – своя укладка, а это значит, что у каждой лопатки – свой материал с уникальными характеристиками. А новый материал нужно квалифицировать в соответствии с существующими нормами. В случае с металлом достаточно общей квалификации материала: модули упругости, влияние температуры и прочее. Все это записано в паспорте на материал. Но для КМ есть данные только для простейших случаев армирования. На эти данные смотрят лишь в самом начале проектирования, определяя, годится ли этот материал в принципе для данного изделия.

    Но при проектировании углы армирования существенно меняются – это уже новый материал, который создается одновременно с конкретным изделием. Нужна специальная квалификация материала лопатки. То есть число испытаний значительно увеличивается. Использование КМ в конструкции Boeing 787 привело к уменьшению массы самолета на 50%, но число испытаний свойств материалов увеличилось с 5000 до 100 000.

    Одновременно идет отработка самой конструкции на конструктивно подобных элементах. Например, у нас в ЦИАМ созданы двухзамковые образцы, которые моделируют хвостовик. Мы исследуем их на длительную прочность, подвергаем циклическим испытаниям. Проводим испытания и самой лопатки на усталость, то есть идет прочностная и технологическая доводка изделия. При этом отрабатываются и методы неразрушающего контроля. Проводятся испытания на разгонном стенде. Весь комплекс испытаний рабочих лопаток у нас уже отработан.

    Какое оборудование есть в ЦИАМ для изготовления углепластиковых широкохордных лопаток?



    В результате длительных усилий нам удалось собрать все необходимое оборудование для производства углепластиковых лопаток. Таким образом, создан участок, который позволяет по нашей технологии создавать качественные лопатки различных типоразмеров. В среднем на изготовление одной лопатки уходит несколько дней, так что в принципе мы можем организовать в ЦИАМ мелкосерийное производство.

    Что касается измерений, то у нас есть лаборатория, аккредитованная АР МАК, то есть мы имеем право проводить квалификационные испытания механических свойств и характеристик материалов и изделий, в том числе после выдержки во влажной среде, с учетом нагрева и т. д.

    Так что ЦИАМ является лидером по внедрению КМ в авиадвигатели во всех отношениях: и в расчетах, и в производстве, и в испытаниях.

    Производство углепластиковых лопаток будет дешевле, чем полых титановых?



    По нашим расчетам, стоимость углепластиковых лопаток будет составлять 50–70% от стоимости полых титановых. Как делаются полые титановые лопатки? В печи при температуре 1000ºС заготовки распирают внутренним давлением в оснастку. Изготавливать оснастку, которая выдерживала бы эти температуры, – это уже немалые затраты. У нас все гораздо дешевле. Пресс-форма неметаллическая. Ее можно множить в большом количестве, если мы имеем мастер-модель. При массовом производстве это будет намного дешевле.

    До какого уровня технологической готовности (УТГ) доведена углепластиковая лопатка вентилятора?


    Наша цель – 6-й УТГ, после чего можно передавать технологию промышленности. Сейчас мы находимся на 4-м УТГ. Для перехода на 5-й УТГ нам нужно просто провести больше проверочных испытаний. А вот 6-й уровень – это испытания в двигателе. Технология есть, но нужны испытания, испытания и испытания.

    Расскажите о разработках ЦИАМ в области использования КМ в малоразмерных ГТД (МГТД).


    Программа по отработке технологии изготовления отдельных деталей и узлов малоразмерных двигателей из КМ стартовала в 2005 году, но работа над ней прерывалась, и выполнили мы ее лишь в 2016 году. В результате нами созданы из КМ все детали ротора: центробежное колесо, колесо турбины, колесо осевого компрессора низкого давления. Кроме этого, изготовлены неохлаждаемая жаровая труба, а также сопловой аппарат, который стоит в турбине высокого давления. Это самая теплонапряженная конструкция в двигателе.

    Неизменный интерес посетителей всевозможных экспозиций на стенде ЦИАМ привлекает компрессор с внешним валом.


    Идея в том, что керамика лучше работает на сжатие, чем на растяжение. И в компрессоре с внешним валом лопатка как бы упирается в наружный вал и работает именно на сжатие. Нас пока останавливает лишь отсутствие магнитных опор. Обычные подшипники в таком изделии применить нельзя. Вал должен висеть на магнитных подшипниках.

    Эти изделия уже можно использовать в реальных двигателях?


    В отношении соплового аппарата для МГТД мы гарантируем ресурс 25 часов и считаем, что изделие готово для эксплуатации в малоресурсных двигателях. Но для выхода на ресурс в 10 тыс. часов надо проводить дополнительные испытания.

    С рабочим колесом турбины ситуация сложнее. Сейчас у нас сделано несколько вариантов. Испытания на разгонном стенде прошли успешно, изделия стояли до 60 тыс. оборотов в минуту и лопатки сломались при расчетных нагрузках. Необходимо проводить испытания при высокой температуре. С компрессорами из КМ для МГТД у нас нет проблем – можно внедрять. Для короткоресурсного двигателя горячую часть мы уже готовы сделать из КМ, но для применения в ресурсоемких двигателях нужны дополнительные испытания.

    А как идут работы над подшипниками из КМ, которые не требуют смазки?



    Мы сделали сепараторы из углерод-углеродного КМ для этих подшипников и шарики из материала, который называется «скелетон». Но необходимо эти шарики обработать, довести до очень высокой чистоты поверхности и сферичности, которая достигается в стальных шарах. Однако этот материал с трудом поддается обработке. С помощью лазера оказалось возможным довести шарики до нужной кондиции. Но эта технология очень дорогая, и конкурентоспособное изделие таким образом не сделаешь.

    Между тем, за рубежом такие подшипники уже стоят на малоразмерных двигателях. Дело опять же в материалах. За рубежом шарики в основном делают из нитрида кремния, который легко обрабатывается. Мы также пытаемся использовать этот материал, но в России порошки для нитрида кремния нужной чистоты и зернистости не производят. Мы изготовили шары из зарубежных порошков, их успешно обработали, и теперь они будут нами испытываться.

    Неметаллы дают дополнительную свободу конструктору?


    У КМ большие возможности в этом плане, поскольку мы можем регулировать их свойства. Ну, например, оказалось, что металлическая лопатка по какой-то частоте попадает в резонанс с потоком. Приходится менять всю геометрию изделия, зачастую с падением КПД. При использовании углепластика мы меняем не геометрию, а внутреннюю структуру материала и уходим от резонансных частот. Или, например, на самом кончике лопатки часто возникает срывной флаттер. На металлической лопатке обрезают этот кончик, теряют в КПД, зато обеспечивают работоспособность изделия. При использовании КМ мы меняем структуру армирования в этом месте и добиваемся того, что кромка будет держать.

    Есть ли изделия, которые можно сделать только из неметаллов?



    Если речь идет о мощных двигателях с большой степенью двухконтурности, то бессмысленно говорить о металлической лопатке. Что говорить, если компания Rolls-Royce, которая обожглась на КМ и все последующие годы ориентировалась на полые титановые лопатки, сейчас начинает делать эти изделия из углепластика. Не потому, что она их любит, а потому что они экономичнее и надежнее. Наработка первых экземпляров лопаток из углепластика превысила 30 млн. часов. Планируется достижение 150 млн. летных часов. У металла 30 млн. часов – это предел.

    Есть ли в отрасли понимание необходимости интенсифицировать работу по использованию КМ?


    Сейчас совершенно другое отношение к проблеме, даже по сравнению с началом 2000-х годов. Если раньше говорили: «Обойдемся без этого», то сейчас, по крайней мере на высоком уровне, так не говорят. Использование композитов – область наибольшего прогресса в авиации. Именно сюда надо вкладывать средства для получения максимальной отдачи.

    производство защиты картера в Санкт-Петербурге»

  • Защита картера сэкономит ваше время и деньги

  • Российские автомобилисты хорошо знают — качество отечественных дорог, оставляет желать лучшего, а потому автолюбители считают необходимым устанавливать такую деталь, как защита поддона картера. А разработчики и специалисты автосервиса настаивают, что бы она была установлена на всех автомобилях, которым приходится передвигаться за чертой города. Некоторые водители хотят сэкономить на этой детали, не стоит описывать случаи, когда картер был пробит вдалеке от населённого пункта, где не ловит мобильный телефон или, как назло, в нём сели батарейки, и сколько пришлось помучится чтобы выйти из этой ситуации. Таких рассказов много у каждого бывалого автолюбителя. Стоит лишь перечислить негативные последствия от такой ситуации: это сорванная поездка, а значит испорченный отдых или дело, потерянное время, расходы на ремонт автомобиля и опять же время, потраченное на восстановление.


    Многие городские жители, которые избегают съезжать с хорошего дорожного покрытия, ошибаются, если думают, что им не нужна защита картера. На городской автотрассе очень легко можно повредить картер о кусок заледеневшей грязи, упавшей от машины, которая едет впереди вас, это может быть и крышка плохо закрытого люка, да и мало ли предметов попадается на городской дороге, по которой мчатся автомобили. Защита поддона Вашей машины, даёт возможность уберечь двигатель и другие узлы и механизмы автомашины, которые расположены очень близко к поверхности дороги от ударов, попадания влаги и загрязнения.


    Одна из функций, которую выполняет защита двигателя, это противоугонная функция, при которой затруднено попадание к системе сигнализации. Популярные у российских автолюбителей иномарки подчас не имеют никакой защиты, или она сведена к минимуму, и лишь прикрывает двигатель от попадания пыли или грязи, так как эта она выполнена из пластмассы. Итак, вы решили, что защита вам необходима. Теперь стоит сделать выбор какой вид её следует установить. Защита может быть различной и по конструкции и по материалу. Особенности конструкции диктуются расположением основных узлов и элементов: балки переднего моста, радиатора, лонжеронов, коробки передач, выхлопной системы, двигателя. Металлическая защита может быть выполнена из разных материалов: стали, алюминия и нержавейки.

    Подробнее: Зачем нужна защита картера.


  • Выбор защиты

  • Преимущество защиты картера, сделанной из стали, это их невысокая стоимость. Они изготавливаются из листа прокатной стали толщиной в два-три миллиметра. Алюминиевая защита предпочтительнее по нескольким причинам. Первая из них, это, то что толщина её больше и составляет пять миллиметров, при этом вес идентичен стальной, второе, то что защита из алюминия более жёсткая, а значит более надёжная и прочная, третье — такая защита меньше подвержена коррозии. Но защита из алюминия стоит дороже, чем стальная. Защита картера изготовленная из нержавеющей стали, по многим показателям не уступает алюминиевой, и хоть по стоимости может быть выше, но имеет привлекательный внешний вид и часто устанавливается на джипах. Существует и титановая защита, она хоть и прочна, но очень дорога и сложна в обработке.


    Для того, чтобы сделать оптимальный выбор, вам нужно знать, какой должна быть правильная защита картера для любого автомобиля. Одна из характеристик, которой она должна обладать – это жёсткость, в другом случае она сможет передавать удар на картер. Оптимальную жёсткость защите придаёт стальной лист в три мм. Более толстый лист стали увеличит вес, и тогда будет усилена нагрузка на подвеску автомобиля. При изготовлении защиты нужно учесть и степень безопасности при столкновении, чтобы она не увеличивала риск повреждения. Да и бесшумность крепления защиты с металлическим подрамником имеет большое значение для комфортной езды — мало приятного передвигаться на престижной иномарке с дребезжанием или треском.

    Подробнее: Выбор материала для защиты картера.


  • Плюсы современных материалов, которые используем мы

  • Существует и более современные материалы из которых изготавливается защита, это стеклопластик или композиционный материал. Стеклопластик состоит из стеклянных нитей и связующего их полиэфира, композиционный материал — углепластик или карбон, и кевлар, так же применяются для изготовления защиты картера, эти материалы всё больше находят своё применение в автомобильной промышленности. Композиционный материал способен принимать форму любой конфигурации, обладает достаточной прочностью, и вместе с тем он очень лёгкий. Такие материалы уже несколько десятков лет используется при выпуске гоночных автомобилей.


    Защита картера из композитного материала — имеет преимущества перед металлической, это малый вес, толщина может составлять 8мм, при этом она сохраняет хорошую жёсткость и прочность. Такой материал не подвержен коррозии, он нейтрален к реагентам, которыми обрабатывают дороги во время гололёда. Металлическая защита автомобиля может от сильного удара деформироваться, а защите из композиционных материалов это не грозит, она достаточно упруга и может изгибаясь, восстанавливать первоначальную форму. У изготовленной из композиционного материала защиты есть ещё одно хорошее свойство – она не только не резонирует, но и обладает шумопоглощающими свойствами.

    Подробнее: Материалы, которые используем в защитах мы — технология.


  • Ваша безопасность — наш главный приоритет

  • При столкновении стеклопластик или карбон не несёт дополнительную опасность для водителя и пассажиров, он может лопнуть, что даст возможность уйти мотору вниз, по заранее просчитанной траектории. Композитная защита картера не меняет своих свойств на морозе. Ещё важно, что карбоновая или другая композиционная защита не уменьшает клиренс, что имеет особое значение в моделях иномарок, где дорожный просвет очень мал. Да и то, что из такого материала можно создать любую форму, которая максимально плотно прилегая к днищу автомобиля, защищает двигатель от грязи, а при попадании жидкости сверху, она сливается в предусмотренные отверстия, такие отверстия проделаны и для вентиляции, а монтаж такой защиты очень прост и надёжен. Какую защиту картера выбрать решает каждый автовладелец сам, в зависимости от марки автомобиля и финансовых возможностей — более подробную информацию о защите моторного отсека в регионе, вы можете получить на странице наших партнеров.

    Это двигатель будущего? Подробно о Матти Хольцберге и его композитном блоке двигателя

    Композиты из углеродного волокна проникли практически во все уголки и закоулки современного суперкара. У нас есть углеродные несущие конструкции, карбоново-керамические тормозные диски и панели кузова, армированные углеродным волокном. Доведя этот подход до крайности, конструкторы Формулы-1 уже давно используют литые компоненты подвески, крыла и картера трансмиссии из углеродного волокна. Современные рули F1 даже сделаны из этого легкого и жесткого материала, чтобы сэкономить несколько унций.

    По иронии судьбы, единственная самая тяжелая часть практически каждого автомобиля — блок двигателя — является одним из последних элементов, ожидающих преобразования металла в формованное углеродное волокно. Входит инженер из Флориды Матти Хольцберг. В течение последних четырех десятилетий он работал над созданием сверхлегкого пластикового двигателя с достаточной выносливостью, чтобы заменить блоки цилиндров из чугуна или алюминия. Со стратегическим использованием вставок, чтобы справиться с высокой температурой и сосредоточенными нагрузками, он разработал композитный блок двигателя, который может быть готов отправить литой металл по пути багги.

    После многих лет экспериментов с различными смолами, армированными стекловолокном, Хольцберг недавно расширил сферу своей деятельности, включив в нее более дорогие материалы из углеродного волокна. Понимая, что хардкорное гоночное сообщество всегда стремится получить конкурентное преимущество в снижении веса, он знал, что существует рынок для композитного блока цилиндров, способного уменьшить вес на несколько фунтов. Потакая своим лучшим предпринимательским инстинктам, он купил инструменты и настроил свою лабораторию в Уэст-Палм-Бич для отливки первой дюжины блоков цилиндров, армированных углеродным волокном, по образцу 2,0-литрового двигателя Ford Duratec.

    По словам Хольцберга, его форма представляет собой алюминиевую головоломку из шести частей, состоящую из базовой пластины, четырех боковых панелей и верхней крышки. Внутри умещается съемный сердечник, который образует водяную рубашку, маслосливы и главный масляный камбуз. При сборке пресс-форма также загружается различными алюминиевыми деталями: 71 резьбовая вставка и пять седел коренных подшипников. После заливки в водяную рубашку помещают четыре цилиндра Siamesed.

    После подготовки формы эпоксидная смола и углеродные волокна длиной 6 мм перемешиваются в промышленном смесителе. Полученное тесто, имеющее консистенцию овсяных хлопьев, слегка подогревают, а затем выливают в форму. Его оставляют сохнуть на два часа, хотя Хольцберг добавляет, что небольшие процедурные изменения позволят отлить блок всего за пять минут.

    Одним из атрибутов, связанных с этим точным процессом формования, является то, что композитные поверхности не требуют отделочных операций и требуют минимальной механической обработки. После литья седла коренных подшипников расточены, а цилиндры обрезаны для установки вкладышей. Holtzberg планирует перейти на покрытие плазменным напылением молибдена вместо алюминиевых гильз цилиндров, чтобы сократить дополнительные килограммы. Это увеличит экономию веса по сравнению с алюминиевым блоком с 18,2 фунтов до более чем двадцати фунтов.

    Хольцберг добавит несколько компонентов из углеродного волокна с болтовым креплением, таких как масляный поддон, крышка распредвала, впускной коллектор и топливная рампа, чтобы создать комплект, который он намеревается предложить гонщикам. После покупки комплекта каждый клиент может поручить своему любимому производителю двигателей собрать комплект в соответствии с конкретными потребностями в гонках или ралли.

    Хольцберг еще не установил цену на свой двигатель из углеродного волокна, но маловероятно, что многие владельцы Ford Focus будут заинтересованы в том, чтобы тратить 2500 долларов (или больше) на фунт сэкономленного веса.

    1907–1909 Бельгийский химик доктор Лео Бакеланд разработал бакелит, первый в мире коммерчески успешный пластик. Бильярдные шары, пластинки со скоростью вращения 78 оборотов в минуту и ​​корпуса телефонных номеров были одними из первых применений.

    1930-е годы Энтузиаст сои Генри Форд начал устанавливать пластиковые детали на свои автомобили. Кнопки звукового сигнала, ручки переключения передач, внутренние дверные ручки и головки распределителей были отлиты из шрота, переработанного из соевых бобов, выращенных на фермах Форда.

    1940 Предвидя нехватку стали во время Второй мировой войны, Генри Форд заказал полный кузов автомобиля из формованного пластика. На демонстрации 1941 года он замахнулся топором на свой личный Ford с пластиковой крышкой багажника. Топор отскочил, не повредив панели.

    1953 Компания Chevrolet начала выпуск Корветов с кузовами из пластика, армированного стекловолокном. Было продано более 1,5 млн.

    1969 Матти Хольцберг прочитал статью в техническом журнале публичной библиотеки Хакенсак, штат Нью-Джерси, в которой говорилось о новом пластике, якобы достаточно прочном, чтобы выдерживать суровые условия, существующие внутри автомобильных двигателей. Хольцберг получил образец французского материала, который использовал для изготовления экспериментального поршня. После 20 минут работы в двигателе Austin Mini тепло сгорания прожгло дыру в головке его первого пластикового поршня.

    1970-е Компания Holtzberg производила и продавала сверхлегкие пластиковые поршни, теперь покрытые алюминиевыми головками, для использования в гонках.

    1979 Хольцберг основал компанию Polimotor (сокращение от полимерный двигатель) для разработки первого в мире двигателя с интенсивным использованием пластика.

    1980 После запуска первого двигателя Holtzberg журнал Automotive Industries опубликовал его на обложке.

    1982 К тому времени, когда Popular Science вмешался, Polimotor второго поколения Хольцберга производил 300 л.с. и весил 152 фунта по сравнению с 88 л.с. и 415 фунтами для современного двигателя Ford Pinto.

    1984 1985 Спортивный автомобиль Lola, оснащенный двигателем Polimotor и поддерживаемый Amoco Chemical, участвовал в полудюжине шоссейных гонок IMSA Camel Light, заняв третье место в Lime Rock. Один сломанный шатун (приобретенный у поставщика) был единственной крупной неисправностью.

    1986 Доказав долговечность в гонках, Хольцберг переключил свое внимание на массовое производство. Когда Amoco исчезла, он перешел с Torlon на более доступную фенольную смолу, первый коммерческий полимер и материал, который Генри Форд использовал для связывания своих соевых волокон.

    1990 Хольцберг основал компанию Composite Castings, которая сейчас находится в Уэст-Палм-Бич, Флорида.

    1992 После успешного использования композитных монококов, армированных углеродным волокном, в Формуле-1 компания McLaren Cars представила трехместное купе F1 для использования на дорогах.

    1998 –2002 Компания Holtzberg получила три патента на технологию литья фенольной или эпоксидной смолы, армированной стекловолокном. Более дюжины лицензиатов теперь используют его технологию для быстрого прототипирования и других приложений.

    2009 Компания Composite Casting заключила стратегическое партнерство с поставщиком смолы Huntsman Chemical.

    2010 Подписано соглашение о стратегическом партнерстве с поставщиком углеродного волокна Toho Tenax Americas.

    2011 Composite Castings изготовила дюжину экспериментальных версий 2,0-литрового четырехцилиндрового двигателя Ford Duratec из углеродного волокна.

    Этот контент импортирован из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

    Изготовление корпуса для шатунов из углеродного волокна

    Шатун живет тяжелой жизнью. Его работа заключается в передаче силы сгорания вниз по цилиндру и коленчатому валу, превращая эту энергию в возвратно-поступательную силу. На протяжении всего пути верный шатун забивается и вытягивается в пределах дюйма от его жизни.

    Традиционно в двигателях внутреннего сгорания используются шатуны из стали, а иногда в автоспорте они изготавливаются из алюминия или даже титана. У каждого материала есть свои сильные и слабые стороны, но, по большому счету, доминирует сталь. На вторичном рынке компании увеличили прочность шатуна за счет использования кованой стали, изготовленной из высококачественного сплава, такого как сталь 4340. Эта сталь имеет более высокую прочность на растяжение, чтобы выдерживать большие нагрузки.

    Большинство шатунов сегодня изготавливаются из стали или стального сплава, такого как 4340. При ковке он увеличивает прочность, но все же весит больше, чем другие материалы, такие как алюминий.

    В последнее десятилетие появился новый тип материала, но с некоторыми существенными оговорками. Этот материал — углеродное волокно. Когда большинство людей думают об углеродном волокне, они думают о прочности, легкости и экзотических (то есть дорогих) применениях, таких как Формула-1, IndyCar или авиация. Но сегодня углеродное волокно имеет множество применений, от спорта до промышленности, и некоторые из его возможностей все еще не раскрыты.

    Отличный вкус, меньше начинки

    Углеродное волокно вдвое прочнее стали и вдвое легче алюминия, поэтому легко понять, почему все больше автомобильных и гоночных компонентов находят применение этому высокотехнологичному материалу.

    Чтобы лучше понять, как этот материал можно применять для внутренних деталей двигателя, на канале YouTube Driving4Answers , объясняется, что углеродное волокно занимает лидирующие позиции по прочности.

    Углеродное волокно имеет в два раза большую прочность на растяжение, чем сталь, и вдвое легче алюминия, что делает его заманчивой смесью для шатуна.

    Алюминий не такой прочный; D4A говорит, что даже высококачественные сплавы, такие как 6061 или 7075, могут выдерживать максимум 55 000 ньютонов на квадратный сантиметр. «Теперь углеродное волокно полностью в своей собственной лиге. Он может выдержать 250 000 ньютонов на квадратный сантиметр, прежде чем сломается».

    Хотя углеродное волокно было изобретено в конце 1800-х годов, оно не было пригодным для многих практических целей до 19 века.70-х годов, когда начали производить различные виды пряжи из углеродного волокна. Эти более новые волокна содержали до 95% углерода, что значительно повышало их прочность на растяжение и эластичность по сравнению с более ранними версиями. Сегодня компании производят углеродные волокна с пределом прочности при растяжении 4000 МПа (58 000 фунтов на квадратный дюйм) и модулем (оценкой прочности) 400 ГПа (58 000 000 фунтов на квадратный дюйм).

    По мере роста использования углеродного волокна производственные затраты с годами снизились, а производственные процессы были усовершенствованы. Это все еще дорого по сравнению с другими материалами, но со всеми этими улучшениями инженеры начинают понимать потенциал углеродного волокна в более широком спектре приложений.

    Несмотря на то, что углеродное волокно широко используется вне двигателя, никогда не существовало способа успешно использовать его внутри двигателя. D4A показывает, как автомобили Top Fuel используют самый слабый материал (алюминий) для шатунов в двигателях, которые генерируют самые высокие нагрузки и имеют наибольшую вероятность разрушения своих внутренних частей. Почему? Все дело в весе. Алюминий легче стали, поэтому он помогает двигателю быстрее разгоняться. Но компромисс заключается в том, что стержни нужно будет заменять чаще. Однако с углеродным волокном D4A отмечает, что оно превосходит сталь по прочности и алюминий по весу.

    Традиционное плетение из углеродного волокна наслаивается под углом для придания прочности, но благодаря новым процессам ковки смешанная «жгут» нитей углеволокна добавляет объем и однородную прочность.

    Углеродное волокно не имеет реальных проблем с усталостью и легче алюминия, так что это кажется легкой задачей. Так почему же нет серийных удилищ из углеродного волокна? Странно, потому что углеволокно используется практически везде, от колес до деталей подвески. А вот с карбоном проблема, по D4A , заключается в том, что он не проявляет изотропных свойств. «Когда материал изотропен, он проявляет практически одинаковые механические и тепловые свойства во всех своих частях».

    Например, если вы прикладываете нагрузку к другому месту изотропного материала, для деформации или разрушения блока требуется такое же усилие. Он имеет одинаковую материальную прочность везде. Углеродное волокно не изотропно; он ортотропный, говорит D4A , что означает, что он похож на дерево. Детали из углеродного волокна не представляют собой цельный кусок, как в случае с металлами. Это большая проблема для деталей двигателя

    Длинная цепь

    Углеродное волокно связано атомами углерода, образующими длинную цепь. Волокна жесткие, прочные, легкие и идеально подходят для изготовления прочных деталей. Материал из углеродного волокна бывает разных форм и размеров, включая пряжу, однонаправленные листы, переплетения, оплетки и другие, которые используются для создания композитных деталей.

    Существует даже процесс соединения кусков углеродного волокна вместе для создания уникального набора свойств.

    Углеродным волокнам нужна стабильная матрица, чтобы сохранять форму при изготовлении детали. Использование эпоксидной смолы обеспечивает армирование на сжатие и сдвиг. Поскольку эпоксидная смола имеет низкую плотность, можно изготовить легкий и очень прочный компонент. Для создания этих композитов можно использовать множество процессов, включая мокрую укладку, вакуумную упаковку, перенос смолы, согласованную оснастку, формование со вставками и другие методы. Выбор конкретной используемой смолы также позволяет адаптировать детали к конкретным свойствам.

    Установка пресс-формы

    Существуют ограниченные возможности для ковки деталей из углеродного волокна с использованием слоев сухого углеродного волокна и склеиванием их кистью или накатыванием на них смолы или с использованием предварительно пропитанных слоев. В передовых производственных процессах используется автоклав, в котором деталь подвергается воздействию высокого давления и температуры в процессе отверждения. Отверждение помогает придать детали улучшенную однородность и чистоту поверхности. Но автоклав дорогой.

    С помощью пресс-формы «жгут» из углеродного волокна можно заполнить формой смолой, а затем медленно сжать вместе, чтобы пропитать все волокна и сформировать деталь.

    Ручная укладка слоев, длительное время отверждения и высокая стоимость сырья объясняют, почему детали из углеродного волокна такие дорогие. Другая проблема заключается в том, что эти производственные процессы могут быть очень сложными для применения к деталям сложной формы.

    На Парижском автосалоне в 2010 году компания Lamborghini представила Sesto Elemento, серийный трековый автомобиль, выпущенный ограниченным тиражом. Его название означает «шестой элемент», что соответствует атомному номеру углерода. Шасси автомобиля, кузов, карданный вал и компоненты подвески были изготовлены из углеродного волокна. В этом не было ничего необычного, за исключением того, что в нем впервые был использован новый процесс ковки композитов. Это был новый процесс, создавший гораздо большую прочность, и он использовался в кузове и рычагах подвески автомобиля. Но они также утверждали, что ковали шатуны из углеродного волокна для фактического серийного производства автомобиля. Последнее так и не сбылось.

    Полностью карбоновая модель Lamborghini, Sesto Elemento, была выпущена ограниченным тиражом в трековом автомобиле с концепцией использования кованых шатунов из углеродного волокна.

    Накачайте объем

    Композит из кованого углеродного волокна содержит большее количество волокна, что в сочетании с большей вариабельностью ориентации прядей повышает среднюю прочность и снижает изменчивость по сравнению со стандартными слоями углеродного волокна. Материал составляет примерно одну треть плотности титана и имеет равную или большую прочность. Он изготовлен из рубленых жгутов углеродного волокна, погруженных в полимерную пленку, которая формируется и отверждается.

    Используя более традиционный метод вакуумной упаковки и многослойные листы из углеродного волокна, компания «Гараж 54» пытается изготовить пару шатунов для своего четырехцилиндрового двигателя «Лада» российского производства. Посмотрите видео, чтобы увидеть, как это работает.

    В кованом углеродном волокне на квадратный дюйм приходится около 500 000 переплетенных волокон. Волокна содержат переплетенные и сложенные листы углерода, выровненные по длине волокна, и их переплетение повышает прочность волокна. Результатом является улучшенная несущая способность, измеряемая в изгибе на единицу массы. Из-за его рубленой природы ему легче придать сложную геометрию, чем традиционному углеродному волокну. Это позволяет создавать трехмерные детали со сложными деталями, такими как переходы толщины, отверстия, сложная кривизна и т. д.

    Несмотря на то, что процесс ковки из углеродного композита хорошо подходит для деталей сложной формы, его использование в высокотемпературной среде, такой как блок двигателя, создает дополнительные проблемы в отношении типа требуемой смолы.

    По словам одного из производителей композитов, использование высокоэффективных смол имеет некоторые недостатки. Мало того, что их производство стоит дороже, так еще и смолы не совсем готовы к прайм-тайму, насколько мы понимаем. Возможно, поэтому мы не видели серийно выпускаемых шатунов из углеродного волокна на вторичном рынке.

    Прототип кованых компонентов из углеродного волокна Lamborghini отверждается с использованием винилового эфира в качестве связующей смолы. Стержни весят всего 203,5 грамма против 457,75 граммов у аналогичных стержней из стали.

    «В большинстве распространенных углеродных волокон используется эпоксидная смола, и с точки зрения обработки тепла существует так называемая температура стеклования», — объяснил Крис Наймо журналу LSX Magazine в 2017 году. В то время он планировал производить шатуны из углеродного волокна для двигателей LS. «При комнатной температуре эпоксидная смола очень прочная, но когда вы начинаете повышать температуру, она теряет прочность, и если вы наметите ее на графике — прочность в зависимости от температуры — при повышении температуры она начнет изгибаться вниз и оседать низко и стать горизонтальной линией. Этот диапазон, в котором снижается прочность, известен как «температура стеклования»».

    По данным Naimo, добавки могут использоваться для преобразования эпоксидной смолы для применения в условиях высоких температур. Но он говорит, что это также функция процесса отверждения. И когда этот процесс выполняется при более высокой температуре в течение более длительного периода, он также увеличивает температуру стеклования.

    Известно, что по крайней мере один производитель работает над шатунами из углеродного волокна для использования в автомобилях Top Fuel, и они успешно их протестировали. Эта компания также разрабатывает поршни из углеродного волокна. Что касается массового производства шатунов из углеродного волокна для вашего хот-рода, то это может занять некоторое время. Lamborghini до сих пор не произвела шатун из углеродного волокна для Aventador, так как последние V-12 катятся по сборочной линии.

    Разработка композитного капота двигателя для повышения термостойкости

    Когда вертолет находится в режиме зависания, через капот двигателя проходит небольшой поток воздуха, и горячий застойный воздух собирается в моторном отсеке. Во время продолжительных операций висения чрезмерное тепло, излучаемое двигателем, скапливается в моторном отсеке, закрытом кожухами двигателя, без достаточного потока воздуха для охлаждения этой области. Это накопление тепла способствует преждевременному разрушению внутренней обшивки капота и может вызвать возгорание армирующего материала, расслоение слоев обшивки, разрушение сердцевины, образование пузырей и кристаллизацию смолы.

    Данные тепловизионного изображения, полученные с высокопроизводительной камеры FLIR, показывают, что ожидаемая температура на выходе из турбины составляет примерно 285°C, когда вертолет движется вперед.

    Однако во время операций висения будет достигнута установившаяся температура около 343°C. В этом состоянии внутренняя температура капота оценивается в пределах от 177 до 220°C, что превышает максимальную рекомендованную рабочую температуру материала покрытия, используемого в настоящее время, и вызывает разрушение внутренней обшивки капота двигателя.

    Для облегчения или даже устранения этого дефекта можно применить три подхода: (1) изменить конструкцию капота двигателя для улучшения вентиляции во время операций зависания; (2) изготовить капот двигателя из материала с более высокой термостойкостью; или (3) заменить существующее эпоксидное защитное покрытие керамическими материалами покрытия, которые эффективны после длительного воздействия тепла.

    Взвесив все три варианта, исследователи из Университета штата Миссисипи и компании Airbus Helicopters пришли к выводу, что третий подход является наиболее эффективным с точки зрения затрат времени и средств и может быть легко внедрен в текущую производственную линию после проверки его эффективности. В данной статье используется этот подход к выбору подходящих материалов покрытия для внутренней обшивки капота двигателя и разработке процедуры испытаний для оценки их термостойкости.

    Двухслойный раствор

    Текущее решение для защиты от тепла, огня и жидкости на панелях капота двигателя представляет собой двухкомпонентное покрытие из вспучивающейся краски и верхнего эпоксидного покрытия. Эпоксидное верхнее покрытие действует как барьер от химического воздействия авиационных жидкостей и влаги, а вспучивающийся компонент представляет собой противопожарный барьер, предназначенный для предотвращения катастрофического разрушения конструкции в аварийной ситуации.

    Вспучивающиеся вещества, как правило, представляют собой вещества, которые набухают в присутствии значительного тепла с образованием изолирующего обугленного материала, замедляющего теплопередачу. Согласно требованиям FAA, материал покрытия для капота двигателя должен выдерживать пламя при температуре 1100°C в течение 15 минут без разрушения материала или проникновения пламени на тыльную сторону поверхности. Несмотря на то, что смесь вспучивающегося и эпоксидного верхнего покрытия прошла это испытание пламенем, она показала плохие результаты при повышенных температурах без открытого пламени.

    Заявленная рабочая температура вспучивающегося лакокрасочного материала составляет 180°C. Однако во время продолжительных операций зависания температура внутри может достигать 220°C, что приводит к тому, что текущее сочетание вспучивающегося покрытия и эпоксидного верхнего покрытия не работает должным образом.

    Таким образом, следует применять не вспучивающийся материал покрытия, чтобы выдерживать такое накопление тепла и любые жидкости, но при этом обеспечивать защиту от пожара в чрезвычайных ситуациях. Было рассмотрено несколько альтернативных решений, в том числе термоодеяла, напыляемая изоляция Mega-Temp и продукты из аэрогеля.

    Тепловое одеяло можно использовать в качестве фиксации, но его не следует рассматривать в качестве постоянного решения, если возникает проблема увеличения веса. Изоляция самолета Mega-Temp предназначена для нанесения на материалы из стекловолокна и Е-стекла вместо композитных материалов, из которых изготовлен капот двигателя. Аэрогель и другие подобные типы изоляции обладают отличными тепловыми свойствами, но их механическая прочность в качестве наружного покрытия сомнительна, и они не обеспечивают защиту от жидкости.

    Поскольку целью нового покрытия является устранение отслоения и пригорания внутренней обшивки капота двигателя, а также признание необходимости минимизировать стоимость нанесения нового материала покрытия и общий вес капота, основные свойства, учитываемые для новым материалом покрытия были теплопроводность, отражательная способность, толщина и плотность. Покрытия керамического типа могут быть наиболее перспективными решениями с точки зрения их стоимости, веса и защитной способности.

    Керамические покрытия использовались в автомобильной и гоночной промышленности для создания теплового барьера для выхлопных систем и снижения температуры в моторном отсеке. Такие покрытия могут быть либо на основе краски с определенным процентным содержанием керамических твердых частиц и связующего вещества, либо полностью твердыми и наноситься с помощью процесса плазменного напыления. Керамические покрытия обладают низкой теплопроводностью, очень высокой температурой плавления и низкой плотностью. Кроме того, они обеспечивают превосходную коррозионную стойкость при температурах, значительно превышающих максимальную температуру капота двигателя (220°C).

    К сожалению, многие керамические покрытия не предназначены для покрытия композитных конструкций. Должны быть разработаны и проведены эксперименты для проверки их совместимости с композитным капотом двигателя.

    Планирование и подготовка

    В качестве кандидатов для испытаний и оценки рассматривались два материала керамического покрытия: Cerakote C-7700Q и алюминий Zircotec с высокими эксплуатационными характеристиками. Cerakote C-7700Q представляет собой керамическое покрытие на основе краски, отверждаемое на воздухе и содержащее 69% сухих веществ по весу. Покрытие Zircotec не содержит связующих и наполнителей. Он наносится методом плазменного напыления и плавится при температуре 10 000°C. Расплавленные капли керамики выбрасываются на поверхность с помощью газа и быстро затвердевают, образуя слой, который скорее приваривается, чем прилипает к поверхности. Кроме того, алюминий Zircotec Performance имеет металлический поверхностный слой для отражения лучистого тепла, важного компонента теплопередачи в моторном отсеке. Однако покрытие Zircotec может быть нанесено только с помощью специального процесса профессионалами на предприятии Zircotec в Великобритании, что требует больших затрат и времени. Таким образом, Cerakote C-7700Q, недорогой материал, который можно наносить с помощью пистолета-распылителя под давлением около 30 фунтов на квадратный дюйм, в конечном итоге был выбран в качестве единственного кандидата для дальнейшего тестирования и оценки.

    Выбранное керамическое покрытие было нанесено на композитные панели для изготовления образцов. Эти образцы необходимо было подвергнуть испытанию пламенем, чтобы убедиться, что материалы покрытия соответствуют требованиям FAA, и испытанию в печи, чтобы показать, что окрашенные композитные панели могут выдерживать температуру капота двигателя (220°C) в течение определенного периода времени.

    Несколько образцов для испытаний (10 × 10 дюймов и 6 × 6 дюймов) были подготовлены для испытаний пламенем и печью. Помимо эпоксидного верхнего покрытия, текущая панель капота была также окрашена защитным средством для поверхности (эпоксидная грунтовка) и огнеупорным лаком (вспучивающееся покрытие), поэтому эти образцы состоят из композитных панелей капота, на которые была нанесена текущая система покрытия (эпоксидное верхнее покрытие). /эпоксидная грунтовка/вспучивающееся покрытие), только Cerakote, Cerakote как с эпоксидной грунтовкой, так и с вспучивающимся покрытием, Cerakote только с эпоксидной грунтовкой и только с эпоксидной грунтовкой и вспучивающимся покрытием.

    Все панели были изготовлены и окрашены на заводе Airbus Helicopter в Колумбусе, штат Массачусетс. На основе различных схем окраски эти панели были промаркированы и перечислены в Таблице 1.

    Обзор результатов

    Сравнивая характеристики панелей 1 и 3 во время испытаний, был сделан вывод, что Cerakote в качестве единственной альтернативы существующим системам защиты поверхности с тремя покрытиями (эпоксидная грунтовка), огнеупорным лаком (вспучивающаяся краска) и эпоксидным герметизирующим покрытием нецелесообразна, поскольку панель 1 не прошла ни второе испытание в печи, ни испытание пламенем.

    Во время испытания в печи при 220°C панель 1 отслаивалась от основы в течение 3 минут. Это явление может быть связано с тем, что при непосредственном нанесении на тканые волокна Cerakote не имеет постоянной геометрии поверхности для нанесения. Гипотеза о том, что площадь поверхности может быть потенциальной проблемой, влияющей на характеристики Cerakote, была дополнительно подтверждена тем фактом, что Cerakote наносился поверх защитного слоя эпоксидной грунтовки (панель 2), а также окрашивался поверх эпоксидной грунтовки и вспучивающегося грунта. краска (панель 3) прошла испытание в печи при 220°C без каких-либо видимых повреждений или расслаивания.

    Во время испытаний образца, окрашенного только эпоксидной грунтовкой и вспучивающейся краской, было отмечено, что во время испытания в печи при 220°C произошла чрезмерная газификация материала. Это может подтвердить возможность того, что пузырение эпоксидного герметизирующего слоя могло быть вызвано разрушением вспучивающейся краски, что привело к образованию пузырьков газа под покрытием. Газификация вспучивающейся краски была еще более очевидной при испытании пламенем, в ходе которого поверхность панели быстро разрушалась, обугливалась и выделяла большое количество газа.

    Вспучивающаяся краска во время испытания на огнестойкость действовала указанным образом, расширяясь/набухая и образуя «грибовидную форму» из панели, предотвращая дальнейшее повреждение подложки, как и ожидалось в соответствии с ее производственным обозначением огнестойкости. Возможная причина того, что вспучивающееся покрытие не выдержало воздействия тепла 220°C, заключается в том, что используемый в настоящее время тип рассчитан на 180°C в течение 100 часов прямого нагрева. Температуры, достигаемые во время зависания, превышают это значение и могут привести к ранней и быстрой деградации и нарушению нормальной работы покрытия.

    Рекомендуется заменить эпоксидный герметик в текущей системе покрытий на Cerakote, чтобы облегчить и устранить отслоение и пригорание внутренней обшивки капота двигателя при зависании самолета. Кроме того, рекомендуемый Cerakote C-7700 Q можно использовать для окраски существующих капотов двигателей для повышения их термостойкости.

    Cerakote уже давно используется в автомобильной промышленности для создания теплового барьера для выхлопных систем для снижения температуры моторного отсека, результаты, полученные в результате этого исследования, впервые предполагают его применимость в самолетах.

    Эта статья основана на техническом документе SAE International «Повышение теплостойкости композитных капотов двигателей с использованием материалов керамического покрытия, экспериментальный дизайн и испытания», подготовленном Юченг Лю и Ге Хе, Университет штата Миссисипи, и Томасом Сиппелем, Airbus Helicopter Inc. , дои: 10.4271/2017-01-2130.

    Продолжить чтение »

    Рост производства компонентов двигателей из композитных материалов для военных и коммерческих самолетов способствует расширению Meggitt

    САН-ДИЕГО, 11 октября 2016 г. «Производители самолетов стремятся перевести как можно больше металла в композит, потому что снижение веса позволяет экономить топливо, а производственные затраты намного меньше», — Майк Лаудербак, руководитель предприятия Meggitt. Polymers & Composites, бизнес-подразделение Meggitt PLC.

    Должностные лица компании объявили о перемещении и расширении завода Meggitt PLC в Сан-Диего, что совпадает с расширением программы боевых истребителей F-35, для которых Meggitt производит компоненты двигателей и другие конструкции. Более крупный объект включает в себя возможности для выхода на быстрорастущий рынок композитных компонентов для коммерческих самолетов.

    «Теперь у нас есть один из самых широких ассортиментов композитных процессов в нашем сегменте рынка, что означает, что мы можем решить любую геометрическую задачу, которую ставят перед нами наши клиенты», — добавляет Лоудербек.

    Meggitt PLC, международная инжиниринговая группа, специализирующаяся на аэрокосмическом, оборонном и энергетическом рынках, приобрела передовые композитные предприятия Cobham plc — Cobham Advanced Composites Limited, Compass Composites Products Inc., а также некоторые активы Cobham Advanced Electronic Solutions Inc. — за 200 миллионов долларов наличными в 2015 году. Предприятия проектируют, разрабатывают и производят высокотехнологичные аэрокосмические компоненты двигателей из композитных материалов (вертушки, внутренние многоступенчатые компоненты, выхлопные щитки), обтекатели (C4I и защитные обтекатели, с растущими позициями в гражданские обтекатели) и сложные вспомогательные конструкции (дозаправка в воздухе, компоненты конструктивного вооружения). Предприятия с действующими предприятиями в США (Сан-Диего, Калифорния и Балтимор, Мэриленд) и в Великобритании (Шепшед, Лестершир и Стивенидж, Хартфордшир) были интегрированы в Meggitt Polymers & Composites (MPC), подразделение Meggitt. ПЛК.

    Meggitt также приобрела подразделение композитов EDAC за 340 миллионов долларов. «Это приобретение в сочетании с недавно завершенным приобретением компании Cobham plc, занимающейся производством композитов, существенно расширяет наши возможности в области композитов. Теперь у нас очень хорошие возможности для удовлетворения растущего спроса на легкие материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, которые станут неотъемлемой частью самолетов следующего поколения», — говорит генеральный директор Meggitt Стивен Янг.


    Композиты с керамической матрицей (CMC) представляют собой революционную технологию материалов для реактивных двигателей 9.0272

    Meggitt Polymers & Composites (MPC) переезжает в единственное предприятие площадью 120 000 квадратных футов на Top Gun Street, менее чем в четверти мили от своего нынешнего местоположения в Heater Court в долине Сорренто / районе Мира Меса в Сан-Диего. . Текущее местоположение включает 70 000 квадратных футов над двумя менее эффективными зданиями.

    Предприятие в Сан-Диего станет центром передового опыта Meggitt в области многоосевого прессования под высоким давлением, а также автоклавных процессов.

    Инвестиции в переселение в размере около 10 миллионов долларов приведут к созданию более 200 новых рабочих мест к 2020 году для специалистов по композитам, руководителей программ, а также инженеров по производству и качеству.

    Компания Meggitt Polymers & Composites ожидает, что строительство Top Gun Street начнется в ноябре 2016 года с поэтапным заселением ко второму кварталу 2017 года. Для реализации проекта были выбраны архитектурные и строительные фирмы.

    Meggitt Polymers & Composites (MPC), бизнес-подразделение Meggitt PLC, предлагает обширную линейку герметизирующих решений, передовых композитов и систем хранения топлива как для коммерческого, так и для военного рынка, работая в 12 точках в США, Великобритании и Мексике. , и Китай.

    Search the Aerospace & Defense Buyer’s Guide


    You might also like:

  • Avionics
  • Satellite and Space
  • Unmanned Aircraft Systems (UAS)
  • Управление воздушным движением (УВД)
  • Инженерное проектирование, разработка и испытания
  • Техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт
  • Подпишитесь сегодня , чтобы получать все последние новости аэрокосмической техники и техники , доставляемые прямо на ваш электронный почтовый ящик два раза в неделю (по вторникам и четвергам). Подпишите на бесплатную подписку на электронный информационный бюллетень Intelligent Inbox по адресу http://www.intelligent-aerospace.com/subscribe.html .

    Свяжитесь с Intelligent Aerospace в социальных сетях: Twitter (@IntelligentAero), LinkedIn, Google+ , и Instagram.


    Intelligent Aerospace
    Global Aerospace Technology Network

    Intelligent Aerospace , the global aerospace technology network, reports on the latest tools, technologies, and trends of vital importance to аэрокосмические специалисты, занимающиеся управлением воздушным движением, работой аэропортов, спутниками и космосом, а также коммерческой и военной авионикой на самолетах, винтокрылых и беспилотных самолетах по всему миру.

    Революции GE в области композитных лопастей вентилятора исполняется 20 лет

    ЭВЕНДЕЙЛ, Огайо — Компания GE Aviation отмечает 20-летие первого реактивного двигателя, сертифицированного с использованием композитных лопастей вентилятора. Первый двигатель GE90, установленный на ранней модели самолета Boeing 777, был сертифицирован в феврале 1995 года и, таким образом, ознаменовал собой первое использование в авиации революционного композитного полимерного материала на лопастях переднего вентилятора реактивного двигателя.

    В 1980-х годах компания GE Aviation приобрела опыт использования композитных лопастей вентилятора на своем экспериментальном реактивном двигателе GE36 с открытым ротором, который успешно прошел наземные испытания и летал. Это подтолкнуло GE к использованию композитных лопастей вентилятора для GE9.0, для которого требовалось решение из легкого и прочного материала для большого переднего вентилятора двигателя.

    Ставка GE на композитные лопасти вентилятора для GE90 окупилась. Во-первых, композитная лопасть имеет решающее значение для рекордной тяги GE90. А очень популярные 777-е с двигателем GE90 являются одними из самых экономичных и надежных коммерческих реактивных лайнеров в истории. Поставлено более 2000 двигателей GE90, и композитные лопасти вентилятора стали знаковой технологией для GE и повлияли на последующие поколения коммерческих двигателей GE, включая GEnx и новый GE9.X.

    Но добиться сертификации первой композитной лопасти вентилятора было непросто. Компания GE Aviation столкнулась с трудностями при проектировании, сертификации и производстве этих уникальных трехмерных лопастей вентилятора.

    «Для наших инженеров одним из самых больших препятствий при разработке композитных лопастей вентилятора было понимание характеристик нового материала из углеродного волокна», — сказал Ник Крей, инженер-консультант по композитному дизайну в GE Aviation. «GE провела сотни интенсивных испытаний нового композитного материала, чтобы определить его предел прочности. Результаты вселили в нас огромную уверенность в долговечности композитного материала».

    Для сертификации компания GE активно сотрудничала с Boeing, Федеральным авиационным управлением США и заказчиками, обучая их характеристикам композитного материала из углеродного волокна. Этот обмен информацией проложил путь к сертификации двигателей.

    Для производства композитных лопастей вентилятора компания GE объединилась с французской компанией Snecma, чтобы в 1993 году создать CFAN, расположенную в Сан-Маркосе, штат Техас.

    «CFAN действительно усовершенствовал процесс производства композитных лопастей вентилятора, — сказал Крей. «В начале производства процент годности композитных лопастей вентилятора составлял менее 30 процентов. Сегодня доходность CFAN превышает 97 процентов, и за последние пять лет бизнес удвоил производство лопастей вентилятора с 5000 лопастей в 2009 году до 14 000 лопастей в прошлом году».

    Для вентилятора диаметром 128 дюймов на новейшем GE90-115B для самолетов Boeing 777-300ER, 777-200LR и 777 Freighter компания GE разработала композитную лопасть вентилятора второго поколения с использованием инструментов трехмерного аэродинамического компьютерного проектирования. Музей современного искусства (MOMA) в Нью-Йорке признал уникально изогнутую конструкцию композитной лопасти вентилятора GE90-115B произведением искусства, а лопасть вентилятора является частью коллекции архитектуры и дизайна MOMA.

    Инженеры GE усовершенствовали конструкцию композитных лопастей вентилятора для двигателя GEnx, позволив уменьшить количество лопастей на систему вентилятора (с 22 лопастей в GE90 до 18 лопастей в GEnx). GEnx также использовал композиты из углеродного волокна для корпуса вентилятора, чтобы уменьшить вес двигателя почти на 400 фунтов.

    Двигатель GE90 следующего поколения, GE9X, будет иметь меньшее количество лопастей вентилятора из композитных материалов и более тонкие, чем любой широкофюзеляжный двигатель GE, находящийся в эксплуатации. Для этого GE разрабатывает новые композитные лопасти вентилятора с использованием композитного материала из углеродного волокна нового поколения. GE9X будет иметь только 16 лопастей на 134-дюймовом переднем вентиляторе. Меньшее количество более тонких лопастей улучшит воздушный поток двигателя и сделает вентилятор более легким и эффективным, что поможет повысить общую производительность GE9X и снизить расход топлива.

    Двигатель GE9X относится к классу тяги 100 000 фунтов. Наряду с композитной системой вентиляторов ключевые особенности GE9X включают в себя 11-ступенчатый компрессор высокого давления нового поколения с отношением давления 27:1; камера сгорания TAPS III третьего поколения с высокой эффективностью и низким уровнем выбросов; и композитный материал с углеродной матрицей (CMC) в камере сгорания и турбине.

    Почти 700 двигателей GE9X были заказаны клиентами с тех пор, как в прошлом году они были установлены на самолеты Boeing 777X.

    Первый двигатель будет испытан в 2016 году, а летные испытания на летающей испытательной лаборатории GE запланированы на 2017 год. Сертификация двигателя запланирована на 2018 год. Программа двигателя GE9X.

    Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы узнать, как CFAN, совместное предприятие GE Aviation и Snecma, производит композитные лопасти вентилятора для GE9.0 и двигатели GEnx. Чтобы узнать больше об использовании композитных материалов GE Aviation, нажмите здесь.

    GE Aviation, операционное подразделение GE (NYSE: GE), является ведущим мировым поставщиком реактивных и турбовинтовых двигателей, компонентов и интегрированных систем для коммерческих и военных самолетов.

    Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 2. Свободнопоршневой двигатель с композитным циклом | Дж. Инж. Газовые турбины Power

    Пропустить пункт назначения

    Научная статья

    Саша Кайзер,

    Оливер Шмитц,

    Герман Клингельс

    Информация об авторе и статье

    электронная почта: sascha. [email protected]

    электронная почта: [email protected]

    электронная почта: [email protected]

    Дж. Инж. Газовые турбины Мощность . Февраль 2021 г., 143(2): 021002 (8 страниц)

    Номер статьи:
    ГТП-20-1507
    https://doi.org/10.1115/1.4048993

    Опубликовано в Интернете: 13 января 2021 г.

    История статьи

    Получено:

    31 августа 2020 г.

    Пересмотрено:

    14 сентября 2020 г.

    Опубликовано:

    13 января 2021 г.

    9

    Просмотры

    • Содержание артикула
    • Рисунки и таблицы
    • Видео
    • Аудио
    • Дополнительные данные
    • Экспертная оценка
  • Делиться

    • MailTo
    • Твиттер
    • LinkedIn

  • Иконка Цитировать

    Цитировать

  • Разрешения

  • Поиск по сайту

Цитата

Кайзер С. , Шмитц О. и Клингелс Х. (13 января 2021 г.). «Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 2 — Свободнопоршневой двигатель с композитным циклом». КАК Я. Дж. Инж. Газовые турбины Мощность . февраль 2021 г.; 143(2): 021002. https://doi.org/10.1115/1.4048993

Скачать файл цитаты:

  • Рис (Зотеро)
  • Менеджер ссылок
  • EasyBib
  • Подставки для книг
  • Менделей
  • Документы
  • Примечание
  • РефВоркс
  • Бибтекс
  • Процит
  • Медларс

панель инструментов поиска

Расширенный поиск

Во второй части представлена ​​концепция свободнопоршневого двигателя с композитным циклом. Он состоит из газовой турбины со свободнопоршневой системой. Последний представляет собой газогенератор с автономным питанием, в котором процесс внутреннего сгорания приводит в действие встроенный воздушный компрессор. Здесь несколько свободнопоршневых двигателей заменяют ядро ​​газовой турбины высокого давления. Благодаря способности работать при гораздо более высоких температурах и давлениях общая эффективность системы может быть значительно повышена, а топливо сжигается так же, как CO 9 .0529 2 уменьшить выбросы. Подробно описана предлагаемая конструкция свободнопоршневого двигателя с составным циклом и указаны источники термодинамических преимуществ. Конкретные инженерные решения предполагают реализацию в летательном аппарате. Конструкция со свободным поршнем обеспечивает меньший вес и размер по сравнению с поршневым двигателем с коленчатым валом, поскольку не требуется механическая трансмиссия и система смазки. Отсутствие коленчатого вала и шатунов устраняет реактивные силы, снижает механические потери и позволяет увеличить среднюю скорость поршня. Благодаря воздушной смазке возможны более высокие температуры цилиндров. Снижение тепловых потерь позволяет охлаждать цилиндр-поршень основной жидкостью. Использование последовательной камеры сгорания может повысить удобство работы и адаптировать производство NO 9.0529 x при работе на малой высоте. Обсуждение выбросов, влияющих на окружающую среду, показывает потенциал снижения воздействия авиации на климат.

Раздел выпуска:

Исследования

Темы:

Циклы,
Двигатели,
поршневые двигатели,
поршни,
Оксиды азота,
Температура,
Выбросы,
Камеры сгорания,
горение,
Цилиндры

«> Ссылки

1.

Консультативный совет по авиационным исследованиям и инновациям в Европе (ACARE)

,

2017

, «Стратегические исследования и инновации (SRIA) — Том 1», ACARE, Дерби по состоянию на 7 ноября 2020 г., https://www.acare4europe.org/sites/acare4europe.org/files/attachment/acare-strategic-research-innovation-volume-1-v2.7-interactive-fin_0.pdf

2

Группа действий по воздушному транспорту (ATAG)

,

2011

, «Правильный маршрут полета для снижения авиационной эмиссии»,

UNFCCC Climate Talks

, Дурбан, Южная Африка, 28 ноября – дек. 11.https://seors.unfccc.int/applications/seors/attachments/get_attachment?code=AD75PKPBLWIRYBI18OTM7MF6SZ584E4E

3.

Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft e.V. (BDL)

,

2018

, «Отчет о защите климата 2018», BDL, Берлин, Германия, по состоянию на 7 ноября 2020 г. , https://www.bdl.aero/wp-content/uploads/2019/07/Climate-protection-report-2018.pdf

4.

Lee

,

Д. С.

,

Питари

,

Г.

,

Греве

,

В.

,

Гиренс

,

К.

,

Пеннер

,

Дж. Э.

,

Петцольд

,

А.

,

Пратер

,

М. Дж.

,

Шуман

,

У.

,

Баис

,

А.

, а также

Бернтсен

,

Т.

,

2010

, “

Воздействие транспорта на атмосферу и климат: авиация

»,

Атмосфер. Окружающая среда.

,

44

(

37

), стр.

4678

4734

.10.1016/j.atmosenv.2009.06.005

96.10.1016/j.atmosenv.2009.06.0059639696.10.10.1016/j.atmosenv.2009.06.005

.

В.

,

Дальманн

,

К.

,

Флинк

,

Дж.

,

Фрёмминг

,

С.

,

Гош

,

Р.

,

Гиренс

,

К.

,

Хеллер

,

Р.

,

Хендрикс

,

Дж.

,

Йокель

,

стр.

,

Кауфманн

,

С.

,

Кёлькер

,

К.

,

Линке

,

Ф.

,

Лучкова

,

Т.

,

Люрс

,

Б.

,

Ван Манен

,

Дж.

,

Маттес

,

С.

,

Миникин

,

А.

,

Никлас

,

М.

,

Плор

,

М.

,

Риги

,

М.

,

Розанка

,

С.

,

Шмитт

,

А.

,

Шуман

,

У.

,

Терехов

,

И.

,

Унтерштрассер

,

С.

,

Васкес-Наварро

,

М.

,

Фойгт

,

С.

,

Вике

,

К.

,

Ямасита

,

Г.

,

Зан

,

А.

, а также

Зирайс

,

Г.

,

2017

, “

Смягчение воздействия авиации на климат: достижения и результаты проекта DLR WeCare

»,

Аэрокосмическая промышленность

,

4

(

3

), с.

34

.10.3390/Aerospace4030034

6.

Европейская комиссия (EC)

,

2011

, «

Flightpath 2050, Europe’s Vision для Aviation: aviation of the Aviation Group High Group High Level Group.

», Европейская комиссия, Люксембург. 10.2777/50266

7.

Schmitz

,

О.

,

Клингельс

,

Г.

, а также

Куфнер

,

стр.

,

2020

, “

Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 1. Авиадвигатели с впрыском и рекуперацией пара

»,

ASME J. Eng. Gas Turbines Power

, ePub.10.1115/1.4048985

8.

Schmitz

,

О.

,

2020

, “

Концепции авиационных двигателей после 2030 года: Часть 3 — Экспериментальная демонстрация технологической осуществимости

»,

ASME J. Eng. Мощность газовых турбин

, ePub. 10.1115/1.4048994

9.

Kaiser

,

С.

,

Доннерхак

,

С.

,

Лундблад

,

А.

, а также

Зейтц

,

А.

,

2016

, “

Концепция двигателя с комбинированным циклом и коэффициентом гектодавления

”,

J. Propul. мощность

,

32

(

6

), с.0096 10.

Кайзер

,

С.

,

Зейтц

,

А.

,

Вратный

,

стр.

, а также

Хорнунг

,

М.

,

2016

, “

Унифицированная термодинамическая оценка циклов радикального авиационного двигателя

”,

ASME

Бумага № GT2016-56313. 10.1115/GT2016-56313

11.

Кайзер

,

С.

,

никель

,

М.

,

Салпингиду

,

С.

,

Влахостергиос

,

З.

,

Доннерхак

,

С.

, а также

Клингельс

,

Г.

,

2018

, “

Исследования синергии композитного цикла и рекуперации с промежуточным охлаждением

»,

Aeronaut. Дж.

,

122

(

1252

), pp.

869

888

.10.1017/aer.2018.46

12.

Kaiser

,

С.

,

Келлерманн

,

Г.

,

никель

,

М.

, а также

Зейтц

,

А.

,

2018

, “

Концепция двигателя с комбинированным циклом на 2050 год

», 31-й конгресс Международного совета авиационных наук, Белу-Оризонти, Бразилия, 9 сентября.–14, Paper No.

ICAS2018-0638

%20engine.&text=A%20baseline%20concept%20was%20show,burn%20even%20more%20by%2012.5%20%25

13.

Kaiser

,

С.

,

2020

, “

Многопрофильное проектирование авиационных двигателей с композиционным циклом

»,

к. т.н. диссертация

, ТУ Мюнхен, Мюнхен, Германия.10.13140/РГ.2.2.14056.21764

14.

Клингельс

,

Г.

,

2013

, “

Wärmekraftmaschine Mit Freikolbenverdichter

», Патент Германии № 10 2012 206 123 A1.

15.

Фергюсон

,

К.Р.

, а также

Киркпатрик

,

А. Т.

,

2015

,

Двигатели внутреннего сгорания — прикладная термонаука

, 3-е изд.,

Wiley

,

Чичестер, Великобритания

.

16.

Хаймович

,

Электронная почта

,

1965

,

Гидравлическое управление станками

,

Пергамон Пресс

,

Оксфорд, Великобритания

.

17.

Гупта

,

Р. Н.

,

Ли

,

К.

,

Томпсон

,

Р. А.

, а также

Йос

,

Дж. М.

,

1991

, «Расчеты и аппроксимация кривых термодинамических и транспортных свойств для равновесного воздуха до 30000 K», Исследовательский центр Лэнгли, Хэмптон, Вирджиния, отчет №

NASA-RP-1260

. https://ntrs.nasa.gov/citations/19920002067

18.

Вошни

,

Г.

, а также

Шпиндель

,

Ш.

,

1988

, “

Теплообмен с изолированными стенками камеры сгорания и его влияние на работу дизельных двигателей

»,

ASME J. Eng. Мощность газовых турбин

,

110

(

3

), стр.

482

488

.10.1115/1,3240146

19.11115/1,3240146

96/1,3240146

96/1,3240146

1

696/1,3240146

1

96/1,3240146

1

/1,3240146

9003

.

Р.

, а также

Роскиллы

,

А. П.

,

2007

, “

Обзор истории и применения свободнопоршневых двигателей

”,

Заявл. Терм. англ.

,

27

(

14–15

), стр.

2339

2352

.10.1016/j.applthermaleng.2007.03.015

.10.1016/j.applthermaleng.2007.03.015

.1096963 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 9003 6.10.1016/j.applthermaleng.2007.03.015

.

А. А.

,

Ране

,

И. П.

,

Упасани

,

К. С.

,

Бхосале

,

Ю. П.

, а также

Гаванде

,

Ш.

,

2017

, “

Экспериментальное исследование влияния впрыска воды в двигатель внутреннего сгорания

»,

IOSR J. Mech. Гражданский англ.

,

17

(

10

), с.0003

21.

Гете

,

Ф.

,

де ла

,

С.

,

Гарсия

,

М.

, а также

Бурдет

,

А.

,

2009

, “

Рециркуляция дымовых газов в газовой турбине: исследование реактивности сгорания и выбросов NOX

»,

ASME

Бумага № GT2009-59221.10.1115/GT2009-59221

22.

Бахтиари

,

Ф.

, а также

Шиффер

,

Х.-П.

,

2019

, “

Численный подход к моделированию переходного взаимодействия перспективных концепций камеры сгорания и традиционных турбин высокого давления

»,

Пропул. Мощность Рез.

,

8

(

1

), pp.

1

12

.10.1016/j.jppr.2019.01.008

23.

De Almeida

,

В.Б.К.

, а также

Пейч

,

Д.

,

2018

, “

Оценка аэроупругости высоконагруженного компрессора высокого давления, подвергающегося воздействию возмущений при повышении давления при сгорании

»,

J. Global Power Propul. соц.

,

2

, с.

F72OUU

.