Французы начали испытывать авиадвигатель с открытым винтовентилятором. Двигатель с открытым ротором

Как сделать самолеты еще менее прожорливыми?

Реактивная гражданская авиация, во многом определившая облик современного мира, по-прежнему остается источником озабоченности для экологов и поднимает ряд проблем перед авиакомпаниями и авиапромышленностью

Олег Макаров

24 февраля 2010 12:23

Новое, более «зеленое» поколение лайнеров должно потреблять меньше топлива, производить меньше вредных выбросов и меньше шума — с этим согласны все. Однако достичь всех этих целей одновременно крайне непросто.

Стандартом современной гражданской авиации являются турбовентиляторные двигатели. По сути это разновидность двухконтурного турбореактивного двигателя, общий принцип работы которого достаточно прост. При полете самолета набегающий воздух всасывается внутрь двигателя компрессором низкого давления (имеющего привод от вала турбины). Далее часть воздуха направляется внутрь двигателя и участвует как окислитель в сжигании топлива, а другая часть идет в обход камеры сгорания и вырывается назад через сопло, создавая реактивную тягу.

Реактивную тягу также создает струя раскаленных газов, выходящая из сопла двигателя. Отношение объемов воздуха, прокачиваемых через внешний контур и через камеру сгорания, называется «степенью двухконтурности». Двигатели, у которых степень двухконтурности высока и составляет от 2 до 10, называют турбовентиляторными, а имеющее сравнительно большой диаметр первое колесо компрессора низкого давления — вентилятором.

Новый взгляд

Пока «винтовентиляторы» нового поколения находятся на ранних стадиях проектирования, интерес к ним растет и появляются первые эскизы самолетов, которые будут сконструированы специально под этот тип двигателя. На картинке показан проект Королевского британского общества аэронавтики с двумя двигателями, оснащенными винтами толкающего типа. Год назад авиаконцерн Airbus запатентовал концепцию самолета «с пониженным вредным воздействием на окружающую среду». Эскизы представлены для одно- и двухмоторного вариантов, причем в тексте специально указано, что предпочтение будет отдано двигателям с открытым ротором. Силовые установки будут поставлены над задней частью фюзеляжа (примерно как в британском проекте) на специальную защитную плиту. Она послужит заслоном для шума винтов. На картинке — компьютерная модель винтовентиляторного двигателя с открытым ротором, который разрабатывается альянсом NASA, General Electric и SAFRAN.

Преимущества турбовентиляторного двигателя также хорошо известны. Во‑первых, если б? льшая часть реактивной тяги создается продуваемым воздухом, а не реактивными газами, повышается топливная эффективность, а значит, экономичность и экологичность всей силовой установки. Во‑вторых, на выходе из сопла (или сопл) холодный воздух смешивается с горячими газами, снижая общее давление смеси. Это делает двигатель менее шумным.

Но совершенству нет предела, и как только цены на нефть, а значит, и на авиационный керосин начинают расти, авиаперевозчики и авиаконструкторы сразу задумываются о том, как бы сделать самолеты еще менее прожорливыми.

Пусть жжет и дует

Одно из направлений поисков — повышение термоэффективности двигателей, то есть увеличение КПД за счет роста температуры и давления в камере сгорания и сопле. Естественный барьер на этом пути — прочность и термоустойчивость конструкционных материалов, из которых делают лопатки турбин, стенки камеры сгорания и сопла, так что прорыв здесь возможен прежде всего благодаря прогрессу в области создания материалов с более оптимальными свойствами.

Другое направление — повышение КПД, а значит, и экономичности двигателя путем увеличения степени двухконтурности. Если на килограмм сожженного топлива мы сможем продуть через двигатель еще больше воздуха, создающего реактивную тягу, но не принимающего участия в сжигании керосина, можно нарастить мощность силовой установки, не увеличивая расход топлива. Или уменьшить расход топлива, сохраняя прежнюю тягу.

Лежащее как бы на поверхности решение — увеличение диаметра вентилятора — имеет серьезные «но». Большой вентилятор повлечет за собой увеличение размера и веса мотогондолы, и тут о себе во весь голос заявят два главных врага авиаконструктора — вес и лобовое сопротивление. На преодоление этих двух факторов потребуется дополнительная мощность двигателя, и может получиться так, что весь экономический эффект от роста степени двухконтурности сойдет на нет. О том, как справиться с этой проблемой, конструкторы думают уже несколько десятилетий.

Вентилятор — на свободу!

В середине 1980-х в небе над калифорнийской пустыней Мохаве можно было видеть очень странный летательный аппарат. Вернее, сам аппарат имел знакомые очертания пассажирского лайнера MD-80, вот только один из его двигателей был обычным «турбовентилятором», а другой имел на заднем конце двухрядный винт. Разумеется, никто бы не пустил такой гибрид в рейс, и над пустыней взлетала и садилась всего лишь летающая лаборатория MD-81, на которой испытывался двигатель GE-36 типа Ultra High Bypass (UHB, ультравысокая двухконтурность), произведенный корпорацией General Electric. Другое название силовой установки — Unducted Fan (UDF, «вентилятор без обтекателя»). Собственно, этим о конструкции двигателя все сказано. Для радикального повышения степени двухконтурности вентилятор значительно увеличили в диаметре, при этом ради снижения веса и лобового сопротивления с него сняли кольцевой обтекатель.

Нетрудно заметить, что в этом случае вентилятор фактически становится воздушным винтом (в случае с UDF- толкающим), а двигатель, который на Западе называют propfan, а в нашей литературе винтовентиляторным, обнаруживает родство со старым добрым турбовинтовым мотором.

В турбовентиляторном двигателе PW 1000G компании Pratt&Whitney для оптимизации скоростей вала турбины низкого давления и вентилятора увеличенного диаметра применяется планетарный редуктор. PW 1000G представляет еще одно направление современной конструкторской мысли, нацеленное на усовершенствование турбовентиляторных двигателей. К продуктам Pratt&Whitney серии Pure Power («чистая энергия») уже проявили интерес японская корпорация Mitsubushi и канадский концерн Bombardier. Недавно корпорация «Иркут» официально объявила о том, что двигатель PW 100G принят в качестве одного из вариантов силовой установки для перспективного российского среднемагистрального лайнера MC-21.

То, что турбовинтовые двигатели экономичнее турбореактивных, было известно и ранее. В гражданской авиации от них почти повсеместно отказались лишь по двум причинам. Первая — высокий уровень шума, создаваемого винтом. Вторая — скоростные ограничения. Дело в том, что при увеличении скорости вращения винта до такого значения, при котором концы лопастей приближаются к скорости звука, эффективность винта резко падает и дальнейшее повышение числа оборотов не дает адекватного прироста тяги. Таким образом, скоростной барьер турбовинтовых самолетов — примерно 650−700 км/ч.

UDF компании GE-36 как раз имел задачу преодоления скоростных ограничений для винтовых моторов, что позволило бы ему на равных конкурировать с турбовентиляторными двигателями. Этому способствовали, во‑первых, саблевидные лопасти винта — такая форма позволяет справляться с возникающим при сверхзвуковом движении кончиков лопастей «волновым кризисом». Кроме того, в конструкции был применен биротативный винт (он же вентилятор). Это означало, что пропеллер состоял из двух рабочих колес (по восемь лопастей на каждом), вращавшихся в противоположные стороны. Биротативная схема значительно повышает эффективность винта — масса отбрасываемого назад воздуха увеличивается и соответственно растет тяга. Испытания показали, что двигатель новой конструкции по показателям топливной эффективности может на 30−35% превзойти «турбовентиляторы».

www.popmech.ru

Турбина всему голова

Существующие сегодня реактивные двигатели уже не считаются экономичными и удобными для использования и обслуживания, и несколько мировых компаний уже приступили к разработке новых типов силовых установок. Они должны стать легче, экономичнее и мощнее существующих сегодня двигателей пассажирских лайнеров.

Фактически отцом современных двигателей, устанавливаемых на транспортные и пассажирские самолеты, является советский конструктор Архип Люлька. В 1941 году он получил патент на изобретение турбореактивного двухконтурного двигателя, однако из-за Великой Отечественной войны построить прототип установки не успел. Первый двигатель такого типа в 1943 году испытали в Германии. От обычных реактивных двигателей, разработка которых началась чуть раньше, новые силовые установки отличались течением воздушных потоков по двум контурам.

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

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

K. Aainsqatsi / wikipedia.org

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

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

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

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

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

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

Турбовентиляторный реактивный двигатель на самолете Boeing 777-300

Boeing

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

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

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором

Hamilton Sundstrand Corporation

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

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

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

Схема турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с закапотированным ротором

avia-simply.ru

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

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

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

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

Д-27

green-stone13.livejournal.com

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

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

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

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

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

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

Василий Сычёв

nplus1.ru

Французы презентуют реактивный двигатель с «открытым ротором»

#космическая отрасль(105)

#Наука в 2017 году(87)

#Космос(81)

#NASA(80)

#Росатом(80)

#Атомная энергетика(76)

#США(74)

#Медицина(73)

#альтернативная энергетика(59)

#Китай(58)

#Астрономия(57)

#Физика(53)

#Биология(53)

#Роскосмос(50)

#ядерная энергетика(43)

#робототехника(38)

#МГУ(36)

#Ростех(35)

#Биотехнологии(31)

#ядерная безопасность(29)

#экология(28)

#Видеореактор(28)

#СО РАН(27)

#Климат(27)

#ТГУ(25)

#ТПУ(25)

#Химия(24)

#Марс(24)

#Генетика(24)

#2 сезон(24)

#Будущее(22)

#НИЯУ МИФИ(22)

#Япония(22)

#Роботы(22)

#искусственный интеллект(21)

#Палеонтология(21)

#История атомной отрасли(21)

#МФТИ(20)

#История науки(20)

#Космонавтика(19)

#биоинженерия(19)

#Археология(18)

#Геология(17)

#Эволюция(17)

#Нейронауки(17)

#Мозг(17)

#Фантастика(17)

#НГУ(16)

#Индия(16)

#Энергетика(15)

#солнечная энергетика(15)

#ДВФУ(15)

#авиационная отрасль(15)

#Страна Росатом(15)

#История(15)

#Росэнергоатом(15)

#психология(15)

#микроэлектроника(14)

#Экзопланеты(14)

#Материалы(14)

#Арктика(14)

#Солнечная система(14)

#MIT(14)

#Украина(14)

#Ядерная физика(14)

#ТВЭЛ(13)

#Россия(13)

#Ядерные реакторы(13)

#Образование(13)

#ОПК(13)

#Луна(12)

#Динозавры(12)

#ДНК(12)

#Нанотехнологии(12)

#Кино(12)

#Математика(11)

#Франция(11)

#СФУ(11)

#Наука в 2016 году(11)

#ESA(11)

#Германия(11)

#Животные(11)

#SpaceX(11)

#РАН(10)

#Великобритания(10)

#Westinghouse(10)

#ASE(10)

#Микробиология(10)

#Спутники(10)

#Антарктида(10)

#Атомэнергомаш(9)

#Вода(9)

#Астрофизика(9)

#Гарвардский университет(9)

#Пионеры космоса(9)

#НФ-сериалы(9)

#Африка(9)

#Иран(9)

#DARPA(8)

#транспорт(8)

#Казахстан(8)

#ТюмГУ(8)

#Ядерная медицина(8)

reactor.space

Испытания двигателя с открытым ротором начнутся в 2016 году

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

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

Схема открытого ротора, которая предполагает два незакрытых вентилятора, вращающихся в противоположных направлениях, вызывает интерес авиастроителей, поскольку предлагает увеличение тягового КПД двигателя по сравнению с сегодняшними турбовентиляторными двигателями. Однако ранее попытки разработать двигатель по этой технологии упирались в слишком высокий уровень шума, поскольку нет кожуха, смягчающего шум, производимый вентиляторами. В течение нескольких лет конструкторы экспериментировали с расстоянием между вентиляторами, количеством лопаток и их профилем, а также расположением двигателя (на крыле или на хвосте самолета).

Во время конференции в Лондоне Паркер рассказал об успехах Rolls-Royce в создании двигателя с открытым ротором. «Схема открытого ротора может быть реализована в двух видах: первый — толкающий, расположенный в хвостовой части самолета. Над такой схемой мы работаем совместно с Airbus. У нее есть определенные преимущества, прежде всего в отношении шума в салоне, но есть и сложности, касающиеся установки двигателя и центровки самолета».

Альтернатива — традиционное расположение тянущих винтов под крылом. «Однако речь идет о роторах, диаметр которых, возможно, приближается к 4 м, поэтому либо потребуется невероятно высокое и тяжелое шасси, либо высокое расположение крыла. Впрочем, здесь есть некоторое дополнительное преимущество: если удастся расположить двигатели как можно ближе к крылу, то они будут ускорять поток над ним и таким образом увеличивать подъемную силу», — продолжает Паркер.

В будущем открытые роторы могут устанавливаться на самолеты типа «летающее крыло». В таких конструкциях, отмечает он, двигатели могут располагаться таким образом, чтобы фюзеляж-крыло экранировал шум двигателей от земли.

По словам Паркера, самой большой сложностью в разработке схемы открытого ротора являются не технологии, а общественное мнение и требование по снижению шума. «Шум — слишком эмоционально нагруженный фактор. Для обывателей шум представляет бóльшую проблему, чем выбросы оксида азота или углекислого газа. Хотя если говорить о долгосрочной перспективе сохранения планеты, то все должно быть наоборот».

Источник: http://www.ato.ru/

avia.biz.ua

Французы начали испытывать авиадвигатель с открытым винтовентилятором

Open Rotor

Safran

Французская компания Safran приступила к испытаниям нового турбовинтовентиляторного реактивного двигателя с открытым винтовентилятором, разрабатываемого в рамках проекта Open Rotor. Как сообщает Defense Aerospace, проверки силовой установки проводятся с мая 2017 года, однако объявить об этом компания решила только сейчас.

Сегодня некоторые авиационные разработчики занимаются поиском новых технологий и технических решений, которые позволят сделать пассажирские самолеты экономичнее, а авиаперевозки — дешевле. Одним из способов сделать самолеты экономичными рассматривается создание новых авиационных двигателей или существенная доработка уже существующих.

Испытания нового авиадвигателя проекта Open Rotor проводятся Safran на предприятии во французском Истре. Подробности проверок пока не раскрываются, кроме того, что они проходят успешно. Разработка Open Rotor ведется с 2008 года, а сборкой первого прототипа силовой установки Safran занималась с ноября 2015 года.

После завершения наземных испытаний новый авиадвигатель установят на специальном подвесе в хвостовой части опытового лайнера Airbus 340 для летных испытаний. Параметры перспективной силовой установки разработчики сравнивают с распространенными CFM56. Ожидается, что выбросы углекислого газа двигателя с открытым ротором будут на 30 процентов меньше, чем у CFM56.

Прототип новой силовой установки собран на базе газогенератора турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой M88. Такие силовые установки используются на истребителях Rafale. С вала, раскручиваемого турбиной двигателя, через редуктор будет приводится открытый винтовентилятор с роторами диаметром около 420 сантиметров.

Лопатки вентилятора могут изменять угол атаки. Частота вращения винтовентилятора составляет около 800 оборотов в минуту. Для сравнения скорость вращения вентилятора двигателя CFM56 составляет 5200 оборотов в минуту в режиме полной мощности. Двигатель с открытым вентилятором, разрабатываемый Safran, сможет развивать тягу в 111 килоньютонов.

Сегодня серийно во всем мире серийно выпускается пока только один турбовинтовентиляторный реактивный двигатель с открытым винтовентилятором — Д-27. Эта силовая установка была разработана Запорожским машиностроительным конструкторским бюро «Прогресс». Д-27 сегодня используется на перспективном украинском военно-транспортном самолете Ан-70.

У этой силовой установки поток воздуха создаётся двумя соосными многолопастными саблевидными винтами. Они приводятся в движение от свободной четырехступенчатой турбины через редуктор.

Василий Сычёв

nplus1.ru

Испытания двигателя с открытым ротором начнутся в 2016 году - Экономика и финансы - Новости

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

Во время конференции в Лондоне Паркер рассказал об успехах Rolls-Royce в создании двигателя с открытым ротором. "Схема открытого ротора может быть реализована в двух видах: первый — толкающий, расположенный в хвостовой части самолета. Над такой схемой мы работаем совместно с Airbus. У нее есть определенные преимущества, прежде всего в отношении шума, но есть и сложности, касающиеся установки двигателя и центровки самолета".

Альтернатива — традиционное расположение тянущих винтов под крылом. "Однако речь идет о роторах, диаметр которых, возможно, приближается к 4 м, поэтому либо потребуется невероятно высокое и тяжелое шасси, либо высокое расположение крыла. Впрочем, здесь есть некоторое дополнительное преимущество: если удастся расположить двигатели как можно ближе к крылу, то они будут ускорять поток над ним и таким образом увеличивать подъемную силу", — продолжает Паркер.

В будущем открытые роторы могут устанавливаться на самолеты типа "летающее крыло". В таких конструкциях, отмечает он, двигатели могут располагаться таким образом, чтобы фюзеляж-крыло экранировал шум двигателей от земли.

По словам Паркера, самой большой сложностью в разработке схемы открытого ротора являются не технологии, а общественное мнение и требование по снижению шума. "Шум — слишком эмоционально нагруженный фактор. Для обывателей шум представляет бóльшую проблему, чем выбросы оксида азота или углекислого газа. Хотя если говорить о долгосрочной перспективе сохранения планеты, то все должно быть наоборот".

Источник: ATO.ru

airspot.ru

Двигатель с открытым ротором создают для самолетов типа «летающее крыло»

editoraviads Новости | 17.01.2015

Двигатель с открытым ротором создают для самолетов типа «летающее крыло»

На аэрокосмической конференции в Лондоне, которую организовал Институт машиностроения, состоялся доклад Рика Паркера, директора по НИОКР Rolls-Royce. Он был посвящен выполнению программы создания двигателя с открытым ротором. Ход разработки проекта показал, что открытый ротор имеет немалые перспективы. Двигателестроители взялись за разработку открытого спаренного вентилятора с противовращением в рамках технологической инициативы Clean Sky. Она была создана Европейской комиссией в феврале 2008 года. Программа рассчитана на 7 лет, ее цель – исследовательская работа для сохранения экологически чистого воздушного пространства. Новое поколение летательных аппаратов должно менее разрушительно воздействовать на окружающую среду.

По сообщению Рика Паркера, в 2016 году пройдут испытания двигателя с открытым ротором, а в 2019 году начнутся испытания летательных аппаратов с такими двигателями. Разработчики рассчитывают, что им удастся создать открытый ротор, который сможет работать намного тише, чем двигатели современного поколения самолетов. Предполагается, что удастся снизить уровень шума на 13 дБ, если сравнивать с самолетом A320.

Авиастроители проявляют высокую заинтересованность в открытом роторе в связи с тем, что использование открытого ротора увеличивает тяговый КПД двигателя в сравнении с турбовентиляторными двигателями. Схема открытого ротора включает два вентилятора, которые вращаются в противоположных направлениях. Преградой для развития технологии стал высокий уровень шума из-за отсутствия кожуха для смягчения шума, производимый вентиляторами. Несколько лет разработчики пытались решить эту проблему. В докладе Рика Паркера представлена информация о достижениях Rolls-Royce. Компания работает в двух направлениях. Одно реализует открытый ротор как толкающий и расположенный в хвостовой части самолета. Такая схема имеет преимущества по снижению уровня шума в самолете. Разработка ведется совместно с Airbus. Второе направление использует традиционное расположение тянущих винтов под крылом. Пока такая схема предполагает высокое и тяжелое шасси или высокое расположение крыла, так как диаметр роторов достигает 4 м.

По словам Рика Паркера, в перспективе открытые роторы будут использовать на самолетах типа «летающее крыло» Их расположат так, что фюзеляж-крыло будет экранировать шум двигателей от земли.

Нет тегов

511 Всего4Сегодня

aviads.ru