Двигатели будущего для летательных аппаратов: Авиадвигатели будущего. Гибридная силовая установка

Содержание

Авиадвигатели будущего. Гибридная силовая установка — новый путь для авиации

Основные производители авиационных двигателей в настоящее время уделяют повышенное внимание созданию гибридных силовых установок (ГСУ), в составе которых комбинируется тепловой двигатель (поршневой или газотурбинный) и электрический мотор. Данная комбинация позволяет существенно повысить топливную эффективность летательного аппарата, снизить вредные выбросы и повысить экономичность эксплуатации.

Объединенная двигателестроительная корпорация (ОДК, входит в госкорпорацию «Ростех»), являясь одним из крупнейших мировых игроков на рынке авиадвигателей, также уделяет существенное внимание развитию ГСУ. Макет гибридной силовой установки для авиации впервые представлен на Международном авиационно-космическом салоне — МАКС-2021.

Гибридный подход

Развитие ГСУ и их интеграция в состав летательных аппаратов различного назначения является одной из наиболее актуальных тенденций развития рынка авиадвигателей: комбинация ГТД и электрического мотора позволяет частично решить основные проблемы современной авиации. Мировой опыт показывает, что практически все крупные производители силовых установок для авиации в той или иной степени ведут работы по созданию ГСУ. В частности, американская компания Pratt & Whitney в середине июля 2021 года заручилась поддержкой правительства Канады для совершения первого полета турбовинтового гибридного авиадвигателя: ожидается, что он позволит существенно снизить вредные выбросы в атмосферу. Одновременно предполагается существенная экономия топлива, которая в случае интеграции ГСУ на региональные турбовинтовые пассажирские и транспортные самолеты может составить до 30%.

Справка

Гибридная силовая установка (ГСУ) представляет собой симбиоз теплового и электрического двигателя. В качестве теплового используется поршневой или газотурбинный. В авиационной ГСУ электрическая часть подключается на взлете и посадке летательного аппарата, в то время как основная часть полета происходит за счет только тепловой машины. ГСУ считается одним из наиболее перспективных направлений развития современного двигателестроения. «Электрификация силовых установок действительно открывает новые возможности для авиации. И не только в части экологических требований, о которых сейчас так много говорят. В перспективе использование ГСУ может повысить надежность и функциональность платформ с однодвигательными компоновками, надежность и скорость вертолетов, для пассажирской авиации решить проблему шума в населенных пунктах, где небольшие взлетно-посадочные полосы расположены в черте города, и улучшить взлетно-посадочные характеристики», — сообщил ранее в интервью ТАСС заместитель генерального директора ОДК по стратегии Михаил Ремизов.

Американская корпорация United Technologies Corporation (UTC) также ведет разработки в сфере гибридных авиадвигателей и их установки на различные летательные аппараты. В частности, корпорация представила «проект 804» — демонстратор легкого турбовинтового самолета Dash 8 канадской компании Bombardier, у которого вместо одного из двигателей установлена ГСУ мощностью 2 МВт. В настоящее время образец проходит ряд испытаний. Примечательно, что наиболее важной заявленной целью «проекта 804» является снижение расходов топлива и повышение экономической эффективности перевозок. По данным компании, самолет, оснащенный ГСУ, позволит перевозить от 30 до 50 пассажиров на дистанции от 200 до 250 морских миль (370–463 км) и совершать полет в течение одного часа.

ОДК на рынке гибридных силовых установок

Проект по созданию демонстратора отечественной ГСУ, предназначенной для летательных аппаратов, был инициирован ОДК в августе 2020 года, головным исполнителем и разработчиком было определено АО «ОДК-Климов» (входит в ОДК госкорпорации «Ростех»). Демонстратор гибридной установки последовательной схемы мощностью 500 кВт (680 л.с.) будет создан на базе двигателя ВК-650В. В ходе МАКС-2021 корпорация представила макет отечественной ГСУ на базе легкого беспилотного летательного аппарата (БЛА).

Турбовальный двигатель ГСУ

Как сообщили ТАСС в ОДК, ожидается, что начало испытаний демонстратора пройдет уже в ближайшее время. «Начало испытаний запланировано на середину 2022 года, а второй этап по созданию демонстратора ГСУ планируется завершить в 2024 году», — проинформировали в корпорации.

Опытно-конструкторская работа по созданию силовой установки запланирована на 2024–2028 годы, а в настоящий момент определяется летательный аппарат, на который будет устанавливаться ГСУ. «Рассматривается несколько типов беспилотных летательных аппаратов, в том числе двойного применения. Подготовка к серийному производству ГСУ будет инициирована в 2025 году, а запуск серийного производства — в 2029 году», — сообщил ТАСС заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов» Михаил Шемет.

Применение ГСУ позволит повысить топливную эффективность и безопасность полетов, снизить вредные выбросы, увеличить тяговооруженность летательного аппарата, обеспечить возможность быстрого форсирования мощности за счет электрической части, а также увеличить ресурс и надежности силовой установки. Как ожидается, отечественная разработка не будет уступать иностранным аналогам.

Основные параметры разрабатываемых иностранных ГСУ не предаются широкой огласке, так как работы находятся в активной фазе разработки, поэтому конкретные сравнения затруднительны. Тем не менее следует отметить высокие заложенные значения удельных параметров электрических элементов ГСУ относительно мирового уровня — электрических машин, блоков силовой электроники, химических источников тока

Михаил Шемет

заместитель директора программы перспективных двигателей «ОДК-Климов»

В настоящий момент в качестве газотурбинного привода гибридного авиамотора выбран перспективный двигатель ВК-650В.

ГСУ как драйвер развития новых технологий

Разработка ГСУ позволит дать существенный скачок развитию технологий в области электрических машин, химических источников энергии и силовой электроники с высокой удельной мощностью и низкими массогабаритными показателями. Одновременно проводятся работы в смежных отраслях — в частности, в настоящее время изучается возможность применения биотоплива для ГТД — это радикально сократит уровень вредных выбросов. «Данные разработки ведутся, но в настоящий момент научно-исследовательская работа ОДК не сконцентрирована на этой задаче», — сообщили ТАСС в корпорации.

Проводятся исследования и по созданию полностью электрических двигателей для авиации. «Создание полностью электрических силовых установок является перспективным направлением — в РФ и мире ведутся работы по их разработке», — отметили в ОДК.

Как проинформировали в корпорации, коммерциализация ГСУ в ближайшей перспективе будет ограничена мощностью 1–1,5 МВт. Вместе с тем развитие технологий позволит в средней перспективе создавать установки мощностью до 3 МВт для региональных и транспортных летательных аппаратов.

Блок силовой электроники ГСУ

Полученный научно-технический задел в области гибридных технологий может быть использован не только для отрасли авиадвигателестроения, но и автопрома, морского и железнодорожного транспорта, а также электромашиностроения, электроники и источников тока.

Гибридная установка может применяться в качестве двигателя и для военной техники. «ГСУ позволяет повысить тяговооруженность и маневренность летательного аппарата за счет дополнительной мощности от электрической части. Появляется возможность создавать летательный аппарат с новыми архитектурами», — подчеркнул Шемет.

Гибридные двигатели для морской техники

ОДК уделяет внимание применению технологий ГСУ и в других сферах. В частности, ведется создание такой установки для различной морской техники. «Одной из целей текущей научно-исследовательской работы является создание демонстратора ГСУ морского применения мощностью 200–250 кВт (270–340 л.с.). Потенциальными объектами применения второго создаваемого демонстратора могут быть скоростные маломерные суда различного назначения, в том числе разъездные суда, спасательные и патрульные катера и другие объекты. Кроме того, полученный научно-технический задел будет использован для создания ГСУ судов большей размерности», — проинформировали в ОДК.

Двигатели будущего для авиации

Новости
Техника авиационная

Специалисты ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова» рассказали о экологичных и тихих двигателях для авиации будущего.

Согласно Государственной программе Российской Федерации по развитию авиационной промышленности на 2013-2025 годы, отечественная авиация в ближайшей перспективе должна пойти в рост на мировом рынке. При этом условием ее выхода на рынок становится соответствие жестким международным экологическим стандартам ИКАО по эмиссии вредных веществ и авиационному шуму.

Как при помощи перспективных инженерных решений сделать авиадвигатель более эффективным и менее шумным на VI Открытой всероссийской конференции по аэроакустике, организованной ФГУП «ЦАГИ», рассказали специалисты Центрального института авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского).

— Разработка новых конкурентоспособных двигателей — затратный и длительный процесс, — отметил на пленарном заседании начальник отдела ЦИАМ Анатолий Полев. Он рассказал о формировании облика двигателей магистральных пассажирских самолетов 2030-х годов, отметив, что срок разработки новых технологий в авиадвигателестроении — 10-16 лет, а их освоение и внедрение в летательные аппараты — еще столько же.

Сотрудники ЦИАМ прогнозируют снижение удельного расхода топлива на крейсерском режиме полета на 20-30% по сравнению с двигателями 2000-х годов. При этом необходимо обеспечить существенное улучшение экологических показателей, а также увеличение ресурса основных деталей в «горячих» и «холодных» частях авиадвигателя.

Экологическая эффективность двигателей — одно из приоритетных направлений исследований ЦИАМ.
В Институте разрабатываются технологические решения, которые позволят не только современным, но и перспективным самолетам стать менее шумными. Например, шевронные сопла для снижения шума выхлопной струи двигателя. Результаты работы и были представлены на конференции.

— Шевронные сопла снижают шум струи на величину порядка двух децибел, — отметили в ЦИАМ. — В двигателях с умеренной степенью двухконтурности, где струя является одним из основных источников шума, шевроны снижают общий шум самолета на местности.

В рамках разработки перспективного отечественного сверхзвукового пассажирского самолета специалисты ЦИАМ исследуют подходы к снижению его шума. Один из возможных вариантов — управление тягой силовой установки.
Акустическую эффективность можно обеспечить за счет специальных программ управления тягой двигателя при взлете и посадке.

— При малошумном управлении взлетной тягой обеспечивается максимальное снижение скорости выхлопной струи благодаря поддержанию максимального расхода воздуха, — пояснили исследователи. — Это дополнительно снижает скорость струи и уменьшает уровень шума.

Наряду с возможностями оптимизации традиционных технологий, в ЦИАМ исследуются и прорывные решения для авиации, нетрадиционные конструктивно-компоновочные схемы, глубоко интегрированные с элементами планера. Один из примеров — гибридные силовые установки, где привод вентиляторов осуществляется одновременно от турбин и электродвигателей.

О ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова»

ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова» – единственная в стране научно-исследовательская организация, осуществляющая комплексные научные исследования и научное сопровождение разработок в области авиадвигателестроения – от фундаментальных исследований физических процессов до совместной работы с ОКБпо созданию, доводке и сертификации новых двигателей, в том числе наземных газотурбинных установок. Все отечественные авиационные двигатели создавались при непосредственном участии института и проходили доводку на его стендах.

Сектор «Пресс-служба», отдела по связям с общественностью ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова», тел.: +7 (495) 362-55-25.

Дополнительная информация о ФГУП «ЦИАМ им. П. И. Баранова»

Трактор АMKODOR 5450AG

ОАО «АМКОДОР» предлагает колёсные тракторы АMKODOR 5450AG предназначены для выполнения энергоемких сельскохозяйственных работ.
Далее

Складские стеллажи

Компания Constructor предлагает решения для хранения мелкоштучных деталей, длинномерных и большегрузных товаров, охлажденной продукции и др.
Далее

Constructor

Компания Constructor (ООО «КОНСТРАКТОР РУС») является ведущим мировым поставщиком решений для складской логистики и широко представлена в странах Северной Европы.
Далее

РМ Рейл

Компания РМ Рейл — интегрированный производитель грузового подвижного состава в России, крупнейший по объемам выпуска продукции и доле специализированного парка.
Далее

Это авиадвигатели будущего?

Четыре ведущих производителя двигателей используют разные подходы, но все они работают над созданием новых моделей, которые сжигают меньше топлива.

Началась гонка за разработку двигателя будущего. Из-за ужесточения стандартов выбросов, повышенного внимания к воздействию авиации на окружающую среду и изменения взглядов на авиаперевозки на авиационную отрасль оказывается давление с целью обезуглероживания ее операций. А поскольку двигатели являются самой важной и самой дорогой частью самолета, разработки двигателей будут определять экологический переход отрасли.

Чтобы получить представление о том, как может выглядеть авиационный двигатель будущего, мы взглянули на то, что четыре крупнейших производителя приготовили для турбовентиляторных и турбовинтовых двигателей.

CFM International

CFM International, совместное предприятие GE Aviation и Safran, является автором самого продаваемого авиационного двигателя всех времен CFM56, который был описан как «доминирующий узкофюзеляжный двигатель будущего». , прыжок.

В то время как оба этих семейства двигателей обеспечивают лучшую топливную экономичность и выбросы углерода по сравнению с тем, что было до них, их потенциальный преемник рекламируется как «будущее полетов».

В июне 2021 года CFM объявила о своей новой программе RISE (Революционные инновации для устойчивых двигателей), в рамках которой, по словам компании, к середине 2030-х годов будет произведен двигатель CFM следующего поколения. Программа направлена на сокращение потребления топлива и выбросов углерода более чем на 20 процентов, а также на 100 процентов совместимость как с устойчивым авиационным топливом (SAF), так и с водородом.

В видео, анонсирующем программу, генеральный директор Safran Оливье Андриес пообещал, что это предприятие окажется «настоящим переломным моментом, [который] напишет новую главу в авиационных технологиях».

Центральное место в программе RISE занимает первая в своем роде архитектура с открытым вентилятором, которую Дельфин Дижу, исполнительный менеджер CFM RISE по системному проектированию, назвала «самой амбициозной» частью плана и «той, которая даст наибольшая польза».

«Это поможет оптимизировать работу двигателя на каждом участке полета, обеспечивая дальнейшее повышение эффективности и сокращение выбросов», — сказал Дижу.

Пратт энд Уитни

Pratt & Whitney — крупный поставщик двигателей для коммерческих авиалиний, региональных перевозчиков и военных. На коммерческом фронте он, вероятно, наиболее известен благодаря PW1000G, на котором установлены Airbus A220 и семейство A320neo. Существует шесть вариантов PW1000G, которые в совокупности также называются семейством GTF из-за их конструкции с редукторным турбовентиляторным двигателем. ГТФ установлены более чем на 1000 самолетов.

Старший вице-президент компании по разработке и технологиям Джефф Хант сообщил, что Pratt & Whitney инвестировала 10 миллиардов долларов в технологию турбовентиляторных двигателей с редуктором.

«Мы создали то, что я считаю эталонной архитектурой, которая обеспечивает гибкость для адаптации по мере того, как отрасль стремится к согласованию с изменением климата», — сказал Хант Flight Global.

Вентиляторы двигателей GTF вращаются намного медленнее, чем компрессор и турбина, что дает им коэффициент двухконтурности 12:1, самый высокий в отрасли. По данным компании, конструкция турбовентиляторного двигателя с редуктором приводит к «двузначному снижению эффективности использования топлива, шума и выбросов». Pratt & Whitney заявляет, что их двигатели ежегодно становятся примерно на один процент экономичнее.

Выступая на мероприятии, посвященном Дню инвестора материнской компании Raytheon в 2021 году, президент Pratt & Whitney Кристофер Калио сказал, что он рассматривает конструкцию GTF как «архитектуру будущего» и что в настоящее время ведутся работы по еще большему увеличению коэффициента двухконтурности.

Помимо коммерческих турбовентиляторных двигателей, Pratt & Whitney также является крупным поставщиком турбовинтовых двигателей для регионального рынка. В настоящее время компания De Havilland Aircraft из Канады работает над демонстрационным планом гибридно-электрического турбовинтового двигателя. Ожидается, что совместное предприятие на базе Dash 8-100 начнет летные испытания в 2024 году9.0003

Pratt & Whitney заявила, что региональный рынок, вероятно, станет «одним из первых сегментов, которые выиграют от новых технологий с низким уровнем выбросов углерода, таких как полностью электрические, гибридно-электрические и водородные силовые установки», но считает, что достижения, достигнутые в региональных турбовинтовые двигатели в конечном итоге «продолжат приносить пользу и более крупным самолетам».

GE Aviation

В дополнение к популярным двигателям CFM56 и LEAP, которые компания производит в рамках своего партнерства CFM с Safran, GE Aviation также поставляет коммерческим авиакомпаниям ряд других турбовентиляторных двигателей.

Его GE90, пожалуй, наиболее известен тем, что в нем были представлены композитные лопасти вентилятора (позднее он также стал первым двигателем, в котором использовалась 3D-печатная деталь, одобренная FAA). Изогнутый дизайн лезвия даже был показан в Музее современного искусства в Нью-Йорке как «прекрасный пример передовой инженерии, дизайна и красоты». На момент ввода в эксплуатацию в 1995 году GE90 был самым большим в мире реактивным двигателем. GE90 используется в семействе Boeing 777, и в 2020 году его налет превысил 100 миллионов часов9. 0003

Та же технология, что и в GE90, была применена к GEnx, который, по словам компании, «переосмыслил то, что было возможно благодаря новаторским технологиям, которые подняли тягу и эффективность использования топлива на новый уровень». GEnx на 15 процентов более экономичен по топливу, чем его предшественник, и имеет лучшую топливную экономичность в своем классе тяги. Компания заявляет, что это самый быстро продаваемый реактивный двигатель большой тяги в ее истории. GEnx используется в Boeing 787 и 747-8.

Последний двигатель GE Aviation — GE9X, который, по словам компании, является самым экономичным двигателем, который она когда-либо производила. Разработанный для Boeing 777X, двигатель GE9X на десять процентов более экономичен по топливу, чем GE90, и производит меньше выбросов NOx, чем любой другой двигатель GE.

Несмотря на первый запуск 50 лет назад, двигатель CF6 компании GE Aviation до сих пор используется в ряде моделей коммерческих самолетов, включая Airbus A330 и Boeing 747 и 767. Пять вариантов CF6 совершили 115 миллионов полетных циклов.

В дополнение к программе RISE, GE работает над технологией, которую она называет MESTANG (More Electric Systems and Technologies for Aircraft in the Next Generation), чтобы создать больше систем электроснабжения. Другие планы включают разработку более легких материалов и усовершенствованных методов охлаждения, которые еще больше повысят эффективность ее нынешних и будущих двигателей.

Rolls-Royce

Компания Rolls-Royce наиболее известна своими двигателями Trent, семейством турбовентиляторных двигателей с большой степенью двухконтурности, которые используются в самолетах Airbus A330, A330neo и A380, Boeing 777 и 787 и других.

Ранее в этом году британский производитель объявил, что приступил к созданию самого большого в мире реактивного двигателя UltraFan, который, по словам компании, «поможет переосмыслить устойчивые авиаперевозки на десятилетия вперед». Собираемый в настоящее время демонстрационный двигатель UltraFan имеет диаметр вентилятора 140 дюймов (3,5 метра), самый большой в отрасли. Силовой редуктор UltraFan также вошел в историю, достигнув 87 000 лошадиных сил или 64 мегаватт, что является рекордом аэрокосмической отрасли. Демонстратор планируется завершить к концу 2021 года9.0003

«Наш первый демонстрационный образец двигателя, UF001, сейчас собирается, и я очень жду, когда он будет построен и готов к испытаниям», — сказал Крис Чолертон, президент подразделения гражданской аэрокосмической промышленности Rolls-Royce. «Это происходит в то время, когда мир ищет все более экологичные способы путешествовать в мире после COVID 19, и я и вся наша команда очень гордимся тем, что мы являемся частью решения».

Ожидается, что новое семейство двигателей UltraFans поступит в эксплуатацию примерно в 2030 году, и компания заявляет, что ее новое предложение поможет начать переход на экологичное авиационное топливо (SAF). Первый тестовый запуск UltraFan будет проведен на 100% SAF. Текущие стандарты позволяют авиационным двигателям использовать до 50% смеси обычного реактивного топлива и SAF, но авиакомпании используют менее одного процента SAF в своих операциях.

UltraFan будет на 25 процентов более экономичным, чем двигатели Trent первого поколения, и производитель заявил, что его возможная масштабируемая линейка вариантов будет доступна как для узкофюзеляжных, так и для широкофюзеляжных самолетов.

Фото в основной статье: иллюстрация UltraFan от Rolls-Royce самолеты. Выросший в двух кварталах от аэропорта Мидуэй в южной части Чикаго, всегда казалось, что над домом его семьи приземляется реактивный самолет. «В детстве я был очарован авиацией, — говорит он. — Я смотрел, как взлетают и приземлялись самолеты, и представлял себе, что у меня есть возможность путешествовать и познавать мир».

Именно это увлечение помогло определить курс жизни Харпера. Он получил степень инженера в Северо-Западном университете и штате Огайо и получил место в команде GE Aviation, занимающейся проектированием и производством самых передовых в мире коммерческих реактивных двигателей. Увлечение полетами также привело его в Дубай, Объединенные Арабские Эмираты, где он помог авиакомпании Emirates поддерживать свой парк самолетов с использованием технологий GE, и в Сиэтл, где он поддержал усилия Boeing по созданию самолета 777X, оснащенного двигателем GE9.X двигатель, в эксплуатации.

Теперь это привело его к последней главе в его карьере — руководящей роли в команде, заново изобретающей будущее полетов. Он и его коллеги разрабатывают технологию , которая в конечном итоге может привести к созданию двигателя, который будет потреблять на 20 % меньше топлива и производить на 20 % меньше выбросов CO ₂, чем самые эффективные современные реактивные двигатели.

Харпер является менеджером по продукции GE в программе CFM RISE, о которой в понедельник объявили материнские компании CFM GE и Safran Aircraft Engines. Видение программы RISE прекрасно отражено в ее названии: Революционные инновации для экологичных двигателей. «Эта программа развития технологий демонстрирует приверженность GE и Safran достижению амбициозных целей для более устойчивого будущего», — говорит Харпер.

CFM была основана почти 50 лет назад, и партнеры также только что договорились о продлении совместного предприятия до 2050 года. Компания поставила более 35 000 двигателей более чем 600 операторам по всему миру. Этот флот налетал более 1 миллиарда часов двигателей, что эквивалентно 20 полетам к Плутону туда и обратно. «Это самое успешное трансатлантическое совместное предприятие в мире, по крайней мере, в авиации», — говорит Харпер.

Перед Харпером и его коллегами стоит грандиозная задача. Поскольку первые двигатели CFM поступили на вооружение в начале 19В 80-х компания сократила расход топлива и выбросы CO ₂ на 40% по сравнению с двигателями, которые она заменила. Харпер и команда лучших аэрокосмических инженеров мира намерены сократить эти цифры еще на 20 %, что станет самым большим достижением в области обезуглероживания, которого компания когда-либо достигала.

Их амбициозное видение зависит от больших достижений в архитектуре и технологии двигателей. Но команда готова к этому. «Я провожу много времени с Safran, производителями самолетов и авиакомпаниями, — говорит Харпер. — Мы работаем вместе, чтобы определить наше видение, установить наши будущие требования к продукции и приложить усилия для разработки двигателя, который будет наилучшим образом поддерживать будущее полетов, когда мы вижу это. Мы считаем, что область, которая принесет наибольшую пользу и которую мы планируем продемонстрировать в ближайшие годы, — это концепция открытого вентилятора, которая обеспечит очень значительное сжигание топлива и выбросы CO 9 .0090 2 улучшение выбросов».

Вентилятор в передней части этой архитектуры «открыт», потому что, в отличие от других турбовентиляторных двигателей, он не окружен кожухом. Этот открытый вентилятор может помочь значительно повысить эффективность тяги, что является ключевым фактором снижения выбросов и расхода топлива. «Наши самые устойчивые решения — те, которые приносят наибольшую пользу, — требуют архитектуры с открытым вентилятором с точки зрения физики», — говорит Харпер. «Хотя мы изучаем другие потенциальные архитектуры, они не могут обеспечить такой же уровень сжигания топлива и выбросов CO ₂ улучшение выбросов, которого мы могли бы достичь с помощью открытого вентилятора».

Этот вентилятор также является самой впечатляющей особенностью. Команда планирует сделать его из специального углеродного волокна, сплетенного в трех измерениях и залитого смолой. Легкий и прочный материал позволяет инженерам делать большие шаги и создавать роторы диаметром до 13 футов, что, в свою очередь, увеличивает тяговую эффективность и коэффициент двухконтурности.

Запомните этот термин. Коэффициент двухконтурности является чрезвычайно важным числом, которое описывает соотношение между тягой, создаваемой ротором (вентилятором), и тем, сколько энергии требуется для привода ротора. Двигатели CFM выросли с начальной степенью двухконтурности 5: 1 в 1980-х годов на двигатель LEAP с коэффициентом двухконтурности 11:1. Открытый вентилятор может обеспечить степень двухконтурности выше 70:1. «Мы ускоряем воздух, который проходит вокруг двигателя, на меньшую величину, но мы получаем большую выгоду, потому что это гораздо большее количество воздуха», — говорит Харпер.

Интересным образом открытый вентилятор нового поколения будет стоять на плечах другого открытого ротора, который GE при поддержке Safran разработал совместно с НАСА в 1980-х годах. Названный GE36, этот экспериментальный двигатель также имел композитные лопасти вентилятора и даже приводил в движение самолет, который летал в 1988 Авиашоу в Фарнборо.

GE36 добился значительной экономии топлива, но цены на топливо резко упали после нефтяных потрясений предыдущего десятилетия. Тем не менее, технологии, впервые примененные в двигателе, помогли определить курс развития авиации на десятилетия вперед. Его лопасти из углеродного волокна породили линейку реактивных двигателей GE Aviation с большим двухконтуром, которые помогли производителям самолетов создавать эффективные дальнемагистральные самолеты, такие как Boeing 777 и Boeing 787 Dreamliner, которые могли использовать только два двигателя, а не четыре. С 1995 двигатель GE90 для Boeing 777 оставался самым мощным реактивным двигателем в мире, пока в прошлом году его не вытеснил GE9X. «В 80-х люди знали, что открытый ротор — мощная идея, — говорит Харпер, — но тогда мы не были настолько продвинуты в наших возможностях оптимизировать аэродинамику и акустику. Вы должны понимать, что команда, которая тогда работала над этим движком, возможно, имела один мейнфрейм во всем здании».

Харпер говорит, что и GE, и Safran добились «невероятного прогресса с аналитическими и вычислительными инструментами, основанными на результатах испытаний в аэродинамических трубах и полных испытаниях двигателей». Фактически, Safran провела испытания своей конструкции с открытым ротором в 2018 г.

Но создание более крупного вентилятора — не единственный способ повысить эффективность двигателя. Другой подход включает в себя усовершенствование ядра двигателя, в котором находятся компрессор, камера сгорания, турбина и другие компоненты, преобразующие энергию топлива в эффективное вращательное движение.

Команда RISE делает это, используя еще один революционный материал, уже протестированный в двигателе LEAP и GE9X. Этот материал, называемый композитами с керамической матрицей или CMC, в три раза легче стали, но может выдерживать температуры до 2400 градусов по Фаренгейту, что превышает температуру плавления многих передовых металлических суперсплавов. Это повышение температуры улучшает тепловой КПД двигателя. «Нам потребовалось 30 лет, чтобы разработать технологию в GE Research, корпоративных лабораториях GE, и мы первыми внедрили ее в двигатель LEAP», — говорит Тед Инглинг, инженер GE Aviation на пенсии, возглавлявший GE9.X и был менеджером Harper по программе. «Двигатель LEAP является самым быстро продаваемым двигателем в истории CFM: за последние пять лет было поставлено около 4500 таких двигателей. Благодаря этой программе мы теперь знаем, как массово производить детали из этого материала и разрабатывать новые детали, в которых используются его свойства». Запланированный демонстрационный двигатель также будет включать в себя компоненты, напечатанные на 3D-принтере, гибридно-электрические системы, передовые схемы теплопередачи и другие передовые технологии.

Но команда RISE также следит за тем, чтобы производители и операторы самолетов могли в полной мере воспользоваться преимуществами передовых технологий. «У нас есть возможность сделать лучший двигатель для лучшего самолета и наоборот, работая вместе с производителями самолетов над оптимизацией установки и производительности двигателя на самолете», — говорит Харпер. «Я также трачу много времени на с авиакомпаниями и арендодателями, пытающимися понять свои стратегии обновления своего флота в сочетании со своими стратегиями повышения устойчивости и того, как наши будущие продукты могут помочь удовлетворить их потребности как в ближайшей перспективе, так и после 2050 года.