Tezroq, jimroq, tozaroq - yangi samolyot dvigateli

Ma’lum bo‘lishicha, aviatsiyada ko‘p narsani o‘zgartirish uchun yangi pervaneler, futuristik dizaynlar yoki kosmik materiallarni izlash shart emas. Nisbatan oddiy mexanik uzatmadan foydalanish kifoya ...

Bu so'nggi yillardagi eng muhim yangiliklardan biridir. Tishli turbofan dvigatellari (GTF) kompressor va fanning turli tezliklarda aylanishiga imkon beradi. Fan qo'zg'aysan mexanizmi fan mili bilan birga aylanadi, lekin fan motorini past bosimli kompressor va turbinadan ajratib turadi. Fan sekinroq tezlikda aylanadi, kompressor va past bosimli turbinasi esa yuqori tezlikda ishlaydi. Har bir dvigatel moduli optimal samaradorlikda ishlashi mumkin. Taxminan 20 milliard dollarlik 1000 yillik ilmiy-tadqiqot va ilmiy-tadqiqot ishlariga sarflanganidan so'ng, Pratt & Whitney PurePower PW2016G turbofan oilasi bir necha yil oldin ishlagan va XNUMX yildan beri ommaviy ravishda tijorat samolyotlariga kiritilgan.

Zamonaviy turbofan dvigatellari ikki yo'l bilan tortishish hosil qiladi. Birinchidan, kompressorlar va yonish kamerasi uning yadrosida joylashgan. Old tomonda ventilyator mavjud bo'lib, u yadro tomonidan boshqariladigan havoni dvigatel yadrosi atrofidagi aylanma kameralar orqali yo'naltiradi. Bypass nisbati - yadrodan o'tadigan havo miqdorining u orqali o'tadigan havo miqdoriga nisbati. Umuman olganda, yuqori aylanib o'tish nisbati jim, samaraliroq va kuchliroq dvigatellarni anglatadi. An'anaviy turbofan dvigatellari 9 dan 1 gacha aylanib o'tish nisbatiga ega.

Bypass nisbatini oshirish uchun vosita ishlab chiqaruvchilari fan pichoqlarining uzunligini oshirishlari kerak. Biroq, cho'zilganida, pichoqning oxirida olingan aylanish tezligi shunchalik yuqori bo'ladiki, kiruvchi tebranishlar paydo bo'ladi. Tezlikni pasaytirish uchun sizga fan pichoqlari kerak va vites qutisi aynan shu maqsadda. Pratt & Whitney ma'lumotlariga ko'ra, bunday dvigatel 16 foizgacha bo'lishi mumkin. katta yoqilg'i tejamkorligi va 50 foiz. egzoz chiqindilari kamroq va 75 foizni tashkil qiladi. tinch. Yaqinda SWISS va Air Baltic o'zlarining GTF C seriyali reaktiv dvigatellari ishlab chiqaruvchi va'da qilganidan ham kamroq yoqilg'i iste'mol qilishini e'lon qilishdi.

Ishlab chiqarish liniyasida PW1100G-JM dvigateli

TIME jurnali PW1000G dvigatelini 50-yilning 2011 ta eng muhim ixtirolaridan biri va eng ekologik toza oltita ixtirodan biri deb atadi, chunki Pratt & Whitney PurePower mavjud reaktiv dvigatellarga qaraganda tozaroq, jimroq, kuchliroq va kamroq yoqilg‘i sarflaydigan bo‘lishi uchun yaratilgan. 2016-yilda Delta Air Linesning o‘sha paytdagi prezidenti Richard Anderson dvigatelni Boeing Dreamliner kompozit konstruksiyani inqilob qilganidan keyin “birinchi haqiqiy innovatsiya” deb atadi.

Tejamkorlik va chiqindilarni kamaytirish

Tijorat aviatsiya sektori har yili 700 million tonnadan ortiq karbonat angidridni chiqaradi. Garchi bu atigi 2 foizni tashkil etsa ham. global karbonat angidrid emissiyasi, samolyot yoqilg'isi tarkibidagi issiqxona gazlari yuqori balandliklarda chiqarilishi sababli atmosferaga ko'proq ta'sir ko'rsatishi haqida dalillar mavjud.

Yirik dvigatel ishlab chiqaruvchilari yoqilg‘ini tejash va chiqindilarni kamaytirishga intilmoqda. Prattning raqobatchisi CFM International yaqinda o'zining LEAP deb nomlangan ilg'or dvigatelini taqdim etdi, kompaniya rasmiylarining ta'kidlashicha, u boshqa echimlar hisobiga tishli turbofanga o'xshash natijalarni beradi. CFMning ta'kidlashicha, an'anaviy turbofan arxitekturasida xuddi shunday afzalliklarga kuch uzatmasining qo'shimcha og'irligi va tortishishsiz erishish mumkin. LEAP energiya samaradorligini oshirish uchun engil kompozit materiallar va uglerod tolali fan pichoqlarini ishlatadi, bu kompaniya Pratt & Whitney dvigateli bilan solishtirish mumkin.

Bugungi kunga kelib, A320neo uchun Airbus dvigatellariga buyurtmalar CFM va Pratt & Whitney o'rtasida taxminan teng taqsimlangan. Afsuski, oxirgi kompaniya uchun PurePower motorlari foydalanuvchilar uchun muammo tug'dirmoqda. Birinchisi joriy yilda Qatar Airways Airbus A320neo samolyotida GTF dvigatellarining notekis sovishi qayd etilganida paydo bo'ldi. Noto'g'ri sovutish qismlarning deformatsiyasiga va ishqalanishiga olib kelishi mumkin va shu bilan birga parvozlar orasidagi vaqtni oshiradi. Natijada aviakompaniya dvigatellar ekspluatatsiya talablariga javob bermaydi degan xulosaga keldi. Ko'p o'tmay, Hindiston aviatsiya ma'muriyati PurePower GTF dvigatellari bilan jihozlangan 11 ta Airbus A320neo samolyotining parvozlarini to'xtatdi. Economic Times nashrining yozishicha, bu qaror Airbus GTF dvigatelli samolyotning ikki hafta davomida uch marta dvigatelida nosozlik yuz berganidan keyin qabul qilingan. Pratt & Whitney bu qiyinchiliklarni engish osonligini aytib, ularni kamsitadi.

Airbus elektron fan

Samolyot dvigatellari sohasidagi yana bir gigant Rolls-Royce o'zining Power Gearbox-ni ishlab chiqmoqda, bu 2025 yilga kelib katta turbofanlarda yoqilg'i sarfini 25 foizga kamaytiradi. taniqli Trent dvigatellari qatorining eski modellari bilan solishtirganda. Bu, albatta, yangi Pratt & Whitney dizayn tanlovini anglatadi.

Inglizlar boshqa turdagi innovatsiyalar haqida ham o'ylashmoqda. Yaqinda boʻlib oʻtgan Singapur havo koʻrgazmasi chogʻida Rolls-Royce bir-biri bilan muloqot qilish va qoʻllab-quvvatlash tarmogʻi orqali xavfsizroq va samaraliroq boʻlgan aqlli samolyot dvigatellarini ishlab chiqishga qaratilgan IntelligentEngine tashabbusini ishga tushirdi. Dvigatel va xizmat ko'rsatish ekotizimining boshqa qismlari bilan uzluksiz ikki tomonlama aloqani ta'minlash orqali dvigatel muammolarni yuzaga kelishidan oldin hal qila oladi va ish faoliyatini yaxshilashni o'rganadi. Ular, shuningdek, o'z ishlari va boshqa dvigatellar tarixidan o'rganishadi va umuman olganda, ular hatto yo'lda o'zlarini ta'mirlashlari kerak edi.

Drayvga yaxshiroq batareyalar kerak

Yevropa Komissiyasining “Aviation Vision 2050” loyihasi CO chiqindilarini kamaytirishni talab qiladi.₂ 75 foizga, azot oksidi 90 foizga. va shovqin 65 foizga. Mavjud texnologiyalar bilan ularga erishish mumkin emas. Elektr va gibrid-elektr harakat tizimlari hozirgi vaqtda ushbu muammolarni hal qilish uchun eng istiqbolli texnologiyalardan biri sifatida qaralmoqda.

Bozorda ikki o'rindiqli elektr yengil samolyotlar mavjud. To'rt o'rindiqli gibrid-elektromobillar ufqda. NASA prognozlariga ko'ra, 20-yillarning boshlarida ushbu turdagi qisqa masofali to'qqiz o'rinli samolyotlar aviatsiya xizmatlarini kichikroq jamoalarga qaytaradi. Yevropada ham, AQShda ham olimlarning fikricha, 2030-yilga borib sig‘imi 100 o‘ringacha bo‘lgan gibrid-elektr samolyot yaratish mumkin. Biroq, energiyani saqlash sohasida sezilarli yutuqlar talab etiladi.

Hozirgi vaqtda batareyalarning energiya zichligi etarli emas. Biroq, bularning barchasi o'zgarishi mumkin. Tesla rahbari Ilon Maskning aytishicha, akkumulyatorlar kilogrammiga 400 vatt/soat quvvat ishlab chiqarish imkoniyatiga ega bo‘lgach, hujayra quvvatining umumiy og‘irligiga nisbati 0,7-0,8 bo‘lsa, elektr transkontinental avialayner “qiyin muqobil”ga aylanadi. Lityum-ion batareyalar 113 yilda 1994 Vt/soat, 202 yilda 2004 Vt/kg energiya zichligiga erishganligini va hozirda 300 Vt/kg ga yetishi mumkinligini hisobga olsak, kelgusi o'n yil ichida ular 400 Vt/kg darajasiga etadi.

Kitty Hawk elektr ikki o'rindiqli havo taksi loyihasi

Airbus, Rolls-Royce va Siemens yaqinda E-Fan X uchish demonstratorini ishlab chiqish bo'yicha hamkorlik qildilar, bu tijorat samolyotlarining gibrid-elektr harakatlanishida oldinga muhim qadam bo'ladi. E-Fan X gibrid elektr texnologiyasi namoyishi bo'lishi kutilmoqda -Fan X 2020 yilda keng ko'lamli yer sinovi kampaniyasidan so'ng uchadi. Birinchi bosqichda BAe 146 to'rtta dvigateldan birini XNUMX MVt quvvatga ega elektr motoriga almashtiradi. Keyinchalik, tizimning etukligini ko'rsatgandan so'ng, ikkinchi turbinani elektr motoriga almashtirish rejalashtirilgan.

Airbus umumiy integratsiya, shuningdek, gibrid elektr quvvati va akkumulyatorlarni boshqarish arxitekturasi hamda uning parvozlarni boshqarish tizimlari bilan integratsiyalashuvi uchun javobgar bo'ladi. Rolls-Royce gaz turbinali dvigatel, XNUMX megavattlik generator va quvvat elektronikasi uchun javobgar bo'ladi. Rolls-Royce Airbus bilan birgalikda muxlislarni mavjud Siemens nacelle va elektr motoriga moslashtirish ustida ham ish olib boradi. Siemens XNUMX MVt quvvatga ega elektr motorlar va elektron quvvat boshqaruvchisi, shuningdek, invertor, konvertor va quvvat taqsimlash tizimini yetkazib beradi.

Butun dunyodagi ko'plab tadqiqot markazlari elektr samolyotlari ustida ishlamoqda, jumladan, X-57 Maksvellni yaratayotgan NASA. Kitty Hawk elektr ikki oʻrindiqli havo taksi loyihasi va yirik markazlar, kompaniyalar yoki kichik startaplarning koʻplab boshqa tuzilmalari ham ishlab chiqilmoqda.

Yoʻlovchi va yuk tashuvchi samolyotlarning oʻrtacha umr koʻrish muddati mos ravishda 21 va 33 yilni tashkil etishini hisobga olsak, ertaga ishlab chiqariladigan barcha yangi samolyotlar toʻliq elektr boʻlsa ham, qazib olinadigan yoqilgʻida ishlaydigan samolyotlarni bosqichma-bosqich olib tashlash uchun yigirma-uch oʻn yil kerak boʻladi.

Shunday qilib, u tezda ishlamaydi. Shu bilan birga, bioyoqilg'i aviatsiya sohasida atrof-muhitni engillashtirishi mumkin. Ular karbonat angidrid chiqindilarini 36-85 foizga kamaytirishga yordam beradi. Reaktiv dvigatellar uchun bioyoqilg'i aralashmalari 2009 yilda sertifikatlangan bo'lishiga qaramay, aviatsiya sanoati o'zgarishlarni amalga oshirishga shoshilmayapti. Bioyoqilg'i ishlab chiqarishni sanoat darajasiga olib chiqish bilan bog'liq bir nechta texnologik to'siqlar va qiyinchiliklar mavjud, ammo asosiy to'xtatuvchi omil - bu narx - qazib olinadigan yoqilg'i bilan tenglikka erishish uchun yana o'n yil kerak bo'ladi.

Kelajakka qadam qo'ying

Shu bilan birga, laboratoriyalar samolyot dvigatellarining biroz futuristik kontseptsiyalari ustida ishlamoqda. Hozircha, masalan, plazma dvigateli unchalik real ko‘rinmaydi, ammo ilmiy ishlar qiziqarli va foydali narsaga aylanishini inkor etib bo‘lmaydi. Plazma itaruvchilar elektromagnit maydonlarni yaratish uchun elektr energiyasidan foydalanadilar. Ular havo yoki argon kabi gazni siqadi va qo'zg'atadi - issiq, zich, ionlangan holat. Ularning tadqiqotlari endi koinotda sun'iy yo'ldoshlarni (ion tashuvchilar) uchirish g'oyasiga olib keladi. Biroq, Berlin Texnik Universitetidan Berkant Goeksel va uning jamoasi samolyotlarga plazma tirgovichlarini o'rnatmoqchi.

Tadqiqotning maqsadi ham uchish, ham yuqori balandlikdagi parvozlar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan havo reaktiv plazma dvigatelini yaratishdir. Plazma oqimlari odatda gaz ta'minoti zarur bo'lgan vakuum yoki past bosimli atmosferada ishlash uchun mo'ljallangan. Biroq, Göksel jamoasi bir atmosfera bosimida havoda ishlay oladigan qurilmani sinovdan o'tkazdi. "Bizning plazma nozullarimiz sekundiga 20 kilometr tezlikka erisha oladi", deydi Gökkel "Journal of Physics" konferentsiya seriyasida.

Kelajakning gipertovushli avtomobilida SABER dvigateli

Boshlash uchun jamoa uzunligi 80 millimetr bo'lgan miniatyura tirgovichlarini sinovdan o'tkazdi. Kichkina samolyot uchun bu jamoa mumkin deb hisoblagan mingtagacha bo'ladi. Eng katta cheklov, albatta, engil batareyalarning etishmasligi. Olimlar shuningdek, plazma dvigateli ichki yonuv dvigatellari yoki raketalar bilan birlashtiriladigan gibrid samolyotlarni ham ko'rib chiqmoqdalar.

Innovatsion reaktiv dvigatel kontseptsiyalari haqida gapirganda, Reaction Engines Limited tomonidan ishlab chiqilgan SABER (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) ni unutmaylik. Bu atmosferada ham, vakuumda ham ishlaydigan, suyuq vodorodda ishlaydigan dvigatel bo'lishi taxmin qilinmoqda. Parvozning dastlabki bosqichida oksidlovchi atmosfera havosi (odatiy reaktiv dvigatellarda bo'lgani kabi) va 26 km balandlikdan (kema tezligi 5 million yilga etadi) - suyuq kislorod bo'ladi. Raketa rejimiga o'tgandan so'ng u 25 Mach gacha tezlikka erishadi.

Boeingning loyihada ishtirok etgan sarmoyaviy bo‘limi HorizonX hali SABER undan qanday foydalanishi mumkinligi haqida bir qarorga kelmagan, bundan tashqari u “Boeingga tovushdan tez parvoz qilishda yordam berish uchun inqilobiy texnologiyadan foydalanishni” kutmoqda.

RAMJET va scramjet (yonish kamerasiga ega supersonik reaktiv dvigatel) uzoq vaqtdan beri yuqori tezlikdagi aviatsiya muxlislarining og'zida. Hozirgi vaqtda ular asosan harbiy maqsadlarda ishlab chiqilgan. Biroq, aviatsiya tarixi o'rgatganidek, armiyada sinovdan o'tgan narsa fuqarolik aviatsiyasiga o'tadi. Buning uchun ozgina sabr qilish kifoya.

Rolls Royce Intelligent Engine Video:

Rolls-Royce | IntelligentEngine-da innovatsiyalar