Тезирээк, тынчыраак, тазараак - жаңы учак кыймылдаткычы

Көрсө, авиацияда көп нерсени өзгөртүү үчүн жаңы пропеллерлерди, футуристтик конструкцияларды же космостук материалдарды издөөнүн кереги жок экен. Салыштырмалуу жөнөкөй кол менен өткөргүчтү колдонуу жетиштүү...

Бул акыркы жылдардагы эң маанилүү жаңылыктардын бири. Турбо желдеткич (GTF) кыймылдаткычтары компрессордун жана желдеткичтин ар кандай ылдамдыкта айлануусуна мүмкүндүк берет. Желдетүүчү кыймылдаткычтын механизми желдеткичтин валында айланат, бирок желдеткич моторун төмөнкү басымдагы компрессордон жана турбинага бөлүп турат. Желдеткич азыраак ылдамдыкта айланат, ал эми компрессор жана төмөнкү басымдагы турбина жогорку ылдамдыкта иштейт. Ар бир мотор модулу оптималдуу натыйжалуу иштей алат. 20 жылдык изилдөө жана өнүктүрүү жана болжол менен 1000 миллиард долларлык изилдөө жана өнүктүрүү чыгымдарынан кийин, Pratt & Whitney PurePower PW2016G үй-бүлөсү турбо желдеткич кыймылдаткычтары бир нече жыл мурун кызматка даяр болгон жана XNUMX-жылдан бери коммерциялык учактарга кеңири колдонула баштаган.

Заманбап турбо желдеткич кыймылдаткычтары күчтү эки жол менен чыгарат. Биринчиден, компрессорлор жана күйүү камерасы анын өзөгүндө жайгашкан. Алдыңкы жагында желдеткич бар, ал өзөк тарабынан кыймылдаткычтын өзөгүнүн айланасындагы айланып өтүүчү камералар аркылуу абаны күчтөп өтөт. Айланып өтүү коэффициенти – өзөктөн өткөн абанын көлөмүнүн ал аркылуу өткөн абага болгон катышы. Жалпысынан, жогорку айланып өтүү катышы тынчыраак, натыйжалуураак жана күчтүү кыймылдаткычтарды билдирет. Кадимки турбо желдеткич кыймылдаткычтарынын айланып өтүү катышы 9дан 1ге барабар. Pratt PurePower GTF кыймылдаткычтарынын айланып өтүү катышы 12ден 1ге чейин.

айланып өтүү катышын жогорулатуу үчүн, кыймылдаткыч өндүрүүчүлөр желдеткич бычактарынын узундугун көбөйтүү керек. Бирок, узартылганда, бычактын учунда алынган айлануу ылдамдыгы ушунчалык жогору болгондуктан, керексиз термелүүлөр пайда болот. Ылдамдыкты басаңдатуу үчүн сизге желдеткичтер керек жана редуктор мына ушул үчүн. Pratt & Whitney айтымында, мындай кыймылдаткыч 16 пайызга жетиши мүмкүн. күйүүчү майды көбүрөөк үнөмдөө жана 50 пайыз. газ чыгарууну 75 процентке азыраак. тынч. Жакында SWISS жана Air Baltic компаниялары GTF C сериясындагы реактивдүү кыймылдаткычтары өндүрүүчү убада кылгандан да аз күйүүчү май керектелерин жарыялашты.

өндүрүш линиясында PW1100G-JM кыймылдаткычы

TIME журналы PW1000G кыймылдаткычын 50-жылдын эң маанилүү 2011 ойлоп табуусунун жана алты жашыл ойлоп табуунун бири деп атаган, анткени Pratt & Whitney PurePower учурдагы реактивдүү кыймылдаткычтарга караганда таза, тынчыраак, күчтүүрөөк жана аз күйүүчү май керектөө үчүн иштелип чыккан. 2016-жылы Delta Air Lines компаниясынын ошол кездеги президенти Ричард Андерсон кыймылдаткычты Boeing Dreamliner композит конструкциясын революция кылгандан берки "биринчи чыныгы инновация" деп атаган.

Үнөмдөө жана эмиссияларды кыскартуу

Коммерциялык авиация сектору жыл сайын 700 миллион тоннадан ашык көмүр кычкыл газын бөлүп чыгарат. Бул болгону 2 процентке жакын болсо да. глобалдык көмүр кычкыл газынын эмиссиясы, авиакеросиндеги парник газдары атмосферага көбүрөөк таасирин тийгизет, анткени алар бийиктикте бөлүнүп чыгат.

Негизги кыймылдаткыч өндүрүүчүлөр күйүүчү майды үнөмдөө жана абага зыяндуу заттарды чыгарууну азайтуу үчүн аракет кылып жатышат. Pratt атаандашы CFM International жакында эле LEAP деп аталган өзүнүн өнүккөн кыймылдаткычын сунуштады, компаниянын өкүлдөрүнүн айтымында, бул кыймылдаткыч ар кандай чечимдер аркылуу тиштүү турбо желдеткичке окшош натыйжаларды берет. CFM салттуу турбо желдеткич архитектурасы менен ошол эле артыкчылыктарга кыймылдаткычтын кошумча салмагын жана сүйрөөсүнө жетишүүгө болот деп ырастайт. LEAP компаниясы Pratt & Whitney кыймылдаткычы менен жетишилгендер менен салыштырууга боло турган энергиянын натыйжалуулугун жогорулатууга жетишүү үчүн жеңил композиттик материалдарды жана көмүртек буласынын желдеткичтерин колдонот.

Бүгүнкү күнгө чейин, A320neo үчүн Airbus кыймылдаткыч буйруктары CFM жана Pratt & Whitney ортосунда болжол менен бирдей бөлүнгөн. Тилекке каршы, акыркы компания үчүн, PurePower моторлору колдонуучулар үчүн көйгөйлөрдү жаратат. Биринчиси быйыл Qatar Airways компаниясынын Airbus A320neo учагында GTF кыймылдаткычтарынын бирдей эмес муздашы катталганда пайда болгон. Бир калыпта эмес муздатуу тетиктердин деформациясына жана сүрүлүүсүнө алып келиши мүмкүн, ошол эле учурда учуулардын ортосундагы убакытты көбөйтүүгө болот. Натыйжада авиакомпания кыймылдаткычтар эксплуатациялык талаптарга жооп бербейт деген тыянакка келген. Көп өтпөй Индиянын авиация бийликтери PurePower GTF кыймылдаткычтары менен иштеген 11 Airbus A320neo учагын токтоткон. Бул чечим Airbus GTF менен иштеген учак эки жуманын ичинде үч жолу кыймылдаткычы иштен чыккандан кийин кабыл алынган, деп жазат Economic Times. Пратт жана Уитни бул кыйынчылыктарды жеңилдетип, аларды жеңүү оңой деп эсептешет.

Airbusa электрондук желдеткич

Дагы бир учак кыймылдаткыч гиганты, Rolls-Royce өзүнүн Power Gearbox-ын иштеп чыгууда, ал 2025-жылга чейин чоң турбо желдеткичтерде күйүүчү майдын чыгымдалышын 25% азайтат. атактуу Трент кыймылдаткыч линиясынын эски моделдерине салыштырмалуу. Бул, албетте, жаңы Pratt & Whitney дизайн конкурсун билдирет.

Британдыктар инновациянын башка түрлөрү жөнүндө ойлонуп жатышат. Жакында Сингапурдагы Airshow учурунда Rolls-Royce бири-бири менен жана техникалык колдоо тармагы аркылуу байланышып, коопсуз жана эффективдүү болгон интеллектуалдык учак кыймылдаткычтарын иштеп чыгууга багытталган IntelligentEngine демилгесин көтөрдү. Кыймылдаткыч жана тейлөө экосистемасынын башка бөлүктөрү менен үзгүлтүксүз эки тараптуу байланышты камсыз кылуу менен, кыймылдаткыч көйгөйлөр пайда боло электе чечип, ишти жакшыртууну үйрөнө алат. Алар ошондой эле өз иштеринин жана башка кыймылдаткычтарынын тарыхынан сабак алышмак, жана жалпысынан алар учуп баратканда өздөрүн оңдоого туура келет.

Электрдик диск жакшыраак батарейкаларды талап кылат

Еврокомиссиянын Aviation Vision 2050 программасында COXNUMX эмиссиясын азайтуу жөнүндө сөз болот.₂ 75 процентке, азот оксиддери 90 процентке. жана ызы-чуу 65 процентке. Аларга болгон технологияларды колдонуу менен жетишүү мүмкүн эмес. Электр жана гибрид-электростанциялар азыркы учурда бул көйгөйлөрдү чечүү үчүн эң келечектүү технологиялардын бири катары каралууда.

Базарда эки орундуу электрдик жеңил учактар ​​бар. Төрт орундуу гибриддик электромобилдер горизонтто. НАСАнын болжолунда, бул типтеги кыска аралыкка учуучу тогуз орундуу учактар ​​20-жылдардын башында чакан жамааттарга авиациялык кызматтарды кайра алып келет. Европада да, АКШда да окумуштуулар 2030-жылга чейин 100 орунга чейин сыйымдуулугу бар гибрид-электрдик учак курууга болот деп эсептешет. Бирок, энергияны сактоодо олуттуу прогресс керек болот.

Азыркы учурда, батареялардын энергия тыгыздыгы жөн эле жетиштүү эмес. Бирок, мунун баары өзгөрүшү мүмкүн. Тесланын жетекчиси Илон Масктын айтымында, батарейкалар килограммына 400 ватт-саат өндүрө алгандан кийин жана клетканын кубаттуулугуна жалпы салмагынын катышы 0,7-0,8 болгондо, электр трансконтиненталдык авиалайнер “татаал альтернативага” айланат. Литий-иондук батарейкалар 113-жылы 1994 Вт/кг, 202-жылы 2004 Вт/кг энергетикалык тыгыздыкка жетише алганын жана азыр 300 Вт/кгга жете алганын эске алсак, алар 400-жылы болжол менен XNUMX Вт/кг чейин жетет деп болжолдоого болот. кийинки он жылдык XNUMX Вт/кг.

Kitty Hawk электр эки орундуу аба такси долбоору

Жакында Airbus, Rolls-Royce жана Siemens компаниялары коммерциялык учактар ​​үчүн гибриддик электр кыймылдаткычында олуттуу прогрессти билдире турган E-Fan X учуучу демонстрациясын иштеп чыгуу боюнча өнөктөштүк түзүштү. E-Fan X гибриддик электр технологиясы көрсөтүлүшү күтүлүүдө.Фан X 2020-жылы жер үстүндөгү комплекстүү сыноо кампаниясынан кийин учат. Биринчи этапта BAe 146 өзүнүн төрт кыймылдаткычынын бирин эки мегаваттык электр кыймылдаткычы менен алмаштырат. Андан кийин системанын жетилгендигин көрсөткөндөн кийин экинчи турбинаны электр кыймылдаткычына алмаштыруу пландаштырылууда.

Airbus жалпы интеграцияга, ошондой эле гибриддик электр кубаттуулугуна жана батарейкаларына башкаруу архитектурасына, ошондой эле анын учуу башкаруу системалары менен интеграциясына жооп берет. Rolls-Royce газ турбиналык кыймылдаткычы, эки мегаваттык генератор жана электр энергиясы үчүн жооптуу болот. Rolls-Royce ошондой эле күйөрмандарды учурдагы Siemens населине жана электр кыймылдаткычына ылайыкташтыруу үчүн Airbus менен иштешет. Siemens эки мегаватттык электр кыймылдаткычтарын жана электрондук энергия контроллерин, ошондой эле инвертор, конвертер жана энергия бөлүштүрүү системасын камсыздайт.

Дүйнө жүзүндөгү көптөгөн илимий борборлор X-57 Максвеллди жасап жаткан НАСА менен кошо электрдик учактардын үстүндө иштеп жатышат. Ошондой эле электрдик эки орундуу аба таксиси Kitty Hawk жана ири борборлордун, компаниялардын же чакан стартаптардын башка көптөгөн структуралары үчүн долбоор иштелип чыгууда.

Жүргүнчү жана жүк ташуучу учактардын орточо өмүрү тиешелүүлүгүнө жараша 21 жана 33 жыл экенин эске алсак, эртең өндүрүлгөн жаңы учактардын баары толугу менен электрдик болгон күндө да, күйүүчү май менен иштеген учактарды акырындык менен чыгарууга эки-үч он жыл керек болот.

Ошентип, ал тез иштебейт. Ошол эле учурда, биоотун авиация тармагында айлана-чөйрөнү жакшыртат. Алар көмүр кычкыл газынын чыгышын 36-85 пайызга кыскартууга жардам берет. Реактивдүү кыймылдаткычтар үчүн биоотун аралашмалары 2009-жылы тастыкталганына карабастан, авиация тармагы өзгөртүүлөрдү киргизүүгө шашылбайт. Биоотун өндүрүүнү өнөр жайлык деңгээлге жеткирүү үчүн бир аз технологиялык тоскоолдуктар жана кыйынчылыктар бар, бирок негизги чектөөчү фактор болуп баа саналат — казылып алынган отун менен паритетке жетүү үчүн дагы он жыл керек.

Келечекке кадам

Ошол эле учурда лабораториялар учак кыймылдаткычынын бир аз футуристтик концепцияларынын үстүндө иштеп жатышат. Азырынча, мисалы, плазма кыймылдаткычы анча реалдуу угулбайт, бирок илимий эмгектер кызыктуу жана пайдалуу нерсеге айланарын жокко чыгарууга болбойт. Плазма кыймылдаткычтары электромагниттик талааларды түзүү үчүн электр энергиясын колдонушат. Алар аба же аргон сыяктуу газды кысып, дүүлүктүрүшөт — ысык, тыгыз, иондоштурулган абалга. Алардын изилдөөлөрү азыр космоско спутниктерди учуруу идеясына алып келет (иондук кыймыл). Бирок Берлин техникалык университетинен Беркант Гөксел жана анын командасы учактарга плазма кыймылдаткычтарын орнотууну каалашат.

Изилдөөнүн максаты аба менен дем алуучу плазма кыймылдаткычын иштеп чыгуу болуп саналат, ал учуу үчүн да, бийиктиктеги учуу үчүн да колдонулушу мүмкүн. Плазмалык реактивдүү кыймылдаткычтар, адатта, газ менен камсыз кылуу талап кылынган вакуумдук же төмөнкү басымдуу атмосферада иштөө үчүн иштелип чыккан. Бирок Хокселдин командасы абада бир атмосфера басымында иштей ала турган аппаратты сынап көрүштү. "Биздин плазма соплолору секундасына 20 километрге чейин ылдамдыкка жете алат" дейт Гоксел Journal of Physics конференция сериясында.

SABER кыймылдаткычы келечектеги гипертоникалык унаада

Баштоо үчүн, команда узундугу 80 миллиметр болгон миниатюралык түргүчтөрдү сынап көрдү. Кичинекей учак үчүн бул команда мүмкүн деп эсептеген миңге чейин болот. Эң чоң чектөө, албетте, жеңил батарейкалардын жоктугу. Окумуштуулар плазма кыймылдаткычын ичтен күйүүчү кыймылдаткычтар же ракеталар менен айкалыштыра турган гибриддик учактарды да караштырып жатышат.

Инновациялык реактивдүү кыймылдаткыч концепциялары жөнүндө сөз кылганда, Reaction Engines Limited тарабынан иштелип чыккан SABER (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) кыймылдаткычын унутпайбыз. Бул суюк суутек менен иштеген атмосферада да, вакуумда да иштеген кыймылдаткыч болот деп күтүлүүдө. Учуунун алгачкы этабында кычкылдандыргыч болуп атмосферадан келген аба (кадимки реактивдүү кыймылдаткычтардагыдай), 26 км бийиктиктен (кеме 5 миллион жыл ылдамдыкка жетет) - суюк кычкылтек болот. Ракета режимине өткөндөн кийин ал 25 Mach ылдамдыкка жетет.

Долбоорго катышкан Boeing инвестициялык бөлүмү HorizonX, SABER аны кантип колдоно аларын азырынча аныктай элек, бирок ал "Боингге үн ылдамдыкта учууга жардам берүү үчүн жаңы технологияны колдонот" деп күтүүдө.

Ramjet кыймылдаткычтары жана scramjet кыймылдаткычтары (күйүү камерасы бар суперсоникалык реактивдүү кыймылдаткычтар) көптөн бери жогорку ылдамдыктагы авиациянын күйөрмандарынын оозунда. Учурда алар негизинен аскердик максатта иштелип чыгууда. Бирок, авиациянын тарыхы үйрөткөндөй, армияда сыноодон өткөн нерсе жарандык авиацияга кетет. Болгону бир аз сабырдуулук керек.

Rolls Royce Intelligent Engine Video:

Rolls-Royce | IntelligentEngineдеги инновациялар