АВИАЦИЯ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Двигатели с открытым ротором устраняют ограничения классических турбореактивных двигателей. Но хотя такое решение предполагает снижение расхода топлива на 15%, оно также является наиболее сложным с технологической точки зрения: имеется два вращающихся в противоположных направлениях вентиляторов, один за другими и у него нет гондолы для ослабления шума, создаваемого вращающимися лопастями.

Преимущества и недостатки

Что касается интеграции самолетов, то двигатель с открытым ротором будет примерно в два раза больше диаметра нынешних ТРДД — почти 4,50 метра. И, конечно же, с точки зрения сертификации, это совершенно новая архитектура. Наиболее существенным изменением в новой конструкции двигателя является вентилятор с открытым ротором, также называемый вентилятором без контура, который обеспечивает существенное повышение эффективности использования топлива при обеспечении высокой тяги.  

Спустя четверть века после того, как General Electric в США продемонстрировала в полете, что двигатели с открытым ротором могут обеспечить значительную экономию расхода топлива по сравнению с обычными турбовентиляторными двигателями, разрабатываются перспективные двигатели такой схемы с использованием новых материалов и технологий.

В целом, открытый ротор — это газотурбинный двигатель, вентилятор которого не находится внутри гондолы. В таких конструкциях вентилятор часто называется пропеллером и может быть либо пропеллером одинарного вращения (т. е. турбовинтовым), либо парой пропеллеров встречного вращения (т. е. открытым ротором).   Технологии с открытым ротором предлагают потенциал для значительного снижения расхода топлива и выбросов CO2 по сравнению даже с новыми турбовентиляторными двигателями.  

Для «традиционных» турбовентиляторных двигателей более высокая тяговая эффективность достигается за счет увеличения степени двухконтурности, что, соответственно, приводит к увеличению диаметра вентилятора. Однако, эффективность такой технологии уменьшается по мере увеличения диаметра гондолы, Кроме того, при этом значительно увеличивается вес двигателя и его лобовое сопротивление.

Уровни шума ранее препятствовали попыткам разработать двигатель с открытым ротором. Открытая конструкция означает отсутствие корпуса вентилятора, который бы заглушал звук вращающихся лопастей. Но проект «Чистое небо» считает, что, изменив форму и конфигурацию лопастей ротора, можно снизить уровень шума до параметров, соответствующих нормативным требованиям.

Ныне европейские исследования сосредоточены на двух препятствиях, которые могут помешать использованию открытых роторов для нового поколения совершенно новых узкофюзеляжных авиалайнеров: шум и безопасность.

Действительно, у двигателей с открытым ротором встречного вращения существует множество технических проблем, но две из них являются наиболее существенными.  

Первая — разработка системы привода лопастей для уменьшения шума, создаваемого лопастями встречного вращения, который у «классического» двигателя в значительной степени глушится мотогондолой и сложность управления коммуникациями и шагом лопастей через систему силовых передач встречного вращения.

Вторая — установка двигателя с открытым ротором на планер. Турбовентиляторные двигатели изолированы от планера гондолой, но воздушный поток, проходящий через лопасти двигателя с открытым ротором, взаимодействует с несущей конструкцией планера, поэтому установка влияет не только на шум системы двигателя, но и на ее эффективность.  

Инженеры потратили два года на снижение уровня шума, определив оптимальное расстояние между двумя вращающимися в противоположных направлениях ступенями, количество лопастей на каждой ступени и профиль самих лопастей.

Перемещение двигателей с крыла на заднюю часть фюзеляжа также снижает уровень шума и повышается безопасность использовании лопастей винта без кожуха.

Возможности авиационных двигателей с открытым ротором

Заключение

Цель конструкторов — сделать открытые роторы жизнеспособным вариантом для питания узкофюзеляжных авиалайнеров следующего поколения. В перспективе открытый ротор рассматривается как возможный преемник турбореактивных двигателей.

Источник:

По теме:

Первый турбовентилятор с открытым ротором : после нефтяного кризиса в 1970-е гг. GE и NASA разработали забавно выглядящий двигатель под названием «турбовентилятор с открытым ротором »(см. рис. выше, а также основной рисунок). Этот двигатель, названный GE36, стал своего рода гибридом между реактивным и винтовым двигателем. В этой экономичной машине были впервые использованы лопатки, изготовленные из легких и прочных углеродно-волоконных композитных материалов. GE сих пор до является единственной  компанией-производителем реактивных двигателей , которая использует эти материалы для лопаток таких двигателей. В 1988 г. пассажирский лайнер «MD-80» с двигателем GE36 совершил полет из США в Англию на авиашоу в Фарнборо ( смотрите архивную съемку демонстрационного полёта ).

По теме:

Двигатель с открытым вентилятором увеличивает тягу