Войти
Макет GE36 в Musée aéronautique et space Safran A propfan, также называемый двигателем с открытым ротором, или неконтролируемым вентилятором (в отличие от канального вентилятора ), является типом авиационного двигателя, относящегося к концепции как турбовинтового, так и турбовинтового двигателя, но отличного от обоих. Конструкция предназначена для обеспечения скорости и производительности турбовентиляторного двигателя с экономией топлива турбовинтового двигателя. Пропускной вентилятор обычно имеет большое количество коротких, сильно закрученных лопастей, подобных байпасному компрессору турбореактивного двигателя (самому вентилятору). По этой причине винтовой вентилятор описывался по-разному как «вентилятор без контура» или «турбовентилятор со сверхвысоким байпасом (UHB)».
В 1970-х годах Hamilton Standard описал свой вентилятор как «небольшой диаметр, высоконагруженный многолопастной движитель с переменным шагом, имеющий стреловидные лопасти с тонкими продвинутыми секциями аэродинамического профиля, интегрированными с гондолой, имеющей форму для замедления воздушного потока через лопасти, тем самым уменьшая потери сжимаемости и предназначены для работы с газотурбинным двигателем и с использованием одноступенчатого редуктора, что обеспечивает высокую производительность ». В 1982 году еженедельный авиационный журнал Flight International определил пропеллер как пропеллер с 8–10 лопастями высокой стреловидности, который двигался со скоростью 390–480 узлов (450–550 миль в час; 720–890 км). в час), хотя его определение появилось несколько лет спустя с появлением вращающихся воздушных вентиляторов.
В 1986 году британский производитель двигателей Rolls-Royce использовал Термин «открытый ротор» является синонимом первоначального значения «пропфан». Это действие было направлено на то, чтобы выделить тип винтового двигателя из ряда предложений по воздуховоду в то время, в названии которых был проп-вентилятор. К 2000-м годам открытый ротор (OR) стал предпочтительным термином для технологии пропульсивных вентиляторов в исследованиях и новостях, при этом открытый ротор встречного вращения (CROR) также иногда использовался для различия между винтами одиночного вращения. По состоянию на 2015 год Европейское агентство по авиационной безопасности (EASA) определило открытый ротор конкретно (но в целом) как «ступень вентилятора газотурбинного двигателя, не заключенную в кожух»; В отличие от этого, он имел только рабочее определение двигателя с открытым ротором (более часто используемый термин для проп-вентилятора в 21 веке), называя его «газотурбинный двигатель с вращающимися в противоположном направлении ступенями вентилятора, не заключенными в кожух». В двигателе используется газовая турбина для привода открытого (открытого) воздушного винта встречного вращения, например турбовинтового, но конструкция самого пропеллера более плотно соединена конструкции турбины, и оба они сертифицированы как единое целое.
Эль-Сайед различает турбовинтовые двигатели и винтовые вентиляторы по 11 различным критериям, включая количество лопастей, форму лопастей, конечную скорость, байпас коэффициент, число Маха и крейсерская высота.
Примерно через десять лет после того, как немецкие аэрокосмические инженеры начали изучать идею использования стреловидные крылья для уменьшения лобового сопротивления на трансзвуковых скоростных самолетах, компания Hamilton Standard в 1940-х годах попыталась применить аналогичную концепцию к воздушным винтам двигателя. Он создал лопасти гребного винта с большой стреловидностью и сверхзвуковой конечной скоростью, так что двигатели с открытыми гребными винтами могли приводить самолет в движение до скоростей и крейсерских высот, достигаемых только новыми турбореактивным и турбовентиляторным двигатели. Ранние испытания этих лопастей выявили неразрешимые на тот момент проблемы с флаттером лопатки и проблемами напряжения лопастей, а высокий уровень шума был признан еще одним препятствием. Популярность турбореактивных двигателей и турбовентиляторных двигателей привела к сокращению исследований в области гребных винтов, но к 1960-м годам интерес возрос, когда исследования показали, что открытый пропеллер, приводимый в движение газовой турбиной, может приводить в движение авиалайнер, летящий со скоростью 0,7–0,8 Маха и на высоте 35 000 футов (11 000 метров). Термин проп-вентилятор был создан в это время.
Одним из самых ранних двигателей, которые напоминали концепцию проп-вентилятора, был 4710 фунт-сила (21,0 килоньютон) Metrovick F.5 с двумя вентиляторами противоположного вращения - 14 лопастями в переднем (переднем) и 12 лопастными в заднем (заднем) вентиляторах - в задней части двигателя и впервые был запущен в 1946 году. Однако в основном лопасти были непрометенный. Были и другие винтовые двигатели встречного вращения, которые использовались на обычных самолетах, например, четыре мощных двигателя Кузнецова НК-12 (каждый приводил в действие свой собственный набор соосных винтов противоположного вращения) на советских самолетах . Туполев Ту-95 Медведь высокоскоростной военный бомбардировщик Антонов Ан-22 военно-транспортный самолет и двигатели Armstrong Siddeley Double Mamba (ASMD). (оба подключены к единственному набору коаксиальных винтов противоположного вращения) на британском противолодочном самолете Fairey Gannet. Обе установки имели по четыре лопасти в переднем винте и в заднем винте, но они также были в значительной степени необработанными.
Когда нефтяной кризис 1973 года вызвал скачок цен на нефть в начале 1970-х годов, интерес к проп-вентиляторам резко возрос, и исследования, финансируемые НАСА, начали ускоряться. Концепция пропульсивного вентилятора была изложена Карлом Рорбахом и Брюсом Мецгером из подразделения Hamilton Standard компании United Technologies в 1975 году и была запатентована Рорбахом и Робертом Корнеллом из Hamilton Standard в 1979 году. Позднее компания General Electric разработала аналогичные движители. сделано под названием неконтролируемый вентилятор, который представлял собой модифицированный турбовентиляторный двигатель, с вентилятором, размещенным снаружи гондолы двигателя на той же оси, что и компрессор . лезвия.
В эту эпоху проблемы с винтом, с которыми сталкивались несколько десятилетий назад, стали решаемы. Были достигнуты успехи в конструкционных материалах, таких как титан металл и графит и стекловолокно композиты, пропитанные смолой. Эти материалы заменили алюминий и сталь в конструкции лезвия, что позволило сделать лезвия более тонкими и прочными. Компьютерное проектирование также было полезно при уточнении характеристики лезвия. Поскольку лопасти изгибаются и отклоняются при более высокой нагрузке и центробежной силе, первоначальные конструкции должны были основываться на форме в движении. С помощью компьютеров конструкторы лопастей затем работали в обратном направлении, чтобы найти оптимальную форму без нагрузки для производственных целей.
Наземная испытательная установка двигателя Allison 501-M78 с восьмицилиндровым двигателем. лопастной пропеллер Hamilton Standard диаметром 9,0 футов (2,7 м) для оценки испытаний НАСА. Hamilton Standard, единственный оставшийся крупный американский производитель воздушных винтов, разработал концепцию пропеллера в начале 1970-х годов. В этом десятилетии компанией Hamilton Standard совместно с NASA были испытаны многочисленные варианты конструкции пропвентилятора. Это испытание привело к разработке программы оценки пропфанового вентилятора (PTA), в которой Lockheed-Georgia предложила модифицировать Gulfstream II, чтобы он действовал в качестве испытательного стенда для концепции винтового вентилятора, в то время как McDonnell Douglas предложил модификация DC-9 для той же цели. НАСА выбрало предложение Lockheed, в котором к левому крылу самолета была добавлена гондола с турбовинтовым двигателем Allison 570 мощностью 6000 лошадиных сил (4500 киловатт) (производным от XT701). турбовальный, разработанный для вертолета Boeing Vertol XCH-62 большой грузоподъемности ). В двигателе в качестве движителя использовался восьмилопастный винтовой вентилятор Hamilton Standard SR-7 с одним вращением диаметром 9 футов (2,7 метра; 110 дюймов; 270 сантиметров). Испытательный двигатель, получивший название Allison 501-M78, имел номинальную тягу 9000 фунтов силы (40 кН), и он впервые был запущен в полете 28 марта 1987 года. Программа обширных испытаний, которая обошлась в 56 миллионов долларов, потерпела неудачу. до 73 полетов и более 133 часов налета до завершения 25 марта 1988 г., хотя большая часть летных испытаний была проведена в 1987 г. Однако в 1989 г. испытательный самолет вернулся в воздух с 3 по 14 апреля для измерения уровня шума от земли во время полета по маршруту. После этого двигатель был снят, и позже в том же году самолет был преобразован в учебно-космический шаттл.
GE36 на демонстраторе McDonnell Douglas MD-80 в 1988 г. Авиасалон Фарнборо. Безредукторный двигатель вентилятора без приводов имел общий диаметр 11,67 фута (3,56 м) с восемью или десятью лопастями спереди (в зависимости от конкретной конфигурации) и восемью лопастями сзади. GE36 Unducted Вентилятор (UDF) от американского производителя двигателей General Electric (GE) с 35-процентным участием французского партнера Snecma (ныне Safran ) был вариантом на оригинальной концепции винтового вентилятора и напоминал поршневой двигатель конфигурации толкателя. У UDF GE была новая схема прямого привода, в которой редуктор был заменен тихоходной семиступенчатой свободной турбиной. Один набор роторов турбины приводил в движение передний набор гребных винтов, в то время как задний набор приводился в движение другим набором роторов, которые вращались в противоположном направлении. Турбина имела 14 рядов лопаток по семь ступеней. Каждый этап представлял собой пару рядов, вращающихся в противоположных направлениях. Авиаконструкторам, которые с 1950-х годов опасались проблемных коробок передач, понравилась безредукторная версия винтового вентилятора GE: Boeing намеревался предложить толкающий двигатель UDF GE на платформе 7J7 (который имели крейсерскую скорость Маха 0,83), и McDonnell Douglas собирался сделать то же самое на своем MD-94X авиалайнере. GE36 прошел первые летные испытания, установленный на моторной станции № 3 Боинга 727-100 20 августа 1986 года. GE36 UDF для 7J7 планировалось иметь тягу 25 000 фунтов силы (110 кН), но GE заявила что в целом его концепция UDF может охватывать диапазон тяги от 9000 до 75000 фунтов силы (от 40 до 334 кН), поэтому двигатель UDF может соответствовать или превосходить тягу CF6, семейства широкофюзеляжных двигателей GE на то время.
McDonnell Douglas разработал пилотажный самолет, модифицируя принадлежащий компании MD-80, который подходит для винтовых вентиляторов благодаря двигателям, установленным в кормовой части фюзеляжа (например, его DC- 9), в рамках подготовки к возможным производным MD-91 и MD-92 с воздушным двигателем и возможному самолету MD-94X с чистого листа. Они удалили турбовентиляторный двигатель JT8D с левой стороны фюзеляжа и заменили его на GE36. Испытательные полеты начались в мае 1987 года, первоначально из Мохаве, штат Калифорния, которые подтвердили летную годность, аэродинамические характеристики и шумовую характеристику конструкции. После первоначальных испытаний кабина первого класса была установлена внутри кормовой части фюзеляжа, и руководству авиакомпаний была предоставлена возможность лично испытать самолет с двигателем UDF. Испытательные и маркетинговые полеты демонстрационного самолета, оснащенного GE, завершились в 1988 году, продемонстрировав снижение расхода топлива на 30% по сравнению с MD-80 с турбовентилятором, полное соответствие стандарту Stage 3 и низкий уровень внутреннего шума / вибрации. GE36 будет иметь такую же тягу 25 000 фунтов силы (110 кН), что и MD-92X, но тот же двигатель будет снижен до 22 000 фунтов силы (98 кН) для меньшего MD-91X. MD-80 также прошел успешные летные испытания в апреле 1989 года с гребным вентилятором 578-DX, который был прототипом от Allison Engine Company (подразделение General Motors ), который также был заимствован из Allison XT701 и построен с пропеллерами Hamilton Standard. Программа двигателей была разработана совместно Allison и другим подразделением United Technologies, производителем двигателей Pratt Whitney. В отличие от конкурирующего GE36 UDF, 578-DX был довольно обычным, с редуктором между турбиной низкого давления и лопастями гребного вентилятора. Из-за падения цен на авиакеросин и смещения маркетинговых приоритетов Дуглас отложил программу вентиляции в том же году.
Двигатель PW – Allison 578-DX установлен на том же стенде MD-80. Редукторный винтовой двигатель встречного вращения имеет диаметр 11,6 фута (3,5 м) с шестью лопастями спереди и шестью лопастями сзади. Помимо самолета, упомянутого выше, были несколько других анонсов будущих авиалайнеров с воздушным двигателем, таких как:
Однако ни один из этих проектов не был реализован, в основном из-за чрезмерного шума кабины (по сравнению с ТРДД) и низких цен на топливо. Для General Electric модель GE36 UDF должна была заменить ТРДД CFM56 с большим байпасом, который она производила с равным партнером Snecma на их совместном предприятии CFM International, as в 1980-х двигатель изначально был неконкурентоспособным по сравнению с конкурирующим предложением International Aero Engines, IAE V2500. В декабре 1986 года председатель Snecma заявил, что находящийся в разработке CFM56-5S2 будет последним ТРДД, созданным для семейства CFM56, и что «нет смысла тратить больше денег на ТРДД. UDF - это будущее». Однако в 1987 г. у V2500 возникли технические проблемы, и продажи CFM56 значительно возросли. General Electric перестала интересоваться тем, что GE36 съедает CFM56, который также прошел за пять лет до того, как получил свой первый заказ в 1979 году, и хотя «UDF можно было сделать надежным по более ранним стандартам, турбовентиляторные двигатели становились намного, намного лучше». General Electric добавила технологию лопастей UDF непосредственно в GE90, самый мощный из когда-либо произведенных реактивных двигателей, для Boeing 777.
Progress D- 236 винтовой вентилятор на самолете Як-42 E-LL на Парижском авиасалоне в 1991 году. В начале 1990-х годов Советский Союз / Россия провела летные испытания Прогресс Д-236, редукторного винтового двигателя встречного вращения, созданного на основе турбовентиляторного двигателя Прогресс Д-36, с восемью лопасти на переднем винте и шесть лопастей на заднем винте. Один из испытательных стендов представлял собой винтовой вентилятор мощностью 10 100 л.с. (7500 кВт), установленный на Ил-76 Ил-76 и использовавшийся для участия в авиашоу в Ганновере ILA 90, предназначавшемся для неопознанного самолета с четырьмя двигателями. Д-236 налетал 36 раз, на Ил-76 в общей сложности 70 летных часов. Другой испытательный стенд был 10990 л.с. (8195 кВт), 14 футов (4,2 м; 170 дюймов; 420 см), установленный на Яковлев Як-42 E-LL и летавший на 1991 Париж. Air Show, в качестве демонстрации планируемого самолета Як-46 с двумя винтовыми двигателями, который в базовой 150-местной версии будет иметь дальность полета 1900 морских миль (2200 миль; 3500 км) и круиз на скорости 460 узлов (530 миль / ч; 850 км / ч; 780 фут / с; 240 м / с) (0,75 Маха). Советы утверждали, что D-236 имел истинный аэродинамический КПД 28 процентов и экономию топлива на 30 процентов по сравнению с эквивалентным турбовинтовым двигателем. Они также раскрыли планы по созданию винтовых вентиляторов мощностью 14 100 и 30 200 л.с. (10 500 и 22 500 кВт).
Винтовые вентиляторы "Прогресс Д27" установлены на Антонов Ан-70.Как и "Прогресс Д-236", более мощный Прогресс Д-27 винтовой вентилятор встречного вращения с восемью передними и шестью задними лопастями, но Д-27 имеет усовершенствованные композитные лопасти с уменьшенным отношением толщины к хорде и более выраженная кривизна на передней кромке . Двигатель, который был запущен в 1985 году, D-27 развивает мощность 14 000 л.с. (10440 кВт) с тягой 27 000 фунтов силы (119 кН) на взлете. Два задних винтовых вентилятора Д-27 приводили в движение украинский Антонов Ан-180, первый полет которого планировался в 1995 году и должен был быть принят на вооружение в 1997 году. В январе 1994 года Антонов представил первый опытный образец военно-транспортного самолета Ан-70, оснащенный четырьмя Прогресс Д-27, прикрепленными к крыльям, установленным в верхней части фюзеляжа. ВВС России разместили заказ на 164 самолета в 2003, который впоследствии был отменен. По состоянию на 2013 год у Ан-70 по-прежнему считалось многообещающее будущее как грузового. Однако, поскольку винтовой компонент "Прогресс Д-27" производится российской компанией SPE Аэросила, Ан-70 не может быть построен из-за политического конфликта Украины с Россией. Вместо этого Антонов начал работать с Турцией в 2018 году над модернизацией Ан-70 в переименованный Ан-77, чтобы самолет мог соответствовать современным требованиям без участия российского поставщика.
В первое десятилетие 21 века цены на реактивное топливо снова начали расти, и повышенное внимание было уделено эффективности двигателя / планера для сокращения выбросов, что возобновило интерес к концепции винтового двигателя. для лайнеров, которые могут поступить на вооружение помимо Boeing 787 и Airbus A350 XWB. Например, Airbus запатентовал конструкции самолетов с двумя установленными в задней части воздушными винтами встречного вращения. В то время как Rolls-Royce в 1980-е годы был равнодушен к технологии винтовых вентиляторов (хотя у него были задняя (толкающая) конфигурация RB.509-11 и передняя (тяговая) конфигурация RB.509-14, конструкции гребных вентиляторов с редуктором производились Тяги 15 000–25 000 фунтов силы (6 800–11 300 кгс; 67–111 кН) с использованием газогенератора от его двигателя XG-40 мощностью на валу 13 000 л.с. (9700 кВт)), теперь он разработал открытый проект роторного двигателя, который был признан финалистом нового узкофюзеляжного самолета Иркут МС-21. Двигатель Rolls-Royce RB3011 имел бы диаметр около 170 дюймов (430 см; 14 футов; 4,3 м) и потребовал бы 16000 л.с. (12000 кВт) коробки передач.
Safran макет открытого ротора в 2017 году. Европейская комиссия в 2008 году запустила демонстрацию открытого ротора под руководством Safran в рамках программы Clean Sky на сумму 65 миллионов евро финансирование более восьми лет. Демонстрационный образец был собран в 2015 году и испытан в наземных условиях в мае 2017 года на его испытательном стенде под открытым небом в Истре с целью снижения расхода топлива и связанного с ним CO 2 выбросы на 30% по сравнению с нынешними ТРДД CFM56. После завершения наземных испытаний в конце 2017 года редукторный двигатель с открытым ротором Safran достиг уровня технологической готовности TRL 5. Двенадцатилопастной передний винт демонстратора с открытым ротором и задний десятилопастный винт имеют диаметр. 13,1 и 12,5 футов (4,0 и 3,8 м; 160 и 150 дюймов; 400 и 380 см) соответственно. Демонстрационный образец, который основан на ядре двигателя военного истребителя Snecma M88, потребляет до 12 200 лошадиных сил (9 мегаватт), обеспечивает тягу около 22 000 фунтов силы (100 кН) и будет лететь на крейсерской скорости. скорость 0,75 Маха. Однако будущий двигатель Safran с открытым ротором будет иметь максимальный диаметр почти 14,8 футов (4,50 м; 177 дюймов; 450 см).
Турбовинтовые двигатели имеют оптимальную скорость ниже 450 миль / ч (390 узлов; 720 км / ч), поскольку все гребные винты теряют эффективность на высокой скорости из-за эффекта, известного как волновое сопротивление, которое происходит чуть ниже сверхзвуковой скорости. Эта мощная форма перетаскивания имеет внезапное начало, и она привела к концепции звукового барьера, впервые обнаруженной в 1940-х годах. В случае пропеллера этот эффект может произойти в любой момент, когда винт вращается достаточно быстро, чтобы кончики лопастей приближались к скорости звука, даже если летательный аппарат неподвижен на земле.
Самый эффективный способ противодействовать этой проблеме (до некоторой степени) - это добавить к гребному винту больше лопастей, что позволит ему выдавать больше мощности при более низкой скорости вращения. Вот почему многие конструкции истребителей Второй мировой войны начинались с двух или трехлопастных винтов, но к концу войны в них использовалось до пяти лопастей; поскольку двигатели были модернизированы, потребовались новые пропеллеры для более эффективного преобразования этой мощности. Основным недостатком этого подхода является то, что добавление лопастей затрудняет балансировку и обслуживание гребного винта, а дополнительные лопасти вызывают незначительные потери производительности из-за проблем с сопротивлением и эффективностью. Но даже с такими мерами, в конечном итоге, прямая скорость самолета в сочетании со скоростью вращения кончиков лопастей гребного винта (известная как скорость винтовой вершины) снова приведет к проблемам волнового сопротивления. Для большинства самолетов это происходит на скорости более 450 миль / ч (390 узлов; 720 км / ч).
Стреловидный винт Метод уменьшения волнового сопротивления был открыт немецкими исследователями в 1935 году - движение крыла назад. Сегодня почти все самолеты, предназначенные для полетов со скоростью намного выше 450 миль в час (390 узлов; 720 км / ч), используют стреловидное крыло. В 1970-х годах Hamilton Standard приступила к исследованиям гребных винтов с аналогичной стреловидностью. Поскольку внутренняя часть гребного винта движется медленнее в направлении вращения, чем внешняя, лопасть все больше смещается назад к внешней стороне, что приводит к изогнутой форме, подобной ятагану - практика, которая была впервые использована еще в 1909 году в Chauvière двухлопастной деревянный винт, использовавшийся на Blériot XI. (У основания лопасти лопасть фактически смещается вперед в направлении вращения, чтобы противодействовать скручиванию, создаваемому кончиками лопастей с обратной стреловидностью.) Испытательный винт Hamilton Standard постепенно смещался до максимума 39 градусов на концах лопасти., позволяя гребному вентилятору создавать тягу, даже если винтовая скорость лопастей составляет около 1,15 Маха.
Лопасти GE36 UDF и 578-DX имеют максимальную скорость вращения около 750–800 футов в секунду (440–470 узлов; 230–240 метров в секунду; 510–550 миль в час; 820–880 километров в час), или около половины максимальной конечной скорости лопастей гребного винта обычного турбовентиляторного двигателя. Эта максимальная скорость конца лопасти будет оставаться постоянной, если разработчик двигателя решит расширить или сузить диаметр гребного винта (что приведет к уменьшению или увеличению числа оборотов в минуту, соответственно).
Сопротивление также можно уменьшить, сделав лопасти тоньше, который увеличивает скорость, которую могут достичь лопасти, прежде чем воздух перед ними станет сжимаемым и вызовет ударные волны. Например, лопасти винта Hamilton Standard для испытаний имели отношение толщины к хорде , которое уменьшалось от менее двадцати процентов на стыке спиннера до двух процентов на концах, при этом соотношение составляло всего четыре процента. в середине пролета. Лопасти пропеллера имели примерно половину отношения толщины к хорде лучших традиционных лопастей пропеллера того времени, утончались до бритвенной остроты по краям и весили всего 20 фунтов (9,1 кг). (Двигатель GE36 UDF, который был испытан на Boeing 727, имел передние и задние лопасти весом 22,5 и 21,5 фунта (10,2 и 9,8 кг) каждая.)
Сравнение винтового вентилятора с другими типами авиационных двигателей. Реактивные самолеты летают быстрее, чем обычные винтовые самолеты. Однако они потребляют больше топлива, так что при том же расходе топлива винтовая установка дает большую тягу. Поскольку стоимость топлива становится все более важным аспектом коммерческой авиации, конструкторы двигателей продолжают искать способы повышения эффективности авиационных двигателей. Концепция винтового двигателя была разработана для обеспечения на 35% большей топливной эффективности по сравнению с современными турбовентиляторными двигателями. В статических и воздушных испытаниях модифицированного Douglas DC-9 винтовые вентиляторы достигли 30% улучшения по сравнению с турбовентиляторными двигателями OEM. За такую эффективность пришлось заплатить, так как одной из основных проблем винтового вентилятора является шум, особенно в эпоху, когда от самолетов требуется соблюдение все более строгих норм авиационного шума. Исследования винтовых вентиляторов в 1980-х годах открыли способы снижения шума, но за счет снижения топливной эффективности, уменьшая некоторые из преимуществ гребных вентиляторов.
Общие методы снижения шума включают в себя снижение скорости конца лезвия и уменьшение нагрузки лезвия или величины осевого усилия на единицу площади поверхности лезвия. Концепция, аналогичная нагрузке на крыло, нагрузка на лопасти может быть уменьшена за счет снижения требования к осевому усилию или увеличения величины, хорды (ширины) и / или размаха (длины) лопастей.. Для винтовых двигателей встречного вращения, которые могут быть громче, чем турбовинтовые или одноповоротные винты, шум также можно снизить за счет:
Производители двигателей ожидают, что реализации винтовых вентиляторов будут соответствовать нормам сообщества (в отличие от кабины), не жертвуя преимуществом эффективности. Некоторые считают, что двигатели гребных вентиляторов потенциально могут вызывать меньше влияние на сообщество, чем турбореактивный двигатель ines, потому что частота вращения винтового двигателя ниже, чем у турбореактивного. Редукторные винтовые вентиляторы должны иметь преимущество перед невыключенными гребными вентиляторами по той же причине.
В 2007 году Progress D-27 был успешно модифицирован в соответствии с этапом 4 Федерального управления гражданской авиации США (FAA). правила, которые соответствуют стандартам Международной организации гражданской авиации (ИКАО), глава 4 и были приняты в 2006 году. Торговое исследование 2012 года показало, что шум от существующей технологии с открытым ротором будет составлять 10–13 децибел тише, чем максимальный уровень шума, разрешенный нормами Stage 4; Новые ограничения по уровню шума Этапа 5 (которые заменили правила Этапа 4 для более крупных самолетов в 2018 году и отражают стандарт шума, установленный в главе 14 ИКАО в 2014 году) являются более строгими, чем требования Этапа 4, всего на семь эффективных децибел воспринимаемого шума (EPNdB ), поэтому стандарты Этапа 5 не должны препятствовать действующей технологии винтовых вентиляторов. В исследовании также прогнозировалось, что при существующем уровне технологии открытые роторы будут на девять процентов более экономичными, но останутся на 10–12 децибел громче, чем турбовентиляторные. Snecma, однако, утверждает, что испытания с открытым ротором показывают, что его проп-вентилятор Двигатели будут иметь примерно такой же уровень шума, как и турбовентиляторный двигатель CFM LEAP, который был введен в эксплуатацию в 2016 году.
Дальнейшее снижение может быть достигнуто путем изменения конструкции самолета для защиты от шума от земли. Например, другое исследование показало, что если бы двигатели с воздушным двигателем использовались для питания самолета с гибридным крылом вместо обычного самолета с трубчатым крылом, уровень шума можно было бы снизить на целых 38 EPNдБ по сравнению с ИКАО. Требования главы 4. В 2007 году британская бюджетная авиакомпания easyJet представила концепцию ecoJet, самолета на 150–250 мест с V-образными двигателями с открытым ротором, присоединенными к задней части фюзеляжа и экранированными U-образным хвостовиком. Он безуспешно инициировал переговоры с Airbus, Boeing и Rolls-Royce о производстве этого самолета.
Для двухмоторного самолета, перевозящего 100–150 пассажиров, потребуются винтовые вентиляторы диаметром 120–168 дюймов. (300–430 см; 10,0–14,0 футов; 3,0–4,3 м), а пропеллер с диаметром гребного винта 236 дюймов (600 см; 19,7 футов; 6,0 м) теоретически создавал бы тягу почти 60000 фунтов-силы (270 кН). Эти размеры достигают желаемых высоких коэффициентов двухконтурности, превышающих 30, но они примерно в два раза больше диаметра турбовентиляторных двигателей эквивалентной мощности. По этой причине авиастроители обычно проектируют оперение с конфигурацией T-tail для аэродинамических целей, а воздушные винты могут быть прикреплены к верхней части задней части. фюзеляж. Для прототипа гребного вентилятора Rolls-Royce RB3011 потребуется пилон длиной около 8,3 фута (2,54 м; 100 дюймов; 254 см), чтобы соединить центр каждого двигателя с боковой стороной фюзеляжа. Если винтовые вентиляторы установлены на крыльях, крылья будут прикреплены к самолету с высокой конфигурацией крыла , что обеспечивает дорожный просвет, не требуя чрезмерно длинного шасси. Для того же количества мощности или тяги вентилятор без вентилятора требует более коротких лопастей, чем винтовой вентилятор с редуктором, хотя общие проблемы с установкой все еще остаются актуальными.
Турбовинтовые двигатели и большинство гребных вентиляторов оцениваются по производимой ими мощности на валу лошадиных сил (л.с.), в отличие от ТРДД и типа UDF, которые оцениваются по величине тяги, которую они выдают. Эта разница может несколько сбить с толку при сравнении двигателей разных типов. Эмпирическое правило состоит в том, что на уровне моря со статическим двигателем 1 мощность на валу (750 Вт) примерно эквивалентна тяге в 2 фунта-силы (8,9 Н), но на крейсерской высоте эта мощность на 1 валу (750 Вт) меняется на примерно 1 фунт-сила (4,4 Н) тяги. Это означает, что узкофюзеляжный самолет с двумя двигателями с тягой 25 000 фунтов силы (110 кН) теоретически может быть заменен парой гребных вентиляторов мощностью 12 000–13 000 л.с. (8 900–9 700 кВт) или двумя двигателями с тягой 25 000 фунтов силы (110 кН)) Проповентиляторы UDF.
Сопоставимые двигатели
Связанные списки
Общие ресурсы
