Планетарный редуктор сделает турбовентиляторные двигатели компактнее
Британская компания Derwent Aviation предложила использовать в конструкции двухвальных турбовентилляторных реактивных авиационных двигателей планетарный редуктор для передачи вращения от валов турбин высокого и низкого давления компрессору низкого давления. Как пишет Aviation Week, такая схема позволит сделать авиационные двигатели компактнее, а также значительно упростить подключение электромоторов для старта силовых установок и генераторов.
Современные турбовентиляторные двигатели состоят из двух частей. Одна из них — внутренний контур, состоящий из газогенератора и сопловой части. В состав газогенератора входят зона компрессоров, камера сгорания и турбина высокого давления. В полете воздух затягивается и немного сжимается вентилятором — самым большим и самым первым винтом по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом.
После сгорания горючего газы из камеры сгорания попадают на турбину высокого давления и вращают ее, а та, в свою очередь, приводит в движение компрессор высокого давления. После турбины высокого давления газы попадают на турбину низкого давления, приводящую вентилятор и компрессор низкого давления. После турбин газовый поток попадает в сопло и истекает из него, формируя часть тяги двигателя. Вторая часть двигателя — внешний контур — представляет собой направляющий аппарат, воздуховод и, в некоторых случаях, собственное кольцевое сопло.
Во время полета часть немного сжатого вентилятором воздуха, не попавшая во внутренний контур, попадает в направляющий аппарат, где тормозится. Из-за торможения давление в воздушном потоке повышается. Затем сжатый воздух поступает в воздуховод, а затем — в сопло и формирует остаток тяги. В современных турбовентиляторных двигателях гражданских самолетов основная часть тяги — до 80 процентов — формируется вентилятором.
В некоторых авиационных двигателях используется редуктор, передающий вращение с вала турбины низкого давления на вентилятор. Благодаря такому конструкторскому решению удалось частично избавиться от жесткой связки между горячей и холодной частями силовой установки. Кроме того, вентилятор и турбина стали работать в оптимальных друг для друга условиях — удалось несколько повысить частоту вращения турбины низкого давления без значительного увеличения частоты вращения вентилятора.
Новое решение, предложенное компанией Derwent Aviation, предусматривает установку планетарного редуктора в холодной зоне на валы турбин высокого и низкого давления. Такая конструкция получила название DDB (Dual-Drive Booster, компрессор низкого давления с двойным приводом). В новой конструкции вращение с вала турбины высокого давления будет передаваться на солнечную шестерню редуктора, а с вала турбины низкого давления — на сателлиты.
По данным конструкторов, такое техническое решение позволит дополнительно повысить частоту вращения турбины низкого давления, мощность компрессора низкого давления и общую степень сжатия в зоне компрессоров. Как результат, это приведет к повышению топливной эффективности силовой установки по меньшей мере на 4 процента. При этом наличие планетарного редуктора на валах турбин упростит подключение генератора, вращение для которого можно будет отбирать напрямую от шестерен, а не от навесного редуктора, как это делается в современных двигателях.
Кроме того, к планетарному редуктору в двигателе возможно будет подключить внешний электромотор, питающийся от аэродромного источника или от вспомогательной силовой установки. Этот электромотор можно будет использовать для раскрутки авиационного двигателя для его запуска. Другие подробности о перспективной разработке пока не раскрываются. Неизвестно также, когда планируется начать испытания авиационного двигателя новой конструкции.
Ранее немецкий проектный институт Bauhaus Luftfahrt, контрольный пакет акций которого принадлежит европейскому авиастроительному концерну Airbus, представил проект гибридной авиационной силовой установки. Новый двигатель внешне похож на турбовентиляторную реактивную авиационную силовую установку, однако внутри имеет существенное от нее отличие — замещенный поршневым двигателем газогенератор. По оценке разработчиков, такое конструктивное решение позволит уменьшить расход топлива самолетом.
Василий Сычёв
Первые поставки заказчикам запланированы на 2025 год
Компания Doroni Aerospace показала новое видео полета разрабатываемого ею полностью электрического двухместного персонального летательного аппарата H1. Полет внутри ангара на небольшой высоте от пола впервые происходил под управлением находящего на борту пилота, сообщает издание New Atlas. Большинство из существующих сегодня проектов полностью электрических летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой предназначены для использоваться в сервисах аэротакси. Однако, есть среди них и проекты летательных аппаратов для личного использования. От аэротакси они обычно отличаются более компактными размерами и меньшей пассажировместимостью. В качестве примера можно привести двухместный электролет Air One от израильского стартапа Air. Он предназначен для полетов на расстояние до 177 километров с максимальной скоростью до 250 километров в час. Другой летательный аппарат под названием Axe от компании SkyFly также предназначен для перевозки двух человек включая пилота. Проект электролета Doroni H1, уже несколько лет разрабатываемый стартапом Doroni Aerospace, также относится к типу летательных аппаратов, предназначенных для персонального использования. Он выполнен в виде квадрокоптера с четырьмя парами четырехлопастных соосных винтов, которые должны будут находиться внутри защитных кожухов, плавно переходящих в переднее и заднее крыло. Оба крыла имеют сравнимые размеры и устанавливаются под достаточно большим углом. Это позволяет использовать их подъемную силу в горизонтальном полете, во время которого H1, как и любой квадрокоптер, наклоняется вперед. Для создания дополнительной тяги в горизонтальном полете в задней части H1 будут устанавливаться два толкающих винта меньшего диаметра. Кабина персонального летательного аппарата имеет каплевидную форму и предназначена для двух человек, включая пилота. Предполагается, что Doroni H1 сможет пролетать на одном заряде аккумулятора до 100 километров со средней скоростью 160 километров в час. Максимальная же скорость составит 225 километров в час. Вес пустого электролета составляет 750 килограмм. Он может перевозить до 227 килограммов. Впервые H1 оторвался от земли и выполнил полет на высоте несколько метров в режиме висения без людей на борту в феврале 2023 года. С тех пор Doroni Aerospace осуществила уже несколько десятков тестовых полетов. В новом видео компания продемонстрировала полет H1, который впервые происходил под управлением находящегося на его борту пилота. Полет происходил в режиме висения на небольшой высоте внутри ангара компании, а за ручкой управления находился основатель и генеральный директор компании Дорон Мердингер (Doron Merdinger). Видно, что на текущей стадии разработки летательный аппарат не имеет крыльев и защитных обтекателей вокруг воздушных винтов. Из элементов корпуса на раме установлена только каплевидная кабина без дверей и остекления, в которой находится пилот. При этом на месте пассажира судя по всему расположилась аккумуляторная батарея. В 2024 году согласно текущим планам в Doroni Aerospace надеются сертифицировать H1 как легкий спортивный летательный аппарат. Поставки заказчикам запланированы на 2025 год. Для управления электролетом его будущему владельцу потребуется около 20 часов тренировок. https://www.youtube.com/watch?v=WfaEOrBwpHs Ранее мы рассказывали о другом проекте летательного аппарата с возможностью вертикального взлета и посадки под названием A5, разрабатываемого компанией ASKA. В отличие от проекта Doroni он представляет собой полноценный летающий автомобиль. У него есть автомобильные колеса, на которых он может передвигаться по дорогам общего пользования и раскладывающиеся для полета крылья, на которых расположены шесть электромоторов с винтами.