Планетарный редуктор сделает турбовентиляторные двигатели компактнее

Анимация работы планетарного редуктора на валах турбин

Derwent Aviation

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.