Будут ли «ветряки» в обходном потоке экономить топливо для реактивных лайнеров?

Где находится генератор переменного тока в большом авиалайнере, таком как Boeing 747 или Airbus A380?

Какую мощность он выдает в киловаттах?

И какова возможность его установки с лопастями вентилятора? Действовать как ветряная мельница / ветрогенератор в точке, где воздух замедляется в байпасном турбовентиляторном двигателе. Я имею в виду, включить его в конструкцию двигателя, чтобы он замедлял движение воздуха для выработки электроэнергии, а не использовал движение двигателя.

Цель состоит в том, чтобы уменьшить количество топлива, необходимого для производства электроэнергии.

Вы имеете в виду что-то вроде "Турбины Ram Air" ? У меня есть ощущение, что использование остаточной мощности внутри двигателя намного более эффективно с точки зрения расхода топлива, чем дополнительное сопротивление от постоянного использования RAT.
Ты ничего не получишь даром. Поскольку использование энергии воздушного потока для вращения турбины не может быть эффективным на 100%, вы теряете больше энергии, чем получаете, поскольку уменьшаете энергию, поступающую в двигатель от воздушного потока. Прямой редукторный привод намного более эффективен (более 99%) и использует топливо для выработки энергии.
По теме: Разумно ли использовать энергию ветра в самолете? . Второй абзац этого вопроса был в значительной степени (если не исчерпывающе) рассмотрен в соответствующем вопросе, указанном выше.
Когда вы пишете « чтобы он замедлял движение воздуха для выработки электроэнергии, а не использовал движение двигателя », вы имеете в виду преобразование кинетической энергии воздушного потока в электричество, а не преобразование механической энергии двигателя. Но вы пропускаете воздушный поток, который сам создает двигатель. Таким образом, чтобы использовать воздушный поток, вам нужно сначала сжечь (дополнительное) топливо для создания силы, затем преобразовать эту силу в движение (относительный воздушный поток), а затем энергию воздушного потока в механическое вращение с помощью лопастей. Все эти три шага несовершенны. Использование вала требует только первого шага, поэтому оно более эффективно.
Нормальная выработка электроэнергии осуществляется двигателями или ВСУ. Это может быть просто легкий металл, который я летаю, но обычно у меня есть стартер-генераторы с номиналами, такими как 28 В -200 А постоянного тока или 28 В -300 А постоянного тока. Обычно APU имеют стартер/генератор. Одна из проблем с генераторами переменного тока заключается в том, что скоростью вращения турбины трудно управлять для регулирования частоты. AC не может быть запараллелен. Есть множество конфигураций, и все они кажутся разными. Обычно не приводится в движение отбираемым воздухом, который используется для запуска.
Согласно эмпирическому правилу конструкции самолета, пропеллеру ветряной мельницы потребуется в 10 раз больше энергии, извлекаемой из воздушного потока, чтобы обеспечить определенное количество мощности на его выходном валу (таким образом, 10 кВт мощности на валу требуют 100 кВт «мощности потока», которая имеет компенсировать за счет большей тяги)
@mins мое понимание одной из функций вентилятора в двигателе с турбонаддувом находится в секции вентилятора, где воздух поступает в горячие секции двигателя, а не в секцию байпаса, на крейсерском режиме воздух сверхзвуковой, поэтому воздух замедлен вентилятором, вместо того, чтобы использовать медленное вращение двигателя или движение вентилятора для замедления воздуха, почему бы не установить турбину/ветряную мельницу для выработки электроэнергии для других целей. Чтобы понять это дальше, прямоточный реактивный двигатель использует конус для замедления воздуха, а двигатель с турбонаддувом использует вентилятор.
« Воздух сверхзвуковой [и должен замедляться, поэтому] почему бы не установить турбину/ветряк [в двигатель] для выработки электроэнергии ». Важна энергия потока (сочетание скорости и массы/давления). То, что вы предлагаете, менее эффективно, чем использование коробки для принадлежностей для привода генератора . Кроме того, зачем рисковать поломкой лопасти в корпусе двигателя? Когда на самолете имеется ветряная турбина, она располагается вдали от двигателей, рядом с фюзеляжем .

Ответы (3)

введите описание изображения здесь
Оливье Клейнен (собственная работа) [ CC BY-SA 3.0 ], через Wikimedia Commons

Вертикальный вал, показанный выше, приводит в действие генератор, который расположен рядом с двигателем (обычно прямо под ним). Смотрите: ответ Дэйва

Выходная мощность

Максимальная нагрузка на IDG на Боинге 737 составляет 90 кВА или 72 кВт. Обычно они работают с нагрузкой 0,3, но, допустим, это полная нагрузка. ( Источник )

Потребление топлива

Отбор мощности на валу реактивного двигателя GE CF6, установленного, например, на Боинге 747, потребляет 0,125 кг топлива на каждый кВтч. ( Источник )

Коэффициент мощности на валу для CF6 и CFM56 на 737 очень похож. В час это 9 кг топлива, на 6 часов полета это 54 кг топлива.

В крейсерском режиме это около 0,45% от того, что двигатель уже сжигает при 2000 кг/ч на двигатель. Как видите, это немного, тем более, что я использовал нереальную 100-процентную загрузку.

Ветряки в обходном потоке

Если турбины, которые вы хотите добавить в поток байпаса, будут реализованы, они тоже будут уменьшать тягу двигателя по мере того, как будут брать от него, добавят больше веса и сложности, нарушат воздушный поток и, очень возможно, в конечном итоге съедят больше топливо.

Другой способ для B747-400: 72 кВт в час — это 72 кВтч или 259 МДж. Учитывая плотность энергии Jet-A (43,3 МДж/кг), для этого требуется 6 кг топлива в час при 100% КПД. Поскольку турбовентиляторный двигатель имеет КПД около 35%, это означает 17 кг/ч без учета КПД IDG (который должен составлять для частоты 400 Гц около 90%). Сейчас на Б747 4 IDG, значит 68 кг/ч.

На больших самолетах есть несколько генераторов переменного тока.

Большинство крупных самолетов имеют ВСУ, которая часто находится в задней части самолета. По сути, это небольшая турбина, напрямую прикрепленная болтами к генератору переменного тока. Он обеспечивает питание, когда самолет находится на земле (и двигатели выключены), а также может использоваться в полете, если необходимо дополнить основную систему или в случае отказа основного двигателя.

Генераторы двигателя обычно устанавливаются и приводятся в действие непосредственно турбиной (через трансмиссию), в данном случае рядом со ступенью компрессора. Вы можете прочитать больше в этой теме и посмотреть это видео для хорошего обзора / объяснения реактивных приводов . Вы также можете увидеть, где на этой картинке,

введите описание изображения здесь( источник )

Как упоминалось в комментариях, у вас может быть воздушная турбина Ram , приводимая в движение потоком воздуха, но она, по-видимому, не так эффективна, как ее прямая установка на двигатель.

Крупные авиалинии ДЕЙСТВИТЕЛЬНО имеют генератор переменного тока с приводом от ветряной турбины, который задействуется в аварийных условиях, т. е. при полном отказе двигателя/нормальной электрической системы. Устройство также создает гидравлическое давление.

введите описание изображения здесь

Их называют воздушными турбинами Ram , или сокращенно RAT.

Видео: испытательный стенд 747 RAT

Эти устройства спасли многие полеты. В первую очередь Gimli Glider . Боинг 767-233, у которого закончилось топливо из-за математической ошибки, во время полета над Канадой в 1983 году.

Математическая ошибка. Вот что я начну говорить парню из ААА, когда у меня кончится бензин...
Будут ли «ветряки» в обходном потоке экономить топливо для реактивных лайнеров?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v