В коммерческой авиации кажется, что реактивные двигатели растут, а степень двухконтурности увеличивается с появлением новых двигателей. Вот несколько примеров:
Коэффициент двухконтурности увеличился почти в 2 раза за 30 лет (1970 -> 2015). Я понимаю необходимость действительно высокой степени двухконтурности для снижения расхода топлива при увеличении тяги. Чтобы иметь большую степень двухконтурности, часть высокого давления двигателя должна быть небольшой по сравнению с общим размером двигателя.
Для конструкций с двумя золотниками без редуктора дальнейшее увеличение степени двухконтурности невозможно. Поскольку вентилятор соединен с тихоходной турбиной, увеличение его скорости приведет к перегрузке турбины. Только если двигатель работает при более высокой температуре ядра, можно увеличить мощность, обеспечиваемую тихоходной турбиной. Для этого потребуются либо более качественные материалы (которые недоступны), либо меньшее время между капитальными ремонтами (что дорого).
Отметим, что двигатели семейства Rolls-Royce Trent имеют самые большие степени двухконтурности. Rolls-Royce использовал трехзолотниковую конструкцию, которая позволяет более точно регулировать скорость различных компонентов двигателя.
Когда редуктор размещается между вентилятором и турбиной , даже конструкция с двумя золотниками может поддерживать более крупный вентилятор, и это решение будет использоваться в двигателях P&W следующего поколения . Меньшие двигатели, такие как ALF 502 , который используется в BAe 146 rsp. Avro RJ использовал его уже несколько лет назад для установки вентилятора на одноконтурный двигатель. Для более крупных двигателей передача огромной мощности в компактной коробке передач до сих пор была слишком сложной задачей. Только тепло, выделяемое редуктором двигателя класса тяги 200 кН, работающего с КПД 98%, составило бы почти 400 кВт - это надо как-то сбрасывать!
Однако остается еще одна проблема. Большим вентиляторам нужны большие гондолы, и их сопротивление увеличивается пропорционально квадрату увеличения диаметра вентилятора. Увеличение степени двухконтурности двигателя с большой степенью двухконтурности приводит к еще большему снижению отдачи, что, как правило, компенсируется увеличением сопротивления гондолы, когда степень двухконтурности превышает 12–15. Чтобы сделать большие степени двухконтурности экономичными, активная ламинаризация гондолы будет нужный.
Единственный способ увеличить степень двухконтурности — ускорить турбину высокого давления и избежать потери энергии. Чтобы разогнать турбину высокого давления, вам нужно более высокое давление и более высокая температура. Реактивный двигатель работает следующим образом: Представьте себе: воздух имеет эти значения (эти значения абсолютно произвольны) 1, 15, 200 (давление, температура, скорость), реактивный двигатель Увеличьте давление в компрессоре (10, 5, 10) после этот поток проходит в камеру сгорания (10, 300, 10) с помощью турбины вы преобразуете температуру и давление в скорость (1, 20, 2000) и вы выбираете энергию для вращения вентилятора. Вентилятор увеличивает скорость воздуха.
Таким образом, вы можете увеличить температуру, но все детали сделаны из металла, поэтому производители разрабатывают специальные сплавы и используют керамическую фольгу.
Другой думает, чтобы избежать утечки, производитель разрабатывает новый истираемый материал, чтобы избежать утечки давления. Технология позволяет уменьшить механическую утечку во время передачи энергии на лопасть вентилятора. Новые профили лопастей (лопасти вентилятора закручены) уменьшают утечку энергии из-за трения и предотвращают застой воздуха.
В следующем году мы увидим новый двигатель с открытым ротором и, конечно же, новые термостойкие материалы, поэтому степень двухконтурности увеличится (по прогнозам 30 или 40).
Для открытого ротора и коэффициента двухконтурности см. здесь (извините, у меня нет английского источника)
васин1987
РобоКарен
Викки