Что такое «ТРДД с большим двухконтурным редуктором» и почему он намного эффективнее?

Вентиляторная секция турбовентиляторного двигателя приводится в движение золотником низкого давления (LP). Это означает, что он соединен с двумя частями двигателя:

• Компрессор низкого давления, который должен сжимать воздух перед тем, как он попадет в компрессор высокого давления (ВД).
• Турбина низкого давления, которая должна принимать воздух после выхода из турбины высокого давления.

Проблема в том, что секция HP эффективна на высоких оборотах. Но вентилятор достигнет аэродинамических пределов, когда его наконечники превысят сверхзвуковую скорость. Лопасти вентилятора также труднее удержать в случае отказа, поскольку они вращаются быстрее. Таким образом, чтобы разместить вентилятор, секция LP должна вращаться с меньшей скоростью, что затрудняет согласование с секцией HP с высокими оборотами.

Также есть ограничение на поток воздуха. Вентилятор должен иметь возможность перемещать максимальное количество воздуха, которое составляет взлетную мощность на уровне моря. Но он также должен быть в состоянии эффективно функционировать на крейсерском уровне, когда поток быстрее, но гораздо менее плотный.

Компании-производители двигателей используют разные стратегии для преодоления этих ограничений.

GE в основном изготавливает секции LP большего диаметра. Это позволяет лопастям иметь высокую скорость при более низких оборотах. Это требует, чтобы воздушный поток быстрее менял направление.

Компания Rolls Royce разработала конструкцию с 3 шпулями, которая позволяет каждой секции вращаться с более оптимальной скоростью вращения. Это добавляет сложности конструкции.

Пратт и Уитни придерживаются подхода фанатов. Подобно турбовинтовым двигателям, здесь имеется редуктор, позволяющий вентилятору вращаться с меньшей скоростью, чем приводящая его катушка двигателя.

Это позволяет золотнику турбины работать с более оптимальными оборотами, в то же время позволяя вентилятору вращаться медленнее. Более медленный вентилятор может быть больше, что обеспечивает более высокий коэффициент байпаса.

Высокая степень двухконтурности позволяет турбовентиляторному двигателю прогонять больше воздуха (создавать большую тягу) при меньшем количестве воздуха, проходящего через сердечник (сжигать меньше топлива). Современные большие самолеты имеют такие двигатели, как GE90 на 777 (байпас 9: 1), а последние двигатели на 787 идут еще выше с GEnx (байпас 9,6: 1) и Trent 1000 (10,8: 1). Меньшие самолеты, такие как 737 и A320, в настоящее время используют двигатели, такие как CFM56 (5,5: 1), а новый LEAP имеет более высокие значения (9: 1 или 11: 1). PW1000G идет еще выше (до 12:1).