Насколько мне известно, двигатели с большой степенью двухконтурности имеют гораздо более высокую топливную экономичность, чем двигатели с малой степенью двухконтурности, и в результате эффективный удельный импульс двигателя увеличивается. Что я пытаюсь выяснить, и ни один из предыдущих вопросов, которые я нашел, задает, где компромисс?
Бесплатных обедов не бывает, а массовое повышение удельного импульса на пустом месте не представляется возможным. От чего вы отказываетесь с двигателями с высокой степенью двухконтурности?
Байпас снижает скорость выхлопа двигателя. Что повышает эффективность, но ограничивает скорость полета.
В реактивных (как турбореактивных, так и турбовентиляторных) скорость истечения не растет с ростом скорости на входе. Это означает, что с увеличением скорости полета дельта-V уменьшается, что увеличивает эффективность тяги, но двигатель, очевидно, не может создавать тягу, когда дельта-V достигает нуля, поэтому это накладывает абсолютный предел скорости полета самолета.
Поскольку эффективность лучше всего близка к максимальной скорости, более высокий байпас лучше для более медленного полета (авиалайнеры летают от M0,8 до M0,85), в то время как для более быстрого полета требуется меньший байпас (у истребителей, как правило, только от 0,5: 1 до 1: 1).
Другое дело, что ядро должно быть в состоянии производить мощность для вращения вентилятора. Таким образом, степень двухконтурности увеличивается по мере того, как конструкторы учатся создавать более мощные и эффективные турбины и компрессоры, обеспечивающие более высокую степень сжатия.
В дополнение к хорошему ответу, данному @JanHudec, я могу добавить несколько вещей. Для такой же тяги при высокой двухконтурности двигатель должен быть большего диаметра, что имеет кучу минусов. Это приводит к большему весу, более длинным лопастям вентилятора, большим гироскопическим силам и т. Д. Это часто может привести к более длинному шасси, за исключением 737, где вместо этого нижняя часть гондолы была сплющена. Сопротивление останова двигателя при высоком байпасе также будет выше.
В обычном турбореактивном двигателе весь воздух, используемый для создания тяги за счет его ускорения, проходит через сердцевину двигателя , где находятся камеры сгорания. Весь этот воздух сжимается и прогоняется через весь двигатель на высокой скорости, но лишь малая его часть принимает участие в процессе сгорания. Высокая скорость означает много потерь на трение.
Байпасный воздух (который был ускорен только вентилятором первой ступени ) не проходит через (высокоскоростной) сердечник и поэтому рассеивает меньше энергии в виде трения, как указал Ян Худек. Вот способ подумать об этом в более простых терминах:
Представьте себе двигатель O-200 мощностью 100 лошадиных сил, который используется в Cessna 150. Его мощность приводит в движение воздушный винт, через который значительный массовый поток воздуха ускоряется при пересечении диска винта, создавая тягу. Энергия, используемая для привода этого «вентилятора», обеспечивается относительно небольшим потоком воздуха через двигатель, который всасывается через систему впуска, смешивается с топливом, сжимается, воспламеняется, расширяется и выпускается. Насосные потери , связанные с этим массовым расходом, малы по сравнению с тягой, развиваемой вентилятором, что является очень эффективным устройством.
Таким образом, вы можете думать о поршневом двигателе, приводящем в движение воздушный винт, как о двигателе со сверх-ультра-высокой степенью двухконтурности!
Эколог