Каким образом производители авиационных двигателей достигают более высокой степени двухконтурности при соблюдении требований к тяге для данного самолета?

Я понимаю, что более высокая степень двухконтурности приводит к большей эффективности, так как меньше воздуха проходит через активную зону, и, следовательно, сжигается меньше топлива. Однако как удовлетворить требования по тяге для того же самолета с более новым двигателем, имеющим более высокую степень двухконтурности? Поскольку большая часть массового потока будет обеспечиваться передним вентилятором, я хочу понять, какие изменения внесены в турбовентиляторные двигатели, которые обеспечивают такую ​​же тягу при минимальном потоке воздуха через активную зону.

Ваш вопрос сводится к "При той же тяге двигателя, как можно увеличить БПР без увеличения расхода топлива в активной зоне"?
Ядро в основном имеет фиксированный размер, но вы увеличиваете вентилятор. Трудная часть состоит в том, чтобы собрать энергию из газа для привода вентилятора.

Ответы (2)

Ранние турбореактивные двигатели были настолько неэффективны, что добавление вентилятора рассматривалось, но не было реализовано, потому что это сделало бы двигатели еще более вялыми и еще больше сузило бы рабочие пределы. Если вы сравните Jumo 004 с EJ200 , вы обнаружите, что оба имеют одинаковый размер, имеют 8 ступеней компрессора, но сильно различаются по степени сжатия и тяге (степень сжатия 3,2 против 26 и 9 против 60 кН сухой тяги). .

Когда поток компрессора был лучше понят, температура турбины и степень давления выросли, избыточная мощность, выдаваемая ядром двигателя, увеличилась и позволила приводить в действие вторую турбину и вал; первоначально с коэффициентами двухконтурности всего 0,25 . Если вы сравните общую степень сжатия со степенью двухконтурности, вы обязательно заметите тенденцию:

Engine             compressor       pressure ratio     bypass ratio
RR Conway        7LP, 9HP stages       14  :1             0.25:1
P&W JT3D      2fan, 6LP, 7HP stages    12.5:1             1.42:1
GE CF6-6      1 fan, 1LP, 16HP stages  25  :1             5.8 :1
RR RB211-535  1 fan, 6IP, 6HP stages   25.8:1             4.3 :1
GE 90         1 fan, 4LP, 9HP stages   42  :1             9   :1
RR Trent XWB  1 fan, 8IP, 6HP stages   52  :1             9.3 :1
RR Ultra Fan                          >70  :1           >15   :1 (projected)

Более эффективное ядро ​​позволяет оставлять больше энергии в выхлопе после турбины высокого давления, поэтому турбина низкого давления может извлекать больше энергии для привода большего вентилятора.

Хороший ответ! Как извлекать больше энергии при меньшей площади ядра и меньшем количестве топлива?
За счет более эффективного использования топлива и воздуха. Более высокая степень сжатия, лучшие горелки, более эффективные турбины.
Понятно, поэтому цель турбовентиляторных двигателей всегда состоит в том, чтобы иметь максимально возможную степень двухконтурности при максимальной эффективности ядра и уменьшении размера ядра?
@flextempers: Если вы твердо придерживаетесь дозвукового режима и хотите свести к минимуму расход топлива на дальних рейсах, то да. Обратите внимание, что увеличение коэффициента двухконтурности приведет к уменьшению отдачи и большей и более тяжелой гондоле с более высоким сопротивлением. В какой-то момент вы можете захотеть искусственно поддерживать ламинарный поток в гондоле дольше, чтобы по-прежнему получать положительный выигрыш от более высокой степени двухконтурности.
Это увлекательно. Что вы подразумеваете под «искусственным» поддержанием ламинарного потока в гондоле? Разве толщина гондолы не может оставаться относительно постоянной даже при большом увеличении диаметра вентилятора?
@flextempers: речь идет о смоченной поверхности гондолы. Больший диаметр приведет к пропорциональному увеличению поверхности. Ламинаризация может быть достигнута за счет отсасывания пограничного слоя через крошечные отверстия на поверхности. Google для активной ламинаризации.

Газогенератор является ядром реактивного двигателя: комбинация компрессора, камеры сгорания и турбины. Разница заключается в отборе мощности турбиной. Если турбина больше, она может извлекать больше энергии из газового потока для привода компрессора и вентилятора. При отсутствии байпасного вентилятора из газового потока турбина извлекает меньшую мощность, а скорость выхлопа выше.

Мощность газогенератора преобразуется в тягу за счет ускорения газового потока. Эффективность увеличивается, если большее количество газа ускоряется до более низкой скорости:

  • Тяга реактивного двигателя определяется выражением
    Ф "=" м ˙ * ( в е − в 0 )
    с м ˙ = поток газа в кг/с, в е = выходная скорость газового потока в м/с, и в 0 = воздушная скорость самолета.
  • КПД реактивного двигателя (при полном расширении) определяется как
    η п "=" 2 1 + в е / в 0

Итак, для заданной тяги, если В е уменьшается и м ˙ пропорционально увеличивается, КПД двигателя увеличивается.

Примечания:

  1. Полное расширение выхлопного потока происходит, если он не достигает локальной скорости звука. Если это так, это означает, что выхлоп засорен, и часть тяги создается за счет более высокого давления за выхлопом. Это можно объяснить, вычислив эффективную в е о ф ф это даст такую ​​же тягу.
  2. Пропульсивный КПД равен 1 = 100%, если в е "=" в 0 , но к сожалению тяги больше нет.
Каким образом производители авиационных двигателей достигают более высокой степени двухконтурности при соблюдении требований к тяге для данного самолета?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v