Почему ранние реактивные лайнеры не использовали турбовентиляторные двигатели?

Серийных ТРДД просто не было. Как только они появились на рынке и стали производиться серийно, на них переключились авиалайнеры.

Хотя в то время турбовинтовые двигатели существовали, они были (и остаются) газотурбинными двигателями, приводящими в движение пропеллер вместо поршневого двигателя, — простая комбинация двух технологий. Турбореактивные двигатели сами по себе были довольно сложными машинами для той эпохи.

Турбовентилятор включает в себя вентилятор большого диаметра, похожий по конструкции на осевой компрессор, который сложнее построить, чем более простые центробежные компрессоры, используемые в первых реактивных двигателях и большинстве турбовинтовых двигателей. Он вращается на более высоких оборотах, чем пропеллер, и его необходимо построить и отбалансировать в соответствии с допусками реактивного двигателя, при этом концы вентилятора должны находиться очень близко к корпусу, но не касаться его.

Вентилятор также должен приводиться в движение сердечником, у которого остается достаточно полезной мощности для создания тяги и крутящего момента, и делать это на достаточно низких оборотах, чтобы вентилятор (в основном) оставался дозвуковым. Эта комбинация обеспечивает значительный прирост эффективности только с двухзолотниковым сердечником, использующим низкоскоростной вал для соответствия оптимальным оборотам вентилятора, установленным внутри полого высокоскоростного вала, приводящего в движение компрессор (если не используется задний вентилятор). Двухконтурный двигатель с дополнительными уплотнениями представляет собой гораздо более сложный двигатель, чем одноконтурный ТРД или турбовинтовой двигатель с центробежным потоком.

Все это было сделано, и ТРДД быстро стали нормой, но на разработку и наращивание производства ушло несколько лет.

Разве они не полностью осознали потенциальные преимущества в то время/думали, что они не будут работать хорошо?

Турбовентиляторные и турбовинтовые двигатели уже изучались в Великобритании и Германии во время Второй мировой войны, но в то время это было еще технически невозможно. Их преимущество было действительно очевидным, даже несмотря на то, что более низкий уровень шума турбовентиляторных двигателей имел меньшее значение, чем сейчас.

или просто в то время было очень сложно построить реактивный двигатель с полезной избыточной мощностью турбины (для привода вентилятора)?

Да, именно поэтому появились первые реактивные самолеты. Соотношение давлений ранних реактивных двигателей не позволяло добавить вентилятор, а дополнительная сложность второго золотника считалась неэкономичной.

Однако следующее поколение реактивных самолетов могло бы поддерживать вентилятор, но не поддерживало его, потому что они были разработаны для истребителей. Здесь цель состояла в том, чтобы лететь как можно быстрее, а для этого нужны низкие лобовые площади и высокая выходная скорость. Оба пострадали бы, если бы добавили вентилятор. Гражданское использование реактивных двигателей первоначально было ограничено Comet , двигатели которого были спрятаны в крыльях и не могли вместить вентилятор. То же самое и с V-бомбардировщиками . Только бомбардировщики Боинга могли получить выгоду от турбовентиляторных двигателей, но дозаправка в воздухе делала их низкий КПД менее очевидным. Обратите внимание, что Pratt&Whitney J-57 , который был одним из первых двухконтурных двигателей, первые восемь лет своей жизни был чисто турбореактивным.

Только когда объем рынка реактивных транспортных самолетов вырос до достаточного размера в конце пятидесятых годов, производители двигателей начали добавлять ступени вентилятора к своим существующим двигателям. Первым был RR Conway , который был разработан для V-образных бомбардировщиков и имел коэффициент двухконтурности всего 0,25 из-за ограничений диаметра существующих конструкций. Турбореактивный двигатель J-57 был преобразован в турбовентиляторный JT-3D в 1958 году, когда дальность полета первых турбореактивных самолетов Boeing 707 и DC-8 оказалась незначительной для трансатлантических полетов.

Тем не менее, первые реактивные лайнеры сначала использовали турбореактивные двигатели, а затем только турбовентиляторные двигатели с очень малой степенью двухконтурности, несмотря на существование турбовинтовых двигателей.

Были гражданские турбовинтовые самолеты для полетов на короткие расстояния, но преимущество реактивных самолетов в скорости означало, что все новые типы, разработанные не только для региональных полетов, должны были быть реактивными, чтобы быть конкурентоспособными. Отметим, что опоздавший в тройке Boeing 707, Douglas DC-8 и Convair 880 использовал меньший диаметр фюзеляжа и четыре двигателя Starfighter , чтобы получить преимущество в скорости над двумя другими.

Потому что, когда появились первые реактивные лайнеры, для них не было турбовентиляторных двигателей. Первый реактивный лайнер de Havilland Comet 1 впервые поднялся в воздух в июле 1949 года; первый турбовентиляторный двигатель Rolls-Royce Conway RCo.5 не был доступен в готовой к производству версии до августа 1955 года (хотя, как оказалось, первой версией Conway для реактивного лайнера на самом деле был RCo.10). , который сам был быстро заменен RCo.12).