Почему реактивные двигатели встречного вращения так редки? Такой реактивный двигатель будет иметь турбины, вращающиеся в противоположных направлениях, или компрессоры, вращающиеся в противоположных направлениях, или и то, и другое.
На самом деле я не могу вспомнить ни одного самолета , у которого есть это. Если у некоторых винтовых двигателей есть противовращатели, я не понимаю, почему их нет и у некоторых самолетов.
Мне кажется, что части, вращающиеся в противоположных направлениях, были бы более эффективными при извлечении энергии или сжатии воздуха. Уже есть ТРД встречного вращения (Ту-95), а ТРД очень похожи на реактивные, так что думаю дело не в технических знаниях. Другим преимуществом было бы уменьшение или устранение гироскопических сил, препятствующих крутящему моменту рыскания или тангажа, о чем я задам еще один вопрос.
Кстати, я рассматриваю только осевые реактивные двигатели. Я совсем забыл, что раньше были реактивные двигатели с центробежным сжатием, которые почти исчезли.
РЕДАКТИРОВАТЬ: Вопрос касается реактивных двигателей (ТРДД или ТРД), но я упомянул Ту-95 и его турбовинтовые двигатели, потому что турбовинтовые двигатели очень похожи на реактивные двигатели. А я то думал, что у Ту-95 все движки встречные, а оказалось только винты встречные, а не турбины. Тем не менее, если бы был турбовинтовой двигатель с вращающимися в противоположных направлениях золотниками, я бы очень хотел услышать об этом здесь, потому что я думаю, что это имело бы большое значение для вопроса о реактивных двигателях, вращающихся в противоположных направлениях, и их эффективности.
Если низкоскоростная и высокоскоростная катушки вращаются в одном направлении, относительная скорость между ними низкая. Вращение в противоположных направлениях означает, что вам нужно удвоить отдельные скорости, чтобы получить относительную скорость, и это значительно увеличит потери в подшипниках. Как трение, так и износ будут возрастать с небольшой пользой при регулярной эксплуатации. Заметным исключением является двигатель Rolls-Royce Pegasus для прыжкового самолета Harrier.
Статоры между вращающимися ступенями гарантируют, что поток воздуха внутри двигателя будет в основном в осевом направлении, поэтому с точки зрения аэродинамики различное направление вращения между двумя золотниками не будет иметь большого значения. Однако противоположное вращение действительно сделает статор между последней ступенью турбины высокого и первой ступенью турбины низкого давления устаревшим. В видео, на которое ссылается @Moo, преимуществом является сокращение количества деталей на 10%. Кроме того, первая ступень турбины низкого давления должна показать повышенный КПД (как второй винт винта противоположного вращения ).
with little benefit in regular operation.? В частности, двигатели Ту-95 — турбовинтовые встречного вращения, а турбины турбовинтовых очень похожи на реактивные. Или, может быть, у этих двигателей не было золотников, вращающихся в противоположных направлениях, а были только винты, вращающиеся в противоположных направлениях?Вращение против вращения в гражданских газотурбинных двигателях было впервые представлено компанией Rolls Royce в Trent 900, где его золотник высокого давления вращался в направлении, противоположном другим золотникам.
В двигателях семейства GEnx используются золотники противоположного вращения: компрессор высокого давления приводится в движение по часовой стрелке, а компрессор низкого давления - против часовой стрелки.
Семейство двигателей Trent XWB следует за Trent 900 и также использует золотники противоположного вращения - компрессор высокого давления приводится в действие по часовой стрелке, а компрессоры низкого и среднего давления - против часовой стрелки.
Мне кажется, что части, вращающиеся в противоположных направлениях, были бы более эффективными при извлечении энергии или сжатии воздуха.
С гребным винтом гребные винты, вращающиеся в противоположных направлениях, - единственный способ остановить вращение скользящего потока. Однако реактивные двигатели имеют статические направляющие лопатки, которые останавливают вращение почти так же эффективно, но с меньшей сложностью, чем фактическое вращение в противоположном направлении.
Еще одним преимуществом будет уменьшение или устранение гироскопических сил, препятствующих крутящему моменту рыскания или тангажа.
Они ничтожны по сравнению с аэродинамическими силами в полете. Единственный самолет, где это имеет значение, — это Hawker Siddeley Harrier , у которого действительно есть двигатель с вращающимися в противоположных направлениях золотниками .
Если вы говорите о создании золотников с противоположным вращением в осевом реактивном двигателе, основным преимуществом будет снижение крутящего момента. Однако имейте в виду, что крутящий момент, прилагаемый к каждой катушке, может иметь значительную разницу в величине, что фактически сводит на нет большую часть преимущества.
Если бы отдельные ступени вращались в противоположном направлении, это было бы кошмарной сложностью с точки зрения зубчатой передачи и связанных с ней систем, в дополнение к серьезному увеличению веса и снижению надежности. По этим причинам такой дизайн никогда серьезно не рассматривался.
Теперь время от времени рассматривались и противовращающиеся вентиляторы. Некоторыми примерами, которые сразу приходят на ум, являются конструкция заднего вентилятора UDF без воздуховода, разработанная General Electric в 1970-х годах как попытка повысить эффективность двигателя. И SENECMA, по-видимому, работает над турбовентиляторным вентилятором, вращающимся в противоположном направлении, для повышения эффективности, а также уменьшения ИК-сигнатур для БПЛА.
the major advantage there would be torque reduction.Что означает «уменьшение крутящего момента»? Если это уменьшает крутящий момент, получаемый от турбины, это снизит мощность двигателя и, следовательно, снизит эффективность. keep in mind that the torque applied to each spool may have a considerable disparity in in magnitudeЭто почему? Если у каждой турбины одинаковое количество лопастей, одинаковая форма и они расположены рядом друг с другом, как может быть значительное несоответствие только из-за вращения в противоположных направлениях? (Возможно, мне придется открыть новый вопрос о том, как будут работать форсунки, вращающиеся в противоположных направлениях).Снижение крутящего момента НЕ ЗНАЧИТ и НЕ является фактором в любом случае. Что встречное вращение делает для турбовентиляторного двигателя (в нынешних безредукторных конструкциях)?
Реальные преимущества реактивных двигателей с встречным вращением золотника заключаются в следующем:
Повышение эффективности за счет увеличения степени сжатия компрессора за счет встречного вращения на пересечении ступеней низкого и высокого давления. И только там. Между последней ступенью золотника низкого давления и первой ступенью высокого давления нет необходимости в статоре из-за противоположной ориентации лопастей, вращающихся в противоположных направлениях. Лопасти встречного вращения, в зависимости от того, что вращается перед ним (но в противоположном направлении) действует как статор.
Как создать ступень давления на ступени компрессора? У вас есть ротор, который ускоряет воздушный поток, и статор, который замедляет его, но при этом увеличивает давление. Итак, если у вас есть ротор, например, с 10000 об / мин, статор «об / мин» равен нулю по сравнению с ним.
Теперь, если у вас есть встречно вращающийся вал, его ротор с еще 10000 об/мин означает, что относительная скорость вращения будет 20000 об/мин. Таким образом, шаг вверх будет намного выше, степень сжатия там увеличена. Но только там. На остальных ступенях компрессоры НД и ВД должны содержать статор. Это то же правило, что и турбина, с тем же преимуществом.
Второе преимущество заключается не в снижении крутящего момента. Это не имело бы смысла в мире реактивных двигателей, только в мире винтовых двигателей (поршневых или турбовинтовых).
Тем не менее, реальная вещь заключается в уменьшении прецессии , что необходимо для маневрирования с высоким углом атаки. Вращающаяся масса имеет собственную прецессию, которая пытается вращаться вокруг вала вращающейся массы.
Это очевидно, если вы едете на низкой скорости по взлетно-посадочной полосе и нажимаете на газ на винтовом самолете. Крутящий момент винта - это одно, потому что он хотел бы повернуть ваш самолет вокруг продольной оси (но его держат шестерни). Его прецессия хотела бы сбить вас с взлетно-посадочной полосы.
Это положение вылета зависит от вращающейся массы и изменения оборотов. Единственное, что может его стабилизировать, это обтекание самолета воздушным потоком, когда вы набираете скорость. Но внутри реактивного истребителя (F-22 или F-35) вращающаяся масса валов хотела бы сломать самолет во время чрезвычайно малой скорости, маневра с большим углом атаки из-за вращающейся оси и движущегося вектор не направлен в одну сторону.
Это критическая ситуация. Если вы посмотрите российские видео Су-30МКИ...СМ, или Су-35С, или Су-57, вы ясно увидите, как огромные рули и сопла ТВЦ пытаются спасти день пилота при маневрировании после сваливания, управляется очень сложной системой Fly By Wire. И очень часто можно увидеть множество нежелательных проскальзываний, особенно в верхней части этих низкоскоростных маневров, из-за одинакового направления золотников двигателей АЛ-31ФП или АЛ-41Ф1С. Более того, на этих самолетах двигатели довольно далеко от продольной оси, (в отличие от F-22), поэтому имеют также довольно большой вращающий момент (крутящий момент).
И, конечно же, из-за проблемы прецессии все самолеты вертикального взлета и посадки имеют катушки, вращающиеся в противоположных направлениях, потому что это может предотвратить медленное вращение самолета вокруг вертикальной оси. И нет, это не то же явление, что и у вертолетов, по крутящему моменту несущего винта. Это не от крутящего момента. Это прецессия.
НК-12 представляет собой одновальный турбовинтовой двигатель с редуктором встречного вращения, который приводит в движение соосный воздушный винт. Однако существует несколько реальных реактивных двигателей, вращающихся в противоположном направлении. Например, P&W F119PW100 от F-22 Raptor, F135 от семейства F-35, Союз Р-79В-300 от Як-141, AL-41F от МиГ 1.44 и двигатель Pegasus от Harrier. Это двухконтурные двигатели. Есть два основных больших преимущества: - более высокая степень сжатия за счет более высокой относительной скорости воздушного потока в месте встречи двух катушек; - Почти нулевая сила прецессии благодаря сбалансированному крутящему моменту каждого ротора. Это особенно хорошо для самолетов вертикального взлета и посадки, потому что при нулевой скорости нет вращающего момента.
Между прочим, трехшпуля RB199 в форсунках Tornado также имеет валы, вращающиеся в противоположных направлениях.
Зевс
DrZ214
Зевс
Джей Уолтерс
DrZ214
Джей Уолтерс