Почему B787 является одним из немногих самолетов с электротермической защитой крыла от обледенения?

Частично потому, что у 787 нет отводимого воздуха для каких-либо целей. Его двигатели традиционно не используют отбираемый воздух. Любая пневматическая система забирает воздух от других насосов. Следовательно, необходима электротермическая противообледенительная система крыла, поскольку отсутствует отбираемый воздух.

Традиционные противообледенительные системы используют отбираемый двигателем воздух через пневматическую систему. Воздух, отбираемый от двигателя, представляет собой воздух, который сжимается компрессором двигателя до высокого давления. За счет термодинамических эффектов воздух также нагревается до довольно высоких температур. Затем этот воздух стравливается из двигателя через клапаны для питания пневматической системы самолета. Затем пневматический воздух распыляется на внутреннюю часть передней кромки крыла или капота двигателя, чтобы предотвратить скопление льда.

Прокачка двигателя является очень дорогим источником энергии в самолете, потому что сжатие воздуха не так эффективно, сердцевина двигателя должна быть немного больше, чтобы приспособиться к увеличенному потоку воздуха, а сама пневматическая система, как правило, является одной из наименее надежных систем на самолете. самолет. В системе также используется много больших воздуховодов, которые имеют большой вес и занимают много места, что диктует более крупные проходы в конструкции, что опять же увеличивает вес. Тем не менее, отбираемый воздух доступен, что делает его привлекательным источником энергии.

Однако 787-й потерял большую часть пневматической системы (см. ссылку Sports Racer, размещенную выше http://www.boeing.com/commercial/aeromagazine/articles/qtr_4_06/article_04_3.html ). Это значительно снижает удельный расход топлива двигателей. Уменьшает вес и убирает с самолета очень ненадежную систему.

Боингу 787 это сойдет с рук, потому что он имеет очень продвинутые электрические стартер-генераторы. Генераторы могут производить около 500 кВт каждый, что значительно больше, чем у любого другого самолета Boeing. Поскольку доступно так много энергии, электронные нагревательные одеяла для защиты от обледенения возможны, ни у одного другого самолета Boeing нет избыточной мощности, чтобы использовать электрическую защиту от обледенения на крыльях. Помимо того, что электрические одеяла намного легче, они также будут более эффективно использовать энергию.

Хотя генераторы по-прежнему отбирают мощность у двигателей, увеличивая расход топлива, этот процесс намного эффективнее, чем использование отбираемого воздуха.

К вашему сведению: генераторы также являются стартером двигателя, что устраняет еще один важный пневматический компонент на других самолетах.

Причина в том, что он новый. B787 — один из немногих недавних примеров самолета, где инженерам было позволено вернуться к чертежной доске и действительно внедрять инновации. Таким образом, это один из немногих примеров действительно нового поколения самолетов. В большинстве случаев, когда аэрокосмического инженера просят поработать над новым самолетом, по многим причинам от него требуется в значительной степени опираться на «наследственные» системы, которые уже были испытаны в полете. Только когда есть требовательное экономическое обоснование для совершенно новых конструкций, инженер может вводить новшества. B787 задумывался как дальнемагистральный самолет, который мог бы конкурировать с более крупными самолетами (такими как A380), вмещающими больше людей. Идея заключалась в том, чтобы предложить больше рейсов с той же или лучшей стоимостью на душу населения. Чтобы воплотить это видение в жизнь, 787 должен был быть значительно более экономичным.

Есть два огромных изменения, которые требуют электротермической системы защиты от обледенения: 1) использование композитов и 2) устранение системы отбора воздуха, о которой упоминали многие другие. Стравливать воздух по определению неэффективно. Система отводит горячий воздух от реактивных двигателей, чтобы предотвратить образование льда на крыльях. В противном случае вся энергия, используемая системой отбора воздуха, использовалась бы для создания тяги. И этот горячий воздух намного горячее, чем он действительно должен быть, чтобы защитить самолет от обледенения. В авиационной отрасли существует большое желание избавиться от неэффективных систем отбора воздуха, однако эти системы интегрированы в конструкцию самолета, поэтому их действительно нельзя устранить, пока конкретная модель самолета не будет полностью перепроектирована.

Другим фактором, о котором я упоминал, были композитные конструкции. B787 — первый крупный авиалайнер, изготовленный в основном из композитных материалов. Композиты делают самолет легче и, следовательно, более экономичным. Как я упоминал ранее, отбираемый воздух горячее, чем необходимо для защиты самолета ото льда. Это также более жарко, чем может выдержать большинство композитов из углеродного волокна. Горячий отбираемый воздух подается от двигателя через крылья к передним кромкам крыльев, поэтому при использовании композитных самолетов существует опасность повреждения конструкции самолета чрезвычайно горячим воздухом. Электротермические системы устраняют эту проблему, применяя тепло только там и тогда, когда это необходимо, и только с необходимой энергией. Есть высокотемпературные композиты, но они дороже, а учитывая, что отвод воздуха неэффективен, лучше использовать электротермические.

Мы увидим, что в будущем все крупные самолеты перейдут на электрическую защиту от обледенения. Действительно, после 787 были другие «новые» модели самолетов, но все зависит от того, было ли экономическое обоснование для этих моделей достаточно сильным, чтобы оправдать дорогостоящие усилия по реинжинирингу и повторной сертификации (например, с FAA). . Например, меньшему самолету Боинг-737, который обычно совершает рейсы в пределах одного континента, не требуется такой эффективности. Тем не менее, у Boeing есть планы, что все их модели будут переработаны по образу 87-го, когда придет время. Подобные изменения вносят и другие OEM-производители самолетов.