Единственным недавним двигателем, использующим технологию GTF, является PW1000G, однако эта технология используется в некоторых старых конструкциях, таких как ALF502 или TFE731. Я понимаю основную концепцию преимущества, получаемого двигателем, использующим эту технологию (по сути, дающего еще один параметр для оптимизации оборотов при турбине низкого давления и вентиляторе), и это преимущество компенсируется увеличением веса.
Что препятствует дальнейшему внедрению этой технологии в современные ТРДД? Это только экономическое обоснование архитектуры P&W?
Что сделало возможным в PW1000G то, что заблокировало PW8000?
Здесь важны следующие факторы:
Таким образом, в долгосрочной перспективе это вопрос того, тяжелее ли коробка передач, чем более медленно вращающийся LPT, и приемлемо ли возможное увеличение затрат на техническое обслуживание из-за коробки передач для данного повышения эффективности или снижения веса двигателя. С дальнейшим увеличением коэффициентов двухконтурности двигателя коробка передач становится все более привлекательной.
В краткосрочной перспективе это также вопрос того, хочет ли компания рисковать разработкой совершенно нового компонента с потенциальными проблемами до и после ввода в эксплуатацию. Кроме того, при заданной сумме денег и рабочей силы для разработки нового двигателя руководство спросит: в чем будет заключаться большая разница в инженерных часах, в улучшенных конструкциях/материалах/камерах сгорания/вентиляторов, компрессоров, турбин и камер сгорания/... или в конструкции редуктора.
Так что, хотя, например, Rolls-Royce сейчас не производит турбовентиляторный двигатель с редуктором, их исследовательский проект двигателя «UltraFan» действительно включает коробку передач. Я думаю, можно с уверенностью сказать, что это только вопрос времени, когда большинство коммерческих турбовентиляторных двигателей будут оснащены коробкой передач.
В завершение ответа @JulianHzg:
Увеличение степени двухконтурности очень желательно для повышения КПД двигателя, а при той же величине тяги это означает увеличение диаметра вентилятора
Увеличение степени двухконтурности, безусловно, является способом достижения более высокого КПД (и, возможно, наиболее разработанной на данный момент темой в авиационных двигателях), но только если вы можете снабдить двигатель достаточно мощным газогенератором, поэтому увеличение степени двухконтурности сдерживается другими параметрами, такими как температура камеры сгорания и КПД турбины.
Чтобы вентилятор оставался в основном дозвуковым, скорость вращения вентилятора должна уменьшаться с увеличением диаметра вентилятора. Кончики лопастей сверхзвукового вентилятора возможны и используются, но вы теряете эффективность и увеличиваете шум, поэтому желательно ограничить это внешней областью.
Кроме того, лопасти, постоянно подвергающиеся воздействию ударных волн, как правило, имеют очень короткий срок службы из-за очень высокой циклической усталости. Поэтому люди стараются избегать условий сверхзвукового потока.
Для той же эффективности тихоходной турбине требуется больше ступеней и, следовательно, больший вес по сравнению с высокоскоростной турбиной. Сравните 3-ступенчатый LPT PW1100G (с редуктором) с 7-ступенчатым LPT LEAP-1A (без редуктора).
По сути, скорость вращения каждого элемента должна быть адаптирована к скорости жидкости. Таким образом, если каждый вращающийся элемент приводится в движение одним и тем же валом, поток необходимо адаптировать, добавляя ступени в модулях турбины или компрессора. Если у вас есть два вала, один медленный (хороший для вентилятора) и один быстрый (хороший для турбины), вы получите лучший компромисс с точки зрения эффективности. Однако это создает другие проблемы (например, роторно-динамическая нестабильность), что объясняет, почему Rolls-Royce является единственным производителем, предлагающим три вала (даже лучше с точки зрения эффективности, но также очень сложно).
Редуктор позволяет сохранить два вала, улучшая при этом взаимодействие между жидкостью и вращающимся элементом.
Вопрос о весе редуктора очень важен, надо помнить, что редуктор не должен передавать мощность ТНД на вентилятор, так что это не простой редуктор от вашего автомобиля. Кроме того, хотя эпициклоидальные редукторы имеют очень хороший КПД, передача мощности с использованием таких поездов требует затрат энергии, создает тепло, требует смазки и обслуживания.
В заключение отметим, что это очень хорошо известная технология, которая хорошо известна даже в авиационной промышленности (как вы думаете, как летают вертолеты!), но никогда не применялась в двигателях мощных самолетов. Еще одним применением редукторов являются двигатели с открытым ротором, которые включают в себя еще более сложные трансмиссии из-за встречно вращающихся вентиляторов.
фут
Проект Требия.
Мартин Джеймс