Роллс-ройс: винтовые двигатели снова в моде

Однако, благодаря инновационным разработкам экономящим топливо, винтовые самолеты могут ещё вернуться.

АНТ-14

Компания Роллс-ройс недавно ликвидировала главное препятствие в испытании своего нового проекта винтового двигателя, использующего двойной ротор и новую форму лопастей. Инженеры назвали проект компании Роллс-ройса "чрезвычайно значимым" шагом вперед.

По утверждению компании, такие двигатели могут уменьшить расход топлива, а также на 30 % снизить выбросы парниковых газов. «Мы говорим об ежегодной экономии 3 миллионов долларов или 10 000 тонн углекислого газа на 100-200 местный самолет» – рассказывает Марк Тейлор (Mark Taylor), инженер компании Роллс-ройс, ведущий проект по разработке следующего поколения авиационных двигателей.

По словам экспертов, современные винтовые двигатели, также известные под названием турбовинтовых двигателей, экономнее чем турбовентиляторные и турбореактивные двигатели, используемые большинством самолетов сегодня. Несмотря на большое количество исследований и испытаний, проведённых основными производителями двигателей в начале 80-ых годов, они никогда не завоевывали популярность, так как они очень шумные. Однако, аэронавигационные инженеры полагают, что с ростом экологических проблем, вызываемых авиацией, у двигателя с открытым ротором может появиться второй шанс.

"Мы считаем, что, основываясь на наших испытаниях, мы сможем произвести тихий и эффективный двигатель с открытым ротором", – рассказывает Тейлор. Компания Роллс-ройс полагает, что её новых проект будет более тихим, чем любой нынешний самолет.

Род Селф (Rod Self), акустик, работающий с самолётными двигателями в университете Саутхемптона, считает, что последняя работа компании Роллс-ройс "значительна — эта компания крупный игрок на этом рынке. По части снижения шума у них лучшие модели и … лидерство во многих других областях".

Усовершенствования эффективности необходимы, считает Элис Боу (Alice Bow), климатолог из центра исследования климатических изменений в университете Манчестера, специализирующаяся на воздействии авиации на окружающую среду: "доля авиации в выбросах углекислого газа - 2-3 %, что кажется относительно небольшим. Однако ежегодный рост пассажирокилометров составляет 6-7 %, а усовершенствование эффективности всего 1 %".

Турбовентиляторные двигатели состоят из вентилятора в кольцевом обтекателе и турбореактивного двигателя меньшего диаметра, присоединённого прямо за ним. Этот двигатель и вызывает вращение вентилятора. Часть массы воздуха после вентилятора попадает в компрессор двигателя, где сжигается вместе с топливом, что позволяет вращать вентилятор, другая же часть проходит мимо двигателя и создаёт основную часть тяги. Отношения объёма выталкиваемого воздуха к объёму сжигаемого воздуха называется «степенью двухконтурности». Чем больше величина этого параметра, тем больший КПД двигателя удаётся получить. Проще говоря, у двигателей с открытым ротором КПД выше чем у турбовентиляторных двигателей или у турбореактивных двигателей эквивалентного размера.

Другая причина более высокой эффективности двигателей открытого ротора состоит в том, что, в отличие от традиционных двигателей, у них нет кожуха вокруг пропеллера. Кожух увеличивает вес и аэродинамическое  сопротивление. "Так как мы удаляем [кожух], мы в состоянии использовать намного больший диаметр вентилятора и не имеем штрафа за вес и сопротивление", – рассказывает Тейлор.

Похожая ситуация случалась и ранее. Нефтяной кризис в конце 70-ых годов благословил инженеров на проектирование двигателей, вдохновленных старыми винтовыми самолетами первой половины 20-ого столетия, тогда старую технологию вписывали в реактивные технологии, используемые в современных самолётных двигателях.

Американские производители двигателей «Pratt & Whitney» и «General Electric», спонсируемые НАСА, провели многочисленные испытательные полёты самолётов «McDonnell Douglas» и «Boeing» с установленными двигателями открытого ротора. Однако, тому, чтобы открытые роторы получили широкое коммерческое использование препятствовали два фактора — форма пропеллера и шум. Кроме того, последущее понижение цены на нефть означало, что больше не было стимула экономить топливо.

Повышение цены на нефть за прошлый год вместе с экологическими проблемами означает, что эффективные проекты двигателей опять выглядят привлекательными.

Проект компании Роллс-ройс использует два пропеллера в задней части двигателя, вращающихся в противоположных направлениях. Это уменьшает энергию, потраченную впустую, когда пропеллеры вместо того, чтобы вытолкнуть часть воздуха назад, попросту крутят его. "Если у Вас есть второй винт, вращающийся в противоположном направлении, то вы раскручиваете его и возвращаете энергию от этого воздуха. Она вливается в полезную силу, необходимую для того, чтобы нести самолет вперед, – рассказывает Селф. – Однако два винта делают самолёт еще более шумным".

Шумы в двигателях открытого ротора происходят из за различных аспектов пропеллера, таких как толщина и вращаются ли лопасти быстрее скорости звука. Инженеры компании Роллс-ройс определенно занялись этими проблемами, увеличив число лезвий на роторе и изменив их форму с традиционной, удлиненной, на более короткие и сделав более тонкие лезвия. По заявлению компании Роллс-ройс, результатом стал ряд роторов, которые могут вращаться на более медленной скорости — и, следовательно, производить меньше шума и при этом поддерживать высокий КПД.

Британская компания не единственная, исследующая двигатели открытого ротора. Компании «General Electric», «Pratt & Whitney» и французская компания «Snecma» обладают опытными образцами двигателей открытого ротора, хотя соблюдение коммерческой тайны не позволяет точно сказать, на какой стадии разработки они находятся.

Тейлор считает, что у авиалиний есть выбор. "Они могут продолжить использовать малошумные, продвинутые турбовентиляторные двигатели, или они могут обменять их на некоторый шум и использовать намного более эффективные двигатели. Что бы вы предпочли — немного лучшие шумовые характеристики или более лучший КПД плюс снижение выбросов углекислого газа?"

По материалам журнала Guardian

---------

На СТО используют специальное оборудование для сжатия и подачи воздуха – компрессор. Также он нашел широкое применение и в строительстве. Компрессор решает многие процессы. Где его можно приобрести? Итак, компрессор купить можно на сайте http://indgrupp.ru. Качество гарантировано.