Турбовентиляторный двигатель GE90. Самый крупный в истории авиации

Его диаметр 3,25 м – еще один рекорд. Всего два таких «движка» несут Boeing 777 с более чем 300 пассажирами на борту через океаны и континенты. GE90 – турбовентиляторный двигатель, или двигатель с высокой степенью двухконтурности. В двухконтурном турбореактивном двигателе воздух, проходящий через двигатель, разделяется на два потока: внутренний, проходящий через турбокомпрессор, и внешний, проходящий через вентилятор, приводимый во вращение турбиной внутреннего контура. Истечение происходит либо через два независимых сопла, либо газовые потоки за турбиной соединяются и вытекают в атмосферу через одно общее сопло. Те двигатели, в которых расход воздуха, посылаемого «в обход», больше чем в 2 раза превышает расход воздуха, направленного в камеру сгорания, принято называть турбовентиляторными.

Отличительной особенностью турбовентиляторных двигателей являются большие расходы воздуха и меньшие скорости истечения газовой струи из сопла. Это приводит к улучшению экономичности таких двигателей при дозвуковых скоростях полета.

Вентилятор находится в кольцевом обтекателе. Вся эта конструкция весит немало (даже при использовании композитов) и обладает высоким лобовым сопротивлением. Замысел повысить степень двухконтурности и избавиться при этом от кольцевого обтекателя привел инженеров GE и NASA к созданию двигателя с открытым ротором GE36, который еще имел название UDF (unducted fan, то есть вентилятор без обтекателя). Здесь вентилятор был заменен двумя соосными пропеллерами. Они монтировались в задней части силовой установки и приводились в движение турбинами, вращающимися в противоположном направлении. Фактически это был толкающий воздушный винт. Как известно, турбовинтовой двигатель из всех турбинных авиадвигателей – самый экономичный.

При достижении кончиками лопастей пропеллера сверхзвуковых скоростей происходит срыв потока и резко падает эффективность винта. 'Поэтому для GE36 пришлось конструировать специальные саблевидные лопасти, с помощью которых негативные аэродинамические эффекты воздушного винта преодолевались. При испытаниях на летающем стенде MD-81 двигатель показал хорошие экономические показатели, однако попытки бороться с шумом приводили к их снижению. Пока инженеры колдовали с конструкцией лопастей в поисках компромисса, цена на нефть упала, и экономия топлива отошла на второй план. Казалось бы, проект забыт навсегда, но нет. В 2012 году после серии испытаний уменьшенной модели прототипа в аэродинамической трубе GE и NASA отрапортовали, что оптимальная форма лопастей найдена и двигатель с открытым ротором сможет, не теряя высокой экономической эффективности, соответствовать самым строгим стандартам по шуму, в частности Стандарту 5, который будет введен ИКАО в 2020 г. Таким образом, у двигателей с открытым ротором появились все шансы завоевать свое место в гражданской и транспортной авиации.

Турбовентиляторные же двигатели при их высокой экономической эффективности рассчитаны на дозвуковые скорости, а на сверхзвуке малоэффективны. Нельзя ли как-то соединить преимущества ТРД с достоинствами турбовентиляторного двигателя? В поисках ответа на этот вопрос инженеры предлагают в создаваемом двигателе к двум контурам (камера сгорания и кольцевой канал) добавить третий – еще один канал, связанный с двумя другими. Закачиваемый в него компрессором воздух может (в зависимости от выбранного режима работы) попадать либо в камеру сгорания (для резкого повышения тяги), либо уходить во внешний канал, повышая степень двухконтурности двигателя. Таким образом, при необходимости выполнения резкого маневра идет дополнительный наддув камеры сгорания и двигатель наращивает мощность, а в крейсерском полете (в турбовентиляторном режиме) экономится топливо.

Источник

ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.