Главная / Технологии / Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Двигатели с открытым ротором устраняют ограничения классических турбореактивных двигателей. Но хотя такое решение предполагает снижение расхода топлива на 15%, оно также является наиболее сложным с технологической точки зрения: имеется два вращающихся в противоположных направлениях вентиляторов, один за другими и у него нет гондолы для ослабления шума, создаваемого вращающимися лопастями. Что касается интеграции самолетов, то двигатель с открытым ротором будет примерно в два раза больше диаметра нынешних ТРДД — почти 4,50 метра. И, конечно же, с точки зрения сертификации, это совершенно новая архитектура.

Наиболее существенным изменением в новой конструкции двигателя является вентилятор с открытым ротором, также называемый вентилятором без контура, который обеспечивает существенное повышение эффективности использования топлива при обеспечении высокой тяги.

В целом, открытый ротор — это газотурбинный двигатель, вентилятор которого не находится внутри гондолы. В таких конструкциях вентилятор часто называется пропеллером и может быть либо пропеллером одинарного вращения (т. е. турбовинтовым), либо парой пропеллеров встречного вращения (т. е. открытым ротором).

Технологии с открытым ротором предлагают потенциал для значительного снижения расхода топлива и выбросов CO2 по сравнению даже с новыми турбовентиляторными двигателями.

Для «традиционных» турбовентиляторных двигателей более высокая тяговая эффективность достигается за счет увеличения степени двухконтурности, что, соответственно, приводит к увеличению диаметра вентилятора. Однако, эффективность такой технологии уменьшается по мере увеличения диаметра гондолы, Кроме того, при этом значительно увеличивается вес двигателя и его лобовое сопротивление.

Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Спустя четверть века после того, как General Electric в США продемонстрировала в полете, что двигатели с открытым ротором могут обеспечить значительную экономию расхода топлива по сравнению с обычными турбовентиляторными двигателями, разрабатываются перспективные двигатели такой схемы с использованием новых материалов и технологий.

Уровни шума ранее препятствовали попыткам разработать двигатель с открытым ротором. Открытая конструкция означает отсутствие корпуса вентилятора, который бы заглушал звук вращающихся лопастей. Но проект «Чистое небо» считает, что, изменив форму и конфигурацию лопастей ротора, можно снизить уровень шума до параметров, соответствующих нормативным требованиям.

Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Ныне европейские исследования сосредоточены на двух препятствиях, которые могут помешать использованию открытых роторов для нового поколения совершенно новых узкофюзеляжных авиалайнеров: шум и безопасность.

Действительно, у двигателей с открытым ротором встречного вращения существует множество технических проблем, но две из них являются наиболее существенными.

Первая — разработка системы привода лопастей для уменьшения шума, создаваемого лопастями встречного вращения, который у «классического» двигателя в значительной степени глушится мотогондолой и сложность управления коммуникациями и шагом лопастей через систему силовых передач встречного вращения.

Вторая — установка двигателя с открытым ротором на планер. Турбовентиляторные двигатели изолированы от планера гондолой, но воздушный поток, проходящий через лопасти двигателя с открытым ротором, взаимодействует с несущей конструкцией планера, поэтому установка влияет не только на шум системы двигателя, но и на ее эффективность.

Инженеры потратили два года на снижение уровня шума, определив оптимальное расстояние между двумя вращающимися в противоположных направлениях ступенями, количество лопастей на каждой ступени и профиль самих лопастей.

Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Перемещение двигателей с крыла на заднюю часть фюзеляжа также снижает уровень шума и повышается безопасность использовании лопастей винта без кожуха.

Цель конструкторов — сделать открытые роторы жизнеспособным вариантом для питания узкофюзеляжных авиалайнеров следующего поколения. В перспективе открытый ротор рассматривается как возможный преемник турбореактивных двигателей.

Смотрите также

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Команда исследователей из Университета Мэриленда напечатала на 3D-принтере мягкую роботизированную руку, достаточно проворную, чтобы сыграть в Super Mario Bros и победить.

Проект является инновацией в области мягкой робототехники, которая направлена на создание новых типов гибких роботов, работающих с использованием воздуха или воды вместо электричества.Такой тип устройства может применяться в качестве протезов и биомедицинских устройств.

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Трехпалый мягкий робот, напечатанный с использованием технологии Stratasys PolyJet

У существующих ранее разработок было сложно контролировать жидкости, которые заставляли их изгибаться и двигаться.

Ключевым достижением команды исследователей Университета Мэриленда стало одновременная печать полностью собранных мягких роботов со встроенными жидкостными цепями.

Раньше каждому пальцу мягкой руки робота требовалась своя собственная линия управления, которая могла ограничивать возможности функционирования. Несколько групп ученых пытались использовать гидравлические контуры для повышения автономности мягких роботов, но методы построения и интеграции таких жидкостных контуров с роботами достаточно сложные и могут занять от нескольких дней до недель, со значительной затратой ручного труда.

Чтобы преодолеть эти препятствия, команда обратилась к «3D-печати PolyJet», которая имеет множество слоев «чернил», уложенных друг на друга в 3D. При этом была одновременно напечатана мягкая роботизированная рука и интегрированные жидкостные переключатели.

Теперь создание полных мягких роботов, включая все мягкие приводы, элементы гидравлического контура и элементы конструкции занимает на 3D-принтере один день.

В качестве демонстрации команда разработала интегрированную жидкостную схему, которая позволяет управлять рукой только с помощью изменения давления. Например, когда не было давления, никакие пальцы не активировались.При низком давлении активировался только первый палец.При среднем давлении активировался средний палец, а при высоком — последний.Запрограммировав различные комбинации давления воздуха для прохождения через руку, команда смогла пересечь Мир 1-1 на контроллере NES и избежать всех Гумба, чтобы в конце концов посадить Марио на флагшток.

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Команда исследователей из Университета Мэриленда напечатала на 3D-принтере мягкую роботизированную руку, достаточно проворную, чтобы сыграть в Super Mario Bros и победить.

Проект является инновацией в области мягкой робототехники, которая направлена на создание новых типов гибких роботов, работающих с использованием воздуха или воды вместо электричества.Такой тип устройства может применяться в качестве протезов и биомедицинских устройств.

Мягкий робот сыграл в Super Mario Bros

Трехпалый мягкий робот, напечатанный с использованием технологии Stratasys PolyJet

У существующих ранее разработок было сложно контролировать жидкости, которые заставляли их изгибаться и двигаться.

Ключевым достижением команды исследователей Университета Мэриленда стало одновременная печать полностью собранных мягких роботов со встроенными жидкостными цепями.

Раньше каждому пальцу мягкой руки робота требовалась своя собственная линия управления, которая могла ограничивать возможности функционирования. Несколько групп ученых пытались использовать гидравлические контуры для повышения автономности мягких роботов, но методы построения и интеграции таких жидкостных контуров с роботами достаточно сложные и могут занять от нескольких дней до недель, со значительной затратой ручного труда.

Чтобы преодолеть эти препятствия, команда обратилась к «3D-печати PolyJet», которая имеет множество слоев «чернил», уложенных друг на друга в 3D. При этом была одновременно напечатана мягкая роботизированная рука и интегрированные жидкостные переключатели.

Теперь создание полных мягких роботов, включая все мягкие приводы, элементы гидравлического контура и элементы конструкции занимает на 3D-принтере один день.

В качестве демонстрации команда разработала интегрированную жидкостную схему, которая позволяет управлять рукой только с помощью изменения давления. Например, когда не было давления, никакие пальцы не активировались.При низком давлении активировался только первый палец.При среднем давлении активировался средний палец, а при высоком — последний.Запрограммировав различные комбинации давления воздуха для прохождения через руку, команда смогла пересечь Мир 1-1 на контроллере NES и избежать всех Гумба, чтобы в конце концов посадить Марио на флагшток.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

АО «Концерн Воздушной Космической Обороны „Алмаз-Антей“» покажет на авиасалоне МАКС-2021 модернизированный беспилотник «Волк-18», способный автоматически сбивать дроны, и другие свои разработки по борьбе с «мини авиацией».

Производитель таких грозных систем по защите неба, как С-400 «Триумф»и С-500 «Прометей» переходит из макро в сферу микро.

Сегодня реалии современных военных конфликтов таковы, что БПЛА, стоящий «копейки», сможет уничтожить или повредить очень дорогостоящую ЗРК, которая может оказаться беззащитной перед малозаметным дроном или чего хуже — целого роя дронов. Как маленькая мышь, которая может убить могучего слона.

Это показали конфликты в Сирии, где ударные мини-беспилотники, а зачастую обычные квадрокоптеры с прикрепленной взрывчаткой, оказывались серьезной угрозой или в Нагорном Карабахе, где БПЛА смогли обходить большие системы ПВО и уничтожать их.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Беспилотник-перехватчик «Волк-18» на выставке Армия-2019

В феврале этого года в «Алмаз-Антее» сообщали о завершении испытаний модернизированного варианта беспилотника-перехватчика «Волк-18», способного в полностью автоматическом режиме обнаруживать и затем сбивать или таранить дроны противника.

Первая версия «Волка-18» была показана на военно-техническом форуме «Армия» два года назад.

Кроме охотника за дронами крупнейший концерн по производству систем ПВО «Алмаз-Антей» представит на выставке радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности объектов и нейтрализации беспилотников ROSC-1, мобильный малогабаритный твердотельный метеорологический радиолокатор «ДМРЛ-3».

Комплекс ROSC-1 предназначен для обеспечения комплексного контроля за воздушной обстановкой для обнаружения и распознавания различных типов воздушных объектов, в том числе малоразмерных и малоскоростных БПЛА.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности ROSC-&raquo на шасси КАМАЗ

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности «ROSC-1» является системой, включающей в себя несколько компонентов:

  • обзорный трехкоординатный твердотельный радиолокатор Х-диапазона;
  • встроенный блок АЗН-В;
  • оптико-электронную систему (ОЭС);
  • подсистему радиотехнического мониторинга (РТМ);
  • подсистему радиоэлектронного управления (РЭУ).

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

АО «Концерн Воздушной Космической Обороны „Алмаз-Антей“» покажет на авиасалоне МАКС-2021 модернизированный беспилотник «Волк-18», способный автоматически сбивать дроны, и другие свои разработки по борьбе с «мини авиацией».

Производитель таких грозных систем по защите неба, как С-400 «Триумф»и С-500 «Прометей» переходит из макро в сферу микро.

Сегодня реалии современных военных конфликтов таковы, что БПЛА, стоящий «копейки», сможет уничтожить или повредить очень дорогостоящую ЗРК, которая может оказаться беззащитной перед малозаметным дроном или чего хуже — целого роя дронов. Как маленькая мышь, которая может убить могучего слона.

Это показали конфликты в Сирии, где ударные мини-беспилотники, а зачастую обычные квадрокоптеры с прикрепленной взрывчаткой, оказывались серьезной угрозой или в Нагорном Карабахе, где БПЛА смогли обходить большие системы ПВО и уничтожать их.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Беспилотник-перехватчик «Волк-18» на выставке Армия-2019

В феврале этого года в «Алмаз-Антее» сообщали о завершении испытаний модернизированного варианта беспилотника-перехватчика «Волк-18», способного в полностью автоматическом режиме обнаруживать и затем сбивать или таранить дроны противника.

Первая версия «Волка-18» была показана на военно-техническом форуме «Армия» два года назад.

Кроме охотника за дронами крупнейший концерн по производству систем ПВО «Алмаз-Антей» представит на выставке радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности объектов и нейтрализации беспилотников ROSC-1, мобильный малогабаритный твердотельный метеорологический радиолокатор «ДМРЛ-3».

Комплекс ROSC-1 предназначен для обеспечения комплексного контроля за воздушной обстановкой для обнаружения и распознавания различных типов воздушных объектов, в том числе малоразмерных и малоскоростных БПЛА.

Беспилотник, способный автономно уничтожать дроны, покажут на МАКСе

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности ROSC-&raquo на шасси КАМАЗ

Радиолокационно-оптический комплекс обеспечения безопасности «ROSC-1» является системой, включающей в себя несколько компонентов:

  • обзорный трехкоординатный твердотельный радиолокатор Х-диапазона;
  • встроенный блок АЗН-В;
  • оптико-электронную систему (ОЭС);
  • подсистему радиотехнического мониторинга (РТМ);
  • подсистему радиоэлектронного управления (РЭУ).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *