Двигатель с открытым вентилятором готовится установить новые стандарты экономичности и тяги
Airbus и CFM International готовится к летным испытаниям новой архитектуры двигателя CFM с открытым вентилятором, способным увеличить тягу двигателя при одновременном снижении выбросов CO2.
На самолетах гражданской авиации в основном применяются турбовентиляторные двигатели, являющиеся разновидность двухконтурного турбореактивного двигателя, общий принцип работы которого достаточно прост. При полете самолета набегающий воздух всасывается внутрь двигателя компрессором низкого давления (имеющего привод от вала турбины). Далее часть воздуха направляется внутрь двигателя и участвует как окислитель в сжигании топлива, а другая часть идет в обход камеры сгорания и вырывается назад через сопло, создавая совместно с струей раскаленных газов реактивную тягу.
Отношение объемов воздуха, прокачиваемых через внешний контур и через камеру сгорания, называется «степенью двухконтурности». Двигатели, у которых степень двухконтурности высока и составляет от 2 до 10, называют турбовентиляторными.
Важное направление повышения КПД, а значит, и экономичности двигателя — увеличения степени двухконтурности. Если на килограмм сожженного топлива продуть через двигатель больше воздуха, создающего реактивную тягу, но не принимающего участия в сжигании керосина, можно увеличить тягу силовой установки без увеличения расхода топлива.
Но увеличение диаметра вентилятора влечет за собой увеличение размера и веса мотогондолы, а, соответственно, возрастает вес и лобовое сопротивление двигателя. На преодоление этих двух факторов потребуется дополнительная мощность двигателя, а значит, экономический эффект от увеличения степени двухконтурности будет слишком мал.
Двигатели CFM выросли с начальной степенью двухконтурности 5:1 в 1980-х годах до двигателя LEAP, который имеет степень двухконтурности 11:1. Открытый вентилятор может обеспечить степень двухконтурности выше 70:1. А это означает снижение расхода топлива и выбросов на 20 % по сравнению с самыми передовыми двигателями, используемыми сегодня. Гибридная электрическая силовая установка и экологичное авиационное топливо могут привести к еще большему сокращению выбросов.
В рамках программы летных испытаний будет достигнуто несколько целей, которые могут способствовать будущему повышению эффективности двигателя и самолета, в том числе: более глубокое понимание интеграции двигателя и крыла, изменение аэродинамических характеристик, а также повышение эффективности силовой установки; проверка преимуществ производительности, в том числе повышение топливной экономичности; оценка акустических параметров; а также обеспечение совместимости со 100% экологичным авиационным топливом (SAF).