Трёхконтурный адаптивный. Завершены испытания нового авиадвигателя

0 0

Испытания первого прототипа перспективного адаптивного авиационного реактивного двигателяXA100 завершены. Мотор разрабатывается по заказуВВС США компаниейGE Aviation с 2007 года.

Адаптивный двигатель XA100 получил три контура: внутренний, состоящий из газогенератора и сопловой части, и два внешних. При полете на дозвуковой скорости третий воздушный контур будет открыт, и двигатель станет работать практически как турбовентиляторная силовая установка с большой степенью двухконтурности. В таком режиме силовая установка получит большую тягу, при этом потребление топлива уменьшится. При полете на сверхзвуковой скорости третий контур будет закрываться полностью, при этом объем воздуха, проходящего через второй контур уменшится.

Трёхконтурный адаптивный. Завершены испытания нового авиадвигателя

Известно, что в дополнение к адаптивному обводному воздушному потоку, в конструкции XA100 используются керамические матричные композиты (CMC) во вращающихся лопастях турбины высокого давления и полимерные матричные композиты позволяет GE использовать более высокие температуры или снижать охлаждающие нагрузки в конструкции двигателя.

Как пишет Flightglobal, стендовые испытания силовой установки проводились с декабря 2020 года. В ходе тестирования силовая установка показала характеристики, которые соответствуют математическим прогнозам, которые были получены еще на этапе проектирования.

Адаптивный двигатель в первую очередь планируется использовать на истребителе F-35 Lightning II. ВВС США заинтересованы в переоснащении стелс-истребителя. Якобы, необходимо увеличить дальность полета самолета, нынешних 2200 км будет недостаточно, если истребителю потребуется атаковать цели в Китае.Сейчас на истребитель устанавливают газотурбинный двигатель Pratt & Whitney F135.

Трёхконтурный адаптивный. Завершены испытания нового авиадвигателя

Визуализация трех контуров адаптивного двигателя XA100

Ожидают, что на 50% увеличится продолжительность полета F-35, если заменят стандартную силовой установки F135 на новый XA100, дальность полета — на 35%, а тяга— на 10%. При этом расход топлива в полете уменьшится на 25%.

Подробности о стендовых испытаниях силовой установки GE Aviation не раскрывает. В настоящее время компания занимается сборкой второго прототипа двигателя, проверки которого начнутся ближе к концу 2021 года.

Трёхконтурный адаптивный. Завершены испытания нового авиадвигателя Трёхконтурный адаптивный. Завершены испытания нового авиадвигателя

В отличие от традиционных двигателей с фиксированным воздушным потоком, двигатель GE ACE является двигателем с переменным циклом, который автоматически переключается между режимом высокой тяги, достигая максимальной мощности и режимом высокой эффективности для оптимальной экономии топлива.

Помимо GE Aviation разработкой адаптивного двигателя занимается американская компания Pratt & Whitney. Ее силовая установка получила обозначение XA101.

Первые образцы двигателей XA100 и XA101 смогут развивать тягу до 200кН. Для сравнения, максимальная тяга двигателя F135 истребителя F-35 составляет 125 кН и 191 килон кН ьютон в режиме форсажа.

Немного теории

Современные турбореактивные двигатели состоят из двух частей. Одна из них — внутренний контур, состоящий из газогенератора и сопловой части. В состав газогенератора входят компрессоры, камера сгорания и турбина высокого давления. В полете воздух затягивается и немного сжимается вентилятором — самым большим и самым первым винтом по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом.

После сгорания топливной смеси газы из камеры сгорания попадают на турбину высокого давления и вращают ее, а та, в свою очередь, приводит в движение компрессор. После турбины высокого давления газы попадают на турбину низкого давления, приводящую вентилятор. После турбин газовый поток попадает в сопло и истекает из него, формируя часть тяги двигателя. Вторая часть двигателя — внешний контур — представляет собой направляющий аппарат, воздуховод и, в некоторых случаях, собственное кольцевое сопло.

Во время полета часть немного сжатого вентилятором воздуха, не попавшая во внутренний контур, попадает в направляющий аппарат, где тормозится. Из-за торможения давление в воздушном потоке повышается. После этого сжатый воздух поступает в воздуховод, а затем — в сопло и формирует остаток тяги. В современных турбовентиляторных двигателях гражданских самолетов основная часть тяги — до 80 процентов — формируется вентилятором.

В двигателях истребителей большая часть проходящего через двигатель воздушного потока проходит через внутренний контур. Такое решение позволяет несколько повысить «отзывчивость» двигателя на управление, а также уменьшить его поперечные размеры, благодаря чему силовая установка способна обеспечивать сверхзвуковую скорость полета.

В двигателях с форсажной камерой присутствует дополнительная зона, расположенная за турбинами и перед соплом. В полете в эту камеру впрыскивается дополнительное топливо, которое самовоспламеняется от раскаленных отработавших газов, все еще имеющих высокое содержание кислорода. Последний и выступает окислителем для топлива в форсажной камере. Такое конструктивное решение позволяет существенно повысить тягу двигателя, но приводит к быстрому расходу топлива.

Источник: naukatehnika.com
Оставить комментарий

Мы используем файлы cookie. Продолжив использование сайта, вы соглашаетесь с Политикой использования файлов cookie и Политикой конфиденциальности Принимаю

Privacy & Cookies Policy