Najväčší prúdový motor na svete 26. apríla 2016

Tu a teraz lietate s určitými obavami a celý čas sa obzeráte do minulosti, keď boli lietadlá malé a v prípade poruchy sa dali ľahko plánovať, no tu je to čoraz viac. V pokračovaní procesu dopĺňania prasiatka si prečítame a pozrieme sa na takýto letecký motor.

Americká spoločnosť General Electric tento moment testuje najväčší prúdový motor na svete. Novinka je vyvíjaná špeciálne pre nový Boeing 777X.

Tu sú podrobnosti...

Fotografia 2.

Držiteľ rekordu v prúdovom motore dostal meno GE9X. Vzhľadom na to, že prvé Boeingy s týmto technologickým zázrakom vzlietnu do neba najskôr v roku 2020, General Electric si môže byť istý svojou budúcnosťou. Skutočne, v súčasnosti celkový počet objednávok na GE9X presahuje 700 kusov. Teraz zapnite kalkulačku. Jeden takýto motor stojí 29 miliónov dolárov. Čo sa týka prvých testov, tie prebiehajú v okolí mesta Peebles, Ohio, USA. Priemer čepele GE9X je 3,5 metra a vstupný otvor má rozmery 5,5 m x 3,7 m. Jeden motor bude schopný vyrobiť prúdový ťah o 45,36 ton.

Fotka 3.

Podľa GE nemá žiadny iný komerčný motor na svete taký vysoký kompresný pomer (27:1) ako GE9X. Pri konštrukcii motora sa aktívne používajú kompozitné materiály.

Fotografia 4.

GE9X bude inštalovaný na širokotrupom diaľkovom lietadle Boeing 777X. Spoločnosť už dostala objednávky od spoločností Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific a ďalších.

Fotografia 5.

Teraz prebiehajú prvé testy kompletný motor GE9X. Testovanie sa začalo ešte v roku 2011, kedy sa testovali komponenty. Toto relatívne skoré preskúmanie sa uskutočnilo s cieľom poskytnúť údaje o testoch a začať proces certifikácie, uviedla spoločnosť GE, ​​pretože spoločnosť plánuje inštalovať takéto motory na letové testy už v roku 2018.

Fotografia 6.

Spaľovacia komora a turbína odolávajú teplotám až 1315 °C, čo umožňuje efektívnejšie využitie paliva a nižšie emisie.

Okrem toho je GE9X vybavený vstrekovače paliva, vytlačený na 3D tlačiarni. Tento komplexný systém aerodynamické tunely a zákutia spoločnosť drží v tajnosti.

Fotografia 7.

Turbínový kompresor vybavený GE9X nízky tlak a prevodové pohonné jednotky. Ten poháňa palivové čerpadlo, olejové čerpadlo, hydraulické čerpadlo pre riadiaci systém lietadla. Na rozdiel od predchádzajúceho motora GE90, ktorý mal 11 náprav a 8 pomocných jednotiek, je nový GE9X vybavený 10 nápravami a 9 jednotkami.

Zníženie počtu náprav znižuje nielen hmotnosť, ale aj počet dielov a zjednodušuje dodávateľský reťazec. Druhý motor GE9X sa plánuje pripraviť na testovanie v r ďalší rok

Fotografia 8.

Motor GE9X obsahuje mnoho dielov a zostáv vyrobených z ľahkých a tepelne odolných kompozitov s keramickou matricou (CMC). Tieto materiály sú schopné odolávať enormným teplotám a to umožnilo výrazné zvýšenie teploty v spaľovacej komore motora. „Čím teplejšie sa do motora dostanete, tým bude efektívnejší,“ hovorí Rick Kennedy z GE Aviation. vysoká teplota prechádzať úplné spálenie paliva, spotrebuje sa menej a znížia sa emisie škodlivé látky do životného prostredia“.

Veľký význam pri výrobe niektorých komponentov motora GE9X mali moderné technológie 3D tlač. S ich pomocou boli vytvorené niektoré diely, vrátane vstrekovačov paliva, takého zložitého tvaru, ktorý je nemožné získať tradičnými obrábanie. „Komplexná konfigurácia palivových kanálov je prísne stráženým obchodným tajomstvom," hovorí Rick Kennedy. „Vďaka týmto kanálom sa palivo distribuuje a rozprašuje v spaľovacej komore tým najrovnomernejším spôsobom."

Fotografia 9.

Je potrebné poznamenať, že nedávne testovanie je prvým testom, kedy bol motor GE9X spustený v plne zostavenej podobe. A vývoj tohto motora, sprevádzaný testami jednotlivých komponentov na skúšobnej stolici, prebiehal v posledných rokoch.

Na záver treba poznamenať, že napriek tomu, že motor GE9X drží titul najväčšieho prúdového motora na svete, nedrží rekord v sile ťahu prúdového lietadla, ktorý vytvára. Absolútny držiteľ rekordov podľa tohto ukazovateľa je motor predchádzajúcej generácie GE90-115B schopný ťahu 57 833 ton (127 500 libier).

Fotografia 10.

Fotografia 11.

Fotografia 12.

Fotografia 13.

zdrojov

GE Aviation vyvíja nový revolučný prúdový motor, ktorý kombinuje najlepšie vlastnosti prúdových a turbodúchadlových motorov pri dosahovaní nadzvukovej rýchlosti a spotreby paliva.

V súčasnosti projekt USAF ADVENT vyvíja nové motory, ktoré šetria palivo o 25 percent a sú vybavené novými funkciami.

V letectve existujú dva hlavné typy prúdových motorov: turboventilátory s nízkym obtokovým pomerom, spravidla sa nazývajú prúdové motory a prúdové motory s vysokým obtokovým pomerom. Turbo prúdové motory s nízkym obtokovým pomerom sú optimalizované pre vysoký výkon, tlačenie rôznych stíhačiek, no stále s využitím neskutočného množstva paliva. Výkonový výsledok štandardného prúdového motora závisí od viacerých prvkov (kompresor, spaľovacia komora, turbíny a dýzy).

Naopak, prúdové motory s vysokým obtokovým pomerom sú najvýkonnejšie zariadenia civilné letectvo optimalizované pre vysokovýkonný pohon s nízkou spotrebou paliva, ale pri nadzvukových rýchlostiach fungujú slabo. Bežný nízkotlakový prúdový motor prijíma prúd vzduchu z ventilátora, ktorý je poháňaný prúdovou turbínou. Potom prúd vzduchu z ventilátora obchádza spaľovacie komory a pôsobí ako veľká vrtuľa.

Motor ADVENT (ADAptive VERsitile ENgine Technology) má tretí, externý bypass, ktorý je možné otvárať a zatvárať v závislosti od letových podmienok. Počas vzletu, aby sa znížil obtokový pomer, je tretí obtok uzavretý. Výsledkom je, že cez vysokotlakový kompresor sa generuje veľký prúd vzduchu na zvýšenie ťahu. V prípade potreby sa otvorí tretí obtok, aby sa zvýšil obtokový pomer a znížila spotreba paliva.

Ďalší obtokový kanál je umiestnený pozdĺž hornej a spodnej časti motora. Tento tretí kanál sa otvorí alebo zatvorí ako súčasť premenlivého cyklu. Ak je kanál otvorený, pomer obtoku sa zvýši, čím sa zníži spotreba paliva a zvýši sa dosah zvuku až o 40 percent. Ak sú kanály zatvorené, cez vysokotlakové a nízkotlakové kompresory sa tlačí ďalší vzduch, čo určite zvyšuje ťah, zvyšuje pohon a poskytuje nadzvukový vzlet.

Konštrukcia motora ADVENT je založená na nových výrobných technológiách, ako je 3D tlač zložitých chladiacich komponentov a super pevný a zároveň ľahký keramické kompozity. Umožňujú výrobu vysoko účinných prúdových motorov pracujúcich pri teplotách nad bodom tavenia ocele.

Inžinieri sa vyvinuli nový motor pre ľahké lety. „Chceme, aby bol motor neuveriteľne spoľahlivý a umožnil pilotovi sústrediť sa na svoju misiu,“ hovorí Abe Levatter, projektový manažér v GE Aviation. Prevzali sme zodpovednosť a vyvinuli motor, ktorý je optimalizovaný pre akýkoľvek druh letu.“

GE v súčasnosti testuje hlavné komponenty motora a plánuje ho uviesť na trh v polovici roka 2013. Video nižšie ukazuje nový motor ADVENT v akcii.

10. december 2012

Pokračovanie série článkov (len preto, že potrebujem ďalšiu esej, teraz na tému "motory") - článok o veľmi sľubnom a perspektívnom projekte motora SABRE. Vo všeobecnosti sa o ňom v Runete popísalo veľa, väčšinou však veľmi chaotické poznámky a chvály na stránkach tlačových agentúr, ale článok na anglickej Wikipédii sa mi zdal veľmi dobrý, celkovo sú príjemne bohaté na detaily a podrobnosti - články na anglickej Wikipédii.

Takže tento príspevok (a moja budúca esej) bol založený na článku, v origináli umiestnenom na: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine) , bol tiež pridaný malý gag a vysvetlenia a zhromaždené na internet, ilustračný materiál (to je to, čo, ale články na Wikipédii sa nelíšia v bohatosti obrázkov)

Nasleduje nasledovné

SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) je koncept vyvinutý spoločnosťou Reaction Engines Limited, predchladený hypersonický hybridný raketový motor dýchajúci vzduch. Motor je vyvíjaný tak, aby poskytoval jednostupňovú orbitálnu schopnosť vloženia pre letecký systém Skylon. SABRE je evolučný vývoj série LACE a motorov podobných LACE, ktoré vyvinul Alan Bond na začiatku/polovici 80-tych rokov ako súčasť projektu HOTOL.

Štrukturálne ide o jeden motor s kombinovaným pracovným cyklom, ktorý má dva režimy prevádzky. Režim Air-jet kombinuje turbodúchadlo s ľahkým výmenníkom tepla umiestneným priamo za kužeľom nasávania vzduchu. Na vysoká rýchlosť výmenník tepla ochladzuje horúce, stlačený vzduch nasávanie vzduchu, čo umožňuje nezvyčajne vysoký kompresný pomer v motore. Stlačený vzduch sa potom privádza do spaľovacej komory, ako pri bežnom raketovom motore, kde sa zapáli kvapalný vodík. Nízka teplota vzduch umožňuje použitie ľahkých zliatin a zníženie celkovej hmotnosti motora - čo je veľmi dôležité pre dosiahnutie obežnej dráhy. Dodávame, že na rozdiel od konceptov LACE, ktoré tomuto motoru predchádzali, SABRE neskvapalňuje vzduch, čo dáva vyššiu účinnosť.

Obr.1. Letecké lietadlo Skylon a motor SABRE

Po uzavretí kužeľa nasávania vzduchu pri rýchlosti M = 5,14 a výške 28,5 km systém pokračuje v prevádzke v uzavretom cykle vysokovýkonného raketového motora, ktorý spotrebúva kvapalný kyslík a kvapalný vodík z nádrží na palube, čo umožňuje Skylon dosiahne orbitálnu rýchlosť po opustení atmosféry cool set výška.

Na základe motora SABRE bola vyvinutá aj vzduchová tryska s názvom Scimitar pre sľubné hypersonické osobné lietadlo A2 vyvinuté v rámci programu LAPCAT financovaného Európskou úniou.

V novembri 2012 spoločnosť Reaction Engines oznámila úspešné ukončenie série testov, ktoré potvrdili výkon chladiaceho systému motora, jednu z hlavných prekážok dokončenia projektu. Európska vesmírna agentúra (ESA) tiež vyhodnotila výmenník tepla motora SABRE a potvrdila dostupnosť technológie potrebnej na premenu motora na kov.

Obr.2. Model motora SABRE

Príbeh

S myšlienkou predchladeného motora prišiel prvýkrát Robert Carmichael v roku 1955. Nasledoval nápad Liquefied Air Engine (LACE), ktorý pôvodne skúmali Marquardt a General Dynamics v 60. rokoch minulého storočia ako súčasť práce amerického letectva na projekte Aerospaceplane.
Systém LACE je umiestnený priamo za nasávaním nadzvukového vzduchu - stlačený vzduch teda vstupuje priamo do výmenníka tepla, kde sa okamžite ochladí pomocou tekutého vodíka uloženého na palube ako paliva. Výsledný kvapalný vzduch sa potom spracuje na extrakciu kvapalného kyslíka, ktorý vstupuje do motora. Množstvo vodíka, ktoré prešlo cez výmenník tepla a zahrialo sa, je však oveľa väčšie, ako sa dá spáliť v motore, a jeho prebytok jednoducho odtečie cez palubu (napriek tomu tiež zvyšuje ťah).

V roku 1989, keď bolo ukončené financovanie projektu HOTOL, Bond a ďalší založili Reaction Engines Limited, aby pokračovali vo výskume. Výmenník tepla motora RB545 (ktorý mal byť použitý v projekte HOTOL) mal problémy s krehkosťou konštrukcie, ako aj pomerne vysokou spotrebou kvapalného vodíka. Tiež sa to nedalo použiť – patent na motor patril firme Rolls Royce, a najpodstatnejší argument - motor bol vyhlásený za prísne tajný. Preto Bond pokračoval vo vývoji nového motora SABRE, ktorý rozvíjal myšlienky stelesnené v predchádzajúcom projekte.

Od novembra 2012 bolo ukončené testovanie zariadení v rámci témy „Technológia výmenníka tepla kritická pre hybridný raketový motor vzduch/kvapalný kyslík“. Toto bol míľnik v procese vývoja SABRE, ktorý potenciálnym investorom ukázal životaschopnosť technológie. Základom motora je výmenník tepla, ktorý je schopný ochladiť prichádzajúci vzduch až na -150°C (-238°F). Ochladený vzduch sa zmieša s kvapalným vodíkom a horí, aby zabezpečil ťah pre let v atmosfére pred prechodom na kvapalný kyslík z nádrží pri lete mimo atmosféry. Úspešné testovanie tejto kritickej technológie potvrdilo, že výmenník tepla dokáže vyhovieť potrebám motora pri získavaní dosť kyslíka z atmosféry pracovať s vysokou účinnosťou v podmienkach letu v nízkych výškach.

Na Farnborough Airshow 2012 vystúpil pri tejto príležitosti David Willetts, ktorý je ministrom pre univerzity a vedu Spojeného kráľovstva. Najmä to povedal tento motor, vyvinutý spoločnosťou Reaction Engines, by mohol skutočne zmeniť podmienky vo vesmírnom priemysle. Úspešne ukončený test systému predchladenia je dôkazom vysokej chvály, ktorú konceptu motora udelila Britská vesmírna agentúra v roku 2010. Minister zároveň dodal, že ak sa im jedného dňa podarí využiť túto technológiu na vlastné komerčné lety, bude to nepochybne fantastický úspech v jej rozsahu.

Minister tiež poznamenal, že existuje malá šanca, že Európska vesmírna agentúra bude súhlasiť s financovaním Skylonu, takže Spojené kráľovstvo by malo byť pripravené postaviť vesmírnu loď z väčšej časti z vlastných prostriedkov.

Obr.3. Letecké lietadlo Skylon - usporiadanie

Ďalšia fáza programu SABRE zahŕňa pozemné testovanie zmenšený model motor schopný predviesť plný cyklus. ESA vyjadrila dôveru v úspešnú konštrukciu demonštrátora a uviedla, že to bude „ míľnikom vo vývoji tohto programu a prielom v problematike pohonné systémy okolo sveta"

Dizajn

Obr.4. Usporiadanie motora SABRE

Rovnako ako RB545, aj dizajn SABRE má bližšie k tradičnému raketovému motoru ako k prúdovému vzduchu. Predchladený hybridný prúdový/raketový motor využíva kvapalné vodíkové palivo kombinované s okysličovadlom dodávaným buď ako plynný vzduch kompresorom, alebo kvapalný kyslík dodávaný z palivových nádrží turbočerpadlom.

V prednej časti motora je jednoduchý osovo symetrický kužeľovitý prívod vzduchu, ktorý spomaľuje vzduch na podzvukovú rýchlosť iba pomocou dvoch odrazených rázových vĺn.

Časť vzduchu cez výmenník tepla do centrálnej časti motora a zvyšok prechádza prstencovým kanálom do druhého okruhu, ktorým je konvenčný nápor. Centrálnu časť, umiestnenú za výmenníkom tepla, tvorí turbodúchadlo poháňané plynným héliom cirkulujúcim cez uzavretý kanál Braytonovho cyklu. Vzduch stlačený kompresorom vstupuje do štyroch spaľovacích komôr raketového motora s kombinovaným cyklom pod vysokým tlakom.

Obr.5. Zjednodušený cyklus motora SABRE

výmenník tepla

Vzduch vstupujúci do motora pri super/hypersonických rýchlostiach sa po brzdení a stlačení v nasávaní vzduchu veľmi zahrieva. Vysoké teploty v prúdových motoroch sa tradične riešili použitím ťažkých zliatin na báze medi alebo niklu, znížením kompresného pomeru kompresora, ako aj znížením otáčok, aby sa predišlo prehriatiu a roztaveniu konštrukcie. Pre jednostupňovú kozmickú loď však takéto ťažké materiály nie sú použiteľné a na dosiahnutie obežnej dráhy v čo najkratšom čase je potrebný maximálny možný ťah, aby sa minimalizovala závažnosť strát.

Pri použití plynného hélia ako nosiča tepla sa vzduch vo výmenníku výrazne ochladí z 1000°C na -150°C, pričom nedochádza k skvapalňovaniu vzduchu alebo kondenzácii vodnej pary na stenách výmenníka.

Obr.6. Vymodelujte jeden z modulov výmenníka tepla

Predchádzajúce verzie výmenníka tepla, ako napríklad tie, ktoré boli použité v projekte HOTOL, prechádzali vodíkovým palivom priamo cez výmenník tepla, ale použitie hélia ako medziokruhu medzi vzduchom a studeným palivom odstránilo problém vodíkovej krehkosti konštrukcie výmenníka tepla. . Prudké ochladenie vzduchu však sľubuje určité problémy - je potrebné zabrániť zablokovaniu výmenníka tepla zamrznutou vodnou parou a inými frakciami. V novembri 2012 bola demonštrovaná vzorka výmenníka tepla, ktorý dokáže ochladiť atmosférický vzduch na -150°C za 0,01 s.
Jednou z noviniek výmenníka tepla SABRE je špirálové usporiadanie rúrok chladiva, čo výrazne sľubuje zvýšenie jeho účinnosti.

Obr.7. Prototyp výmenníka tepla SABRE

Kompresor

Pri rýchlosti M = 5 a výške 25 kilometrov, čo je 20 % obežnej rýchlosti a nadmorskej výšky potrebnej na vstup na obežnú dráhu, vzduch ochladený vo výmenníku tepla vstupuje do veľmi obyčajného turbodúchadla, ktoré je konštrukčne podobné tým, ktoré sa používajú v konvenčných prúdových motoroch. motory, ale poskytujúci nezvyčajne vysoký kompresný pomer v dôsledku extrémne nízkej teploty nasávaného vzduchu. To umožňuje stlačenie vzduchu na 140 atmosfér predtým, ako vstúpi do spaľovacích komôr hlavného motora. Na rozdiel od prúdových motorov je turbodúchadlo poháňané turbínou umiestnenou v héliovom okruhu, a nie pôsobením splodín horenia, ako pri bežných prúdových motoroch. Turbodúchadlo teda funguje na základe tepla produkovaného gélom vo výmenníku tepla.

cyklus hélia

Teplo sa prenáša zo vzduchu na hélium. Horúce hélium z výmenníka tepla hélium-vzduch sa ochladzuje vo výmenníku tepla hélium-vodík a odovzdáva teplo kvapaline vodíkové palivo. Okruh, v ktorom cirkuluje hélium, funguje podľa Braytonovho cyklu, a to tak na chladenie motora na kritických miestach, ako aj na pohon výkonových turbín a mnohých komponentov motora. Zvyšok tepelnej energie sa používa na odparenie časti vodíka, ktorý sa spaľuje vo vonkajšom okruhu s priamym prúdením.

Tlmič

Na chladenie hélia sa čerpá cez dusíkovú nádrž. V súčasnosti sa namiesto tekutého dusíka používa na testy voda, ktorá sa odparuje, čím sa znižuje teplota hélia a prehluší sa hluk z výfukových plynov.

Motor

Vďaka tomu, že hybridný raketový motor má ďaleko od nulového statického ťahu, môže lietadlo vzlietnuť v normálnom režime dýchania vzduchu, bez pomoci, podobne ako sú vybavené bežnými prúdovými motormi. Ako stúpate a klesáte atmosférický tlak, do kompresora sa posiela stále viac vzduchu a účinnosť kompresie nasávaného vzduchu sa iba znižuje. V tomto režime môže prúdový motor pracovať v oveľa vyššej nadmorskej výške, než by bolo inak možné.
Keď sa dosiahne rýchlosť M = 5,5, prúdový motor sa stane neefektívnym a vypne sa a teraz sa kvapalný kyslík a kvapalný vodík uložený na palube dostáva do raketového motora až do dosiahnutia orbitálnej rýchlosti (zodpovedajúcej M = 25). Jednotky turbočerpadla sú poháňané rovnakým héliovým okruhom, ktorý teraz prijíma teplo v špeciálnych „predspaľovacích komorách“.
Nezvyčajné konštrukčné riešenie chladiaceho systému spaľovacej komory - namiesto kvapalného vodíka je ako chladivo použité okysličovadlo (vzduch/kvapalný kyslík), aby sa predišlo nadmernej spotrebe vodíka a porušeniu stechiometrického pomeru (pomer paliva a okysličovadla).

Druhým významným bodom je prúdová dýza. Účinnosť dýzy závisí od jej geometrie a atmosférického tlaku. Zatiaľ čo geometria trysiek zostáva rovnaká, tlak sa výrazne mení s nadmorskou výškou, a preto trysky, ktoré sú vysoko účinné v nižšej atmosfére, výrazne strácajú svoju účinnosť vo vyšších nadmorských výškach.
V tradičných, viacstupňových systémoch je to prekonané jednoduché použitie odlišná geometria pre každý stupeň a príslušný letový stupeň. Ale v jednostupňovom systéme používame stále rovnakú trysku.

Obr.8. Porovnanie rôznych prúdových dýz v atmosfére a vo vákuu

Ako výstup sa plánuje použitie špeciálnej Expansion-Deflection (ED tryska) - nastaviteľná tryska vyvinutá v rámci projektu STERN, ktorá pozostáva z tradičného zvonu (hoci relatívne kratšieho ako zvyčajne) a nastaviteľného centrálneho telesa. ktorý odkláňa prúd plynu k stenám. Zmenou polohy centrálneho telesa je možné zabezpečiť, aby výfuk nezaberal celú plochu spodnej časti, ale iba prstencovú časť, pričom sa plocha, ktorú zaberá, prispôsobuje atmosférickému tlaku.

Vo viackomorovom motore je tiež možné nastaviť vektor ťahu zmenou plochy prierezu a tým aj príspevku k celkovému ťahu každej komory.

Obr.9. Tryska Expansion-Deflection (Dýza ED)

Priamy okruh

Odmietnutie skvapalniť vzduch zvýšilo účinnosť motora, čím sa znížili náklady na chladiacu kvapalinu znížením entropie. Aj obyčajné chladenie vzduchom však vyžaduje viac vodíka, ako je možné spáliť v primárnom okruhu motora.

Prebytočný vodík je odvádzaný cez palubu, ale nie len tak, ale je spaľovaný v niekoľkých spaľovacích komorách, ktoré sú umiestnené vo vonkajšom prstencovom vzduchovom kanáli, ktorý tvorí priamoprúdovú časť motora, do ktorej sa dostáva vzduch, ktorý obchádza teplo. výmenník. Druhý, prietokový okruh znižuje straty v dôsledku odporu vzduchu, ktorý nevstúpil do výmenníka tepla, a tiež poskytuje časť ťahu.
Pri nízkych rýchlostiach veľmi veľké množstvo vzduchu obchádza výmenník tepla / kompresor a so zvyšujúcou sa rýchlosťou, aby sa zachovala účinnosť, väčšina vzduchu naopak vstupuje do kompresora.
To odlišuje systém od náporového motora, kde je všetko presne naopak - pri nízkych rýchlostiach prechádzajú veľké masy vzduchu kompresorom a pri vysokých rýchlostiach ho obchádzajú cez náporový okruh, ktorý sa stáva tak účinným, že zaberá. vedúcu úlohu.

Výkon

Konštrukčný pomer ťahu k hmotnosti SABRE sa predpokladá na viac ako 14 jednotiek, zatiaľ čo pomer ťahu k hmotnosti konvenčných prúdových motorov je v rozsahu 5 a iba 2 pre nadzvukové motory. náporové motory. Takže vysoký výkon získané použitím podchladeného vzduchu, ktorý sa stáva veľmi hustým a vyžaduje menšiu kompresiu, a čo je dôležitejšie, vďaka nízkym prevádzkovým teplotám je možné použiť ľahké zliatiny pre väčšinu konštrukcie motora. Celkový výkon sľubuje vyšší ako v prípade RB545 alebo nadzvukových náporových motorov.

Motor má vysoký špecifický impulz v atmosfére, ktorý dosahuje 3500 sek. Pre porovnanie, konvenčný raketový motor má špecifický impulz prinajlepšom okolo 450 a aj sľubný „tepelný“ jadrový raketový motor sľubuje dosiahnuť len 900 sek.

Kombinácia vysokej palivovej účinnosti a nízkej hmotnosti motora dáva Skylonu schopnosť dosiahnuť obežnú dráhu v jedinom stupni, pričom funguje ako prúd vzduchu až do rýchlosti M = 5,14 a nadmorskej výšky 28,5 km. V tomto prípade sa letecký dopravný prostriedok dostane na obežnú dráhu s veľkým užitočným zaťažením v pomere k vzletovej hmotnosti, čo predtým nebolo možné dosiahnuť žiadnym nejadrovým vozidlo.

Rovnako ako RB545, myšlienka predchladenia zvyšuje hmotnosť a zložitosť systému, čo je za normálnych okolností protikladom konštrukčného princípu raketových systémov. Výmenník tepla je tiež veľmi agresívnou a zložitou súčasťou konštrukcie motora SABRE. Je pravda, že je potrebné poznamenať, že sa očakáva, že hmotnosť tohto výmenníka tepla bude rádovo nižšia ako existujúce vzorky a experimenty ukázali, že sa to dá dosiahnuť. Experimentálny výmenník dosiahol tepelnú výmenu takmer 1 GW/m2, čo sa považuje za svetový rekord. Malé moduly budúceho výmenníka tepla už boli vyrobené.

Straty z extra hmotnosti systému sú kompenzované v uzavretom cykle (výmenník tepla – turbodúchadlo), rovnako ako extra hmotnosť krídel Skylon zvýšením celkovej hmotnosti systému tiež prispieva k celkovému zvýšeniu účinnosti viac ako ju znižuje . Toto je väčšinou kompenzované rôznymi dráhami letu. Konvenčné nosné rakety štartujú vertikálne, s extrém nízke rýchlosti(ak hovoríme o tangenciálnej a nie normálnej rýchlosti), tento na prvý pohľad neefektívny pohyb umožňuje rýchlo preraziť atmosféru a získať tangenciálnu rýchlosť už v bezvzduchovom prostredí, bez straty rýchlosti v dôsledku trenia vzduchu.

Zároveň veľký palivovej účinnosti Motory SABRE umožňujú veľmi jemný zdvih (pri ktorom sa tangenciálna zložka rýchlosti zvyšuje viac ako normálna zložka rýchlosti), vzduch skôr prispieva ako spomaľuje systém (oxidačné činidlo a pracovná kvapalina pre motor, vztlak pre krídla), čo má za následok pri oveľa nižšej spotrebe paliva na dosiahnutie orbitálnej rýchlosti.

Niektoré vlastnosti

Ťah v prázdnote - 2940 kN
Ťah na hladine mora - 1960 kN
Pomer ťahu a hmotnosti (motor) - asi 14 (v atmosfére)
Špecifický impulz vo vákuu - 460 sek
Špecifický impulz na hladine mora - 3600 sek

Výhody

Na rozdiel od tradičných raketové motory a podobne ako iné typy prúdové motory, hybridný prúdový motor môže využívať vzduch na spaľovanie hnacej látky, čím sa znižuje požadovaná hmotnosť hnacej látky a tým sa zvyšuje hmotnosť užitočného zaťaženia.

Náporové a scramjetové motory musia stráviť veľké množstvo času v spodnej atmosfére, aby dosiahli rýchlosť dostatočnú na vstup na obežnú dráhu, čo prináša do popredia problém intenzívneho zahrievania pri hypersoniku, ako aj výraznú stratu hmotnosti a zložitosť tepelnej ochrany.

Hybridný prúdový motor, ako je SABRE, potrebuje iba dosiahnuť nízku nadzvukovú rýchlosť (pripomeňme si: hyperzvuk je všetko po M = 5, preto M = 5,14 je úplný začiatok rozsahu nadzvukových otáčok) v spodnej atmosfére pred prepnutím na uzavretý cyklus prevádzka a strmé stúpanie so sadou rýchlostí v raketovom režime.

Na rozdiel od náporového alebo scramjetu je SABRE schopný dodávať vysoký ťah od nulovej rýchlosti do M=5,14, od zeme do veľkých nadmorských výšok, s vysokou účinnosťou v celom rozsahu. Okrem toho schopnosť generovať ťah pri nulových otáčkach znamená, že motor možno testovať na zemi, čo výrazne znižuje náklady na vývoj.

Existuje aj niekoľko odkazov pre vašu pozornosť.

Prúdové lietadlo je lietadlo, ktoré lieta vo vzduchu pomocou prúdových motorov vo svojej konštrukcii. Môžu byť prúdové, priamoprúdové, pulzujúce, kvapalné. Tiež prúdové lietadlo môže byť vybavený motorom typ rakety. AT modernom svete prúdové lietadlá tvoria väčšinu všetkých moderných lietadiel.

Stručná história vývoja prúdových lietadiel

Za začiatok histórie prúdových lietadiel sa vo svete považuje rok 1910, kedy rumunský konštruktér a inžinier menom Anri Konada vytvoril lietadlo založené na piestovom motore. Rozdielom oproti štandardným modelom bolo použitie lamelového kompresora, ktorý auto uviedol do pohybu. Zvlášť aktívne začal konštruktér v povojnovom období presadzovať, že jeho prístroj bol vybavený prúdovým motorom, hoci spočiatku tvrdil kategoricky opak.

Pri štúdiu konštrukcie prvého prúdového lietadla A. Konadu možno vyvodiť niekoľko záverov. Prvý - dizajnové prvky autá ukazujú, že motor vpredu a jeho výpary z dopravy zabil by pilota. Druhou možnosťou vývoja by mohol byť iba požiar lietadla. Presne o tom hovoril konštruktér, pri prvom spustení bola chvostová časť zničená požiarom.

Pokiaľ ide o prúdové lietadlá, ktoré boli vyrobené v 40. rokoch minulého storočia, mali po odstránení motora a sedadla pilota úplne inú konštrukciu, čím sa zvýšila bezpečnosť. V miestach, kde sa plamene motorov dostali do kontaktu s trupom lietadla, bola inštalovaná špeciálna žiaruvzdorná oceľ, ktorá nespôsobila zranenie ani poškodenie trupu.

Prvé prototypy a vývoj

Samozrejme, lietadlá s prúdovou elektrárňou majú podstatne viac výhod ako lietadlá s piestovými motormi.

Lietadlo nemeckého pôvodu pod označením He 178 prvýkrát vzlietlo 27.08.1939.

V roku 1941 sa do neba vzniesol podobný prístroj britských konštruktérov s názvom Gloster E.28 / 39.

Vozidlá s raketovým pohonom

He 176, vytvorený v Nemecku, vykonal prvé oddelenie od pristávacej dráhy 20.7.1939.

Sovietske lietadlo BI-2 vzlietlo v máji 1942.

Lietadlá s viackompresorovým motorom (považujú sa za podmienečne spôsobilé na let)

Campini N.1, lietadlo talianskej výroby, prvýkrát vzlietlo koncom augusta 1940. bola dosiahnutá rýchlosť letu 375 km/h, čo je ešte menej ako piestový náprotivok.

Japonské lietadlo „Oka“ s motorom Tsu-11 bolo určené na jedno použitie, keďže išlo o bombové lietadlo s pilotom kamikadze na palube. Kvôli porážke vo vojne nebola nakoniec dokončená spaľovacia komora.

Zapožičaním technológie z Francúzska si Američania mohli vyrobiť aj vlastný model s prúdovým pohonom, ktorým sa stal Bell P-59. Auto malo dva prúdové motory. Prvýkrát bolo oddelenie od pristávacej dráhy zaznamenané v októbri 1942. Treba poznamenať, že tento stroj bol celkom úspešný, pretože bol sériovo vyrábaný. Zariadenie malo určité výhody oproti piestovým náprotivkom, ale stále sa nezúčastňovalo nepriateľských akcií.

Prvé úspešné prototypy prúdových lietadiel

Nemecko:

Vytvorený motor Jumo-004 bol použitý pre niekoľko experimentálnych a výrobných lietadiel. Treba poznamenať, že toto je prvé Power Point vo svete, ktorý mal axiálny kompresor, ako moderné stíhačky. USA a ZSSR dostali podobný typ motora oveľa neskôr.

Lietadlo Me.262 s nainštalovaný motor typ Jumo-004 prvýkrát vzlietol 18.7.1942 a po 43 mesiacoch vykonal svoj prvý bojový let. Výhody tohto bojovníka vo vzduchu boli významné. Spustenie série sa oneskorilo pre nekompetentnosť vedenia.

Prúdový prieskumný bombardér typu Ar 234 bol vyrobený v lete 1943, bol vybavený aj motorom Jumo-004. Aktívne sa používal v posledných mesiacoch vojny, pretože iba on mohol pracovať v situácii so silnou prevahou nepriateľských síl.

​ Veľká Británia:

• Prvý prúdový stíhač vyrobený Britmi bol Gloster Meteor, ktorý bol vytvorený v marci 43 a do výzbroje bol uvedený 27.7.1944. Na konci vojny bolo hlavnou úlohou stíhačky zachytiť nemecké lietadlá, ktoré niesli riadené strely V-1.

USA:

Prvým prúdovým stíhačom v Spojených štátoch bolo zariadenie pod označením Lockheed F-80. Prvýkrát bolo oddelenie od pristávacej dráhy zaznamenané v januári 1944. Lietadlo bolo vybavené motorom typu Allison J33, ktorý je považovaný za upravenú verziu motora inštalovaného na Gloster Meteor. Krst ohňom prebehol v Kórejskej vojne, no čoskoro ho nahradilo lietadlo F-86 Sabre.

Prvá stíhačka s prúdovým pohonom bola pripravená v roku 1945 a dostala označenie FH-1 Phantom.

Americký prúdový bombardér bol pripravený v roku 1947, bol to B-45 Tornado. Ďalší vývoj umožnil vytvorenie B-47 Stratojet s motorom AllisonJ35. Tento motor bol nezávislým vývojom bez zavádzania technológií z iných krajín. V dôsledku toho bol vyrobený bombardér, ktorý je v prevádzke dodnes, konkrétne B-52.

ZSSR:

Prvým prúdovým lietadlom v ZSSR bol MiG-9. Prvý vzlet - 24.05.1946. Celkovo prišlo z tovární 602 takýchto lietadiel.

Jak-15 je prúdová stíhačka, ktorá slúžila letectvu. Toto lietadlo sa považuje za prechodný model od piestového k prúdovému.

MiG-15 bol vyrobený v decembri 1947. Aktívne používané vo vojenskom konflikte v Kórei.

Prúdový bombardér Il-22 bol vyrobený v roku 1947, bol prvý ďalší vývoj bombardéry.

nadzvukové prúdy

Jediným bombardérom v histórii letectva s nadzvukovým pohonom je lietadlo A-5 Vigilent.

Stíhačky založené na nadzvukových nosičoch - F-35 a Jak-141.

V civilnom letectve boli vytvorené iba dve osobné lietadlá so schopnosťou lietať nadzvukovou rýchlosťou. Prvý bol vyrobený v ZSSR v roku 1968 a bol označený ako Tu-144. Takýchto lietadiel bolo vyrobených 16, no po sérii nehôd bol stroj vyradený z prevádzky.

Druhé osobné vozidlo tohto typu vyrobené Francúzskom a Veľkou Britániou v roku 1969. Celkovo bolo postavených 20 lietadiel, prevádzka trvala od roku 1976 do roku 2003.

Záznamy prúdových lietadiel

Na palubu Airbusu A380 sa zmestí 853 ľudí.

Boeing 747 bol 35 rokov najväčším osobným lietadlom s kapacitou 524 osôb.

Nákladná doprava:

An-225 "Mriya" - jediné auto na svete, ktorý má nosnosť 250 ton. Pôvodne bol vyrobený na prepravu vesmírneho systému Buran.

An-124 Ruslan je jedno z najväčších lietadiel na svete s nosnosťou 150 ton.

Bolo to najväčšie nákladné lietadlo pred príchodom Ruslanu, nosnosť je 118 ton.

Maximálna rýchlosť letu

Lietadlo Lockheed SR-71 dosahuje rýchlosť 3 529 km/h. Vyrobených 32 lietadiel, nemôže vzlietnuť s plnými nádržami.

MiG-25 - normálna rýchlosť letu 3 000 km / h, zrýchlenie je možné až do 3 400 km / h.

Budúce prototypy a vývoj

Cestujúci:

Veľký:

• Vysokorýchlostné civilné.
• Tu-244.

Biznis trieda:

SSBJ, Tu-444.

SAI Tichý, Aerion SBJ.

Hypersonické:

• Reakčné motory A2.

Riadené laboratóriá:

Ticho Spike.

Tu-144LL s motormi z Tu-160.

Bez posádky:

• X-51
• X-43.

Klasifikácia lietadla:

ALE

B

AT

G

D

A

Komu

L

Tu a teraz lietate s určitými obavami a celý čas sa obzeráte do minulosti, keď boli lietadlá malé a v prípade poruchy sa dali ľahko plánovať, no tu je to čoraz viac. Prečítajme si a pozrieme sa na takýto letecký motor.
americká spoločnosť General Electric v súčasnosti testuje najväčší prúdový motor na svete. Novinka je vyvíjaná špeciálne pre nový Boeing 777X.

Držiteľ rekordu v prúdovom motore dostal meno GE9X. Vzhľadom na to, že prvé Boeingy s týmto technologickým zázrakom vzlietnu do neba najskôr v roku 2020, General Electric si môže byť istý svojou budúcnosťou. Skutočne, v súčasnosti celkový počet objednávok na GE9X presahuje 700 kusov.
Teraz zapnite kalkulačku. Jeden takýto motor stojí 29 miliónov dolárov. Čo sa týka prvých testov, tie prebiehajú v okolí mesta Peebles, Ohio, USA. Priemer lopatky GE9X je 3,5 metra a vstupný otvor má rozmery 5,5 m x 3,7 m. Jeden motor bude schopný vyprodukovať 45,36 ton prúdového ťahu.

Podľa GE nemá žiadny iný komerčný motor na svete taký vysoký kompresný pomer (27:1) ako GE9X.
Konštrukcia motora aktívne využíva kompozitné materiály, ktoré odolajú teplotám až do 1,3 tisíc stupňov Celzia. Jednotlivé časti jednotky sú vytvorené pomocou 3D tlače.

GE9X bude inštalovaný na širokotrupom diaľkovom lietadle Boeing 777X. Spoločnosť už dostala objednávky na viac ako 700 motorov GE9X v hodnote 29 miliárd dolárov od spoločností Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific a ďalších.

Teraz prebiehajú prvé testy kompletného motora GE9X. Testovanie sa začalo ešte v roku 2011, kedy sa testovali komponenty. Toto relatívne skoré preskúmanie sa uskutočnilo s cieľom poskytnúť údaje o testoch a začať proces certifikácie, uviedla spoločnosť GE, ​​pretože spoločnosť plánuje inštalovať takéto motory na letové testy už v roku 2018.
Motor GE9X bol vyvinutý pre dopravné lietadlo 777X a bude poháňať 700 lietadiel. Firmu to bude stáť 29 miliárd dolárov. Pod krytom motora je 16 nožov štvrtej generácie vyrobené z grafitových vlákien, ktoré vháňajú vzduch do 11-stupňového kompresora. Ten zvyšuje tlak 27-krát. Zdroj: "Agentúra pre inovácie a rozvoj",

Spaľovacia komora a turbína odolávajú teplotám až 1315 °C, čo umožňuje efektívnejšie využitie paliva a nižšie emisie.
Okrem toho je GE9X vybavený 3D tlačenými vstrekovačmi paliva. Tento komplexný systém aerodynamických tunelov a výklenkov je spoločnosťou utajovaný. Zdroj: "Agentúra pre inovácie a rozvoj"

GE9X má nízkotlakovú kompresorovú turbínu a prevodovku pohonu príslušenstva. Ten poháňa palivové čerpadlo, olejové čerpadlo, hydraulické čerpadlo pre riadiaci systém lietadla. Na rozdiel od predchádzajúceho motora GE90, ktorý mal 11 náprav a 8 pomocných jednotiek, je nový GE9X vybavený 10 nápravami a 9 jednotkami.
Zníženie počtu náprav znižuje nielen hmotnosť, ale aj počet dielov a zjednodušuje dodávateľský reťazec. Druhý motor GE9X by mal byť pripravený na testovanie budúci rok.

Motor GE9X obsahuje mnoho dielov a zostáv vyrobených z ľahkých a tepelne odolných kompozitov s keramickou matricou (CMC). Tieto materiály sú schopné odolávať teplotám až 1400 stupňov Celzia a to umožnilo výrazné zvýšenie teploty v spaľovacej komore motora.
„Čím teplejšie sa do motora dostanete, tým bude efektívnejší,“ hovorí Rick Kennedy, hovorca GE Aviation.
Veľký význam pri výrobe niektorých komponentov motora GE9X zohrávali moderné technológie 3D tlače. S ich pomocou boli niektoré diely, vrátane palivových vstrekovačov, vytvorené s tak zložitými tvarmi, ktoré sa nedajú získať tradičným obrábaním.
„Komplexná konfigurácia palivových kanálov je prísne stráženým obchodným tajomstvom," hovorí Rick Kennedy. „Vďaka týmto kanálom sa palivo distribuuje a rozprašuje v spaľovacej komore tým najrovnomernejším spôsobom."

Je potrebné poznamenať, že nedávne testovanie je prvým testom, kedy bol motor GE9X spustený v plne zostavenej podobe. A vývoj tohto motora, sprevádzaný testami jednotlivých komponentov na skúšobnej stolici, prebiehal v posledných rokoch.
Na záver treba poznamenať, že napriek tomu, že motor GE9X drží titul najväčšieho prúdového motora na svete, nedrží rekord v sile ťahu prúdového lietadla, ktorý vytvára. Absolútnym držiteľom rekordov pre tento ukazovateľ je motor predchádzajúcej generácie GE90-115B, ktorý je schopný vyvinúť ťah 57 833 ton (127 500 libier).