Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Британцы испытали самый мощный редуктор

Британцы испытали самый мощный редуктор

Рендер редуктора двигателя UltraFan

Британская компания Rolls-Royce провела первые испытания самого мощного в мире редуктора, предназначенного для установки в перспективные турбовентиляторные реактивные двигатели UltraFan. Согласно сообщению компании, новый редуктор, через который будет приводиться вентилятор двигателя, способен передавать мощность до 74,6 тысячи киловатт. Такую мощность могут выдавать, например, двигатели примерно ста гоночных болидов Formula 1.

Конструкция современных турбовентиляторных двигателей последние несколько лет практически не менялась и стала ограничителем топливной эффективности самолетов. Потребление топлива силовыми установками удается немного снизить оптимизацией конструкции фюзеляжа самолета и использованием новых материалов.

Для существенного снижения потребления топлива двигателями необходимо менять их конструкцию. Rolls-Royce, разрабатывающая UltraFan, намерена использовать в новом двигателе композитный вентилятор с изменяемым шагом. Перемена угла атаки его лопаток позволит точно подстраивать двигатель в зависимости от условий полета и оптимизировать параметры его работы.

Приводить вентилятор с изменяемым шагом напрямую от турбины было бы неэффективно, поскольку турбина может вращаться с очень большой частотой, сводя на нет работу самого вентилятора. Для разобщения холодной и горячей частей авиационного двигателя конструкторы и стали использовать редукторы.

В перспективном двигателе UltraFan мощный редуктор будет существенно уменьшать частоту вращения вентилятора по сравнению с турбиной. При этом оптимизация подачи воздушного потока в зону компрессора и внешний контур турбовентиляторного двигателя будет производиться изменением угла атаки лопаток вентилятора.

Во время испытаний, состоявшихся 24 октября 2016 года, разработчики запустили редуктор на малой скорости, чтобы проверить надежность работы механизма и масляной системы. Позднее редуктор планируется вывести на режим передачи полной мощности, а затем испытать в имитированных условиях взлета, полета, маневрирования и посадки.

Помимо редуктора и вентилятора с изменяемым шагом отличительной чертой UltraFan станет полное отсутствие турбины низкого давления, хотя в целом конструкция силовой установки будет допускать ее установку для привода дополнительных навесных агрегатов. Газогенератор двигателя UltraFan будет обеспечивать степень сжатия 70:1. Степень двухконтурности силовой установки составит 15:1.

Rolls-Royce рассчитывает, что удельный расход топлива перспективным двигателем будет по меньшей мере на 25 процентов меньше такого показателя для Trent 700. Для последнего он составляет 560 граммов топлива в час на килограмм-силы. В UltraFan будут использоваться и детали из керамических матричных композитов, позволяющих расширить температурные рабочие режимы и снизить массу конструкции.

В ближайшее время Rolls-Royce намерена испытать турбовентиляторный реактивный двигатель Advance. Испытания силовой установки с новым газогенератором высокого давления планируется начать до конца текущего года. Advance станет первой полностью новой разработкой британской компании, до сих пор проектировавшей турбовентиляторные двигатели на основе архитектуры RB211.

Газогенератор будет поддерживать степень сжатия более 60:1. Степень двухконтурности двигателя составит 11:1. Предполагается, что удельный расход топлива силовой установкой будет на 20 процентов меньше, чем у турбовентиляторных реактивных установок типа Trent 700. Advance будет лишь демонстратором технологий.

Все наработки, полученные в рамках реализации проекта Rolls-Royce планирует использовать в перспективном двигателе UltraFan, который планируется начать устанавливать на пассажирские самолеты с 2025 года.

Что такое степень сжатия в авиационном двигателе

Основы теории авиационных турбореактивных двигателе

1. процесс сжатия воздуха В АВИАЦИОННЫХ ТУРБОРЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Для работы турбореактивного двигателя необходима непрерывная подача сжатого воздуха в камеры сгорания. Сжатие воздуха в этих типах двигателей происходит в специальных лопаточных машинах — компрессорах.

Лопаточными машинами компрессоры называются потому, что рабочими элементами в них являются лопатки. Компрессор турбореактивного двигателя приводится во вра­щение газовой турбиной.

При сжатии воздуха температура его повышается на 100—200° С.

В сжатом и подогретом воздухе топливо хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает.

На современных турбореактивных двигателях применяются два типа компрессоров: центробежные и осевые. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ В АВИАЦИОННЫХ ТУРБОРЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Главной величиной, характеризующей компрессор турбо­реактивного двигателя, является степень повышения давления воздуха в компрессоре, называемая еще степенью сжатия; обозначают ее греческой буквой “эпсилон” — ε.

Степень сжатия компрессора — это отношение давления воздуха на выходе из компрессора к давлению воздуха на входе в него:

Где Р 2 – давление на выходе компрессора, Р 1 – давление на входе компрессора.

Степень сжатии — величина безразмерная, она показы­вает, во сколько раз повышается давление воздуха в ком­прессоре по сравнению с давлением воздуха перед ним.

Если взять отношение давления воздуха за компрессором к давлению воздуха, окружающего двигатель, то получим степень сжатия двигателя:

Где Р 0 – давление атмосферного воздуха.

Чтобы представить себе разницу между этими двумя величинами, подсчитаем их для следующих условий: — ско­рость полета с 0 = 0; давление окружающего воздуха Р О = 1,033 кг/см 2 ; давление перед компрессором Р 1 = 0,92 кг/см 2 ; давление за компрессором Р 2 = 4,35 кг/см 2 . Тогда:

Как видно, ε ДВИГ меньше ε КОМП .

Для современных ТРД величина степени сжатия ком­прессора лежит в пределах от 4,2 до 7,1 (иногда 8).

Степень сжатия двигателя зависит от скорости вращения колеса (ротора) компрессора, от высоты полета (от темпе­ратуры окружающего воздуха) и от скорости полета.

Читать еще:  Ваз 2115 двигатель слабо набирает обороты

С увеличением скорости вращения колеса компрессора степень сжатия компрессора увеличивается.

В осевом компрессоре с увеличением числа его оборо­тов окружная скорость движения лопаток растет. Вслед­ствие этого увеличиваются силы, сжимающие воздух, и, сле­довательно, давление воздуха, выходящего из компрес­сора.

Так как давление воздуха на входе в компрессор остается постоянным (оно не зависит от скорости вращения колеса компрессора), то степень сжатия компрессора увеличивается.

В центробежном компрессоре с увеличением числа его оборотов растет окружная скорость колеса компрессора. Вследствие этого увеличиваются центробежные силы, сжи­мающие воздух, и, следовательно, давление воздуха, выхо­дящего из компрессора. В результате степень сжатия ком­прессора увеличивается.

Российская наука справилась с модернизацией авиадвигателя

ВИАМ разработал двадцать новых материалов для авиационного двигателя пятого поколения ПД-14, который послужит основой для целого семейства двигателей. Об этом в интервью «Российской газете» рассказал академик Евгений Каблов, генеральный директор ВИАМ.

В апреле вскрылись крупные мошенничества в авиастроительном гиганте «Боинг» и авиационном регуляторе США, который выдавал разрешение на эксплуатацию опасных самолетов. Скандал с Boeing 737 MAX вызвало не столько количество жертв, сколько то, что производитель имел представление о проблеме и скрывал ее.

Россия может предложить конкурента новейшему Boeing: к коммерческой эксплуатации готовится самолет МС-21, в конце мая 2017 года он совершил первый полет. Предполагается выпускать две его версии: МС-21-200 (от 132 до 165 мест) и МС-21-300 (от 163 до 211 мест). В дальнейшем планируется создание версии МС-21-400 (до 250 мест).

«Аэрофлот» намерен взять в лизинг партию из 35 самолетов МС-21 в дополнение к уже ранее заказанным 50. Эти 35 самолетов МС-21 для «Аэрофлота» будут оснащены российским двигателем ПД-14.

Сейчас самолет МС-21 проходит летные испытания с двигателями PW-1400G производства компании Pratt & Whitney. Российский ПД-14 получил сертификат типа в конце 2018 года, сейчас идут испытания первого серийного образца.

Создать современный двигатель ПД-14 удалось на основе научно-технических достижений технологии литья охлаждаемых лопаток с регламентированной макроструктурой. Как рассказал директор ВИАМ Евгений Каблов, способность государства производить литые охлаждаемые лопатки (а вовсе не ядерное оружие) — показатель высочайшего уровня развития машиностроения. Всего четыре страны — Великобритания, Россия, США и Франция — владеют технологиями полного цикла создания современных турбореактивных двигателей. Китай, к примеру, несмотря на предпринимаемые усилия, добиться этого пока не может. Так, китайские ученые быстро скопировали истребитель Су-27, однако скопировать его двигатель АЛ-31Ф им до сих пор не удалось.

Инновационность проекта ПД-14 состоит в том, что при его разработке удалось получить качественное изменение основных параметров рабочего режима двигателя. «Мы добились увеличения степени двухконтурности в два раза, повышения температуры газа перед турбиной на 100 К, до 1900 К, суммарной степени сжатия в компрессоре на 20%, до примерно 61%,— перечислял достижения Евгений Каблов.— Отдельно необходимо отметить разработку нового жаропрочного сплава, легированного рением и рутением; использование композиционных материалов в конструкции двигателя и мотогондолы; полые широкохордные титановые лопатки вентилятора двигателя».

В результате удельный расход топлива снизился на 12%, а экономичность работы двигателя и соответствие экологическим параметрам значительно повысились. По расчетам, эксплуатация двигателя обойдется на 14–17% дешевле действующих аналогов, а общая стоимость жизненного цикла снизится на 15–20%.

Примечательно, что ВИАМ организовал у себя 25 малотоннажных производств. «Мы производим лучшие жаропрочные сплавы с минимальным содержанием вредных примесей — серы, кислорода, азота, которые не должны превышать пять частей на миллион. Все металлургические заводы выдают сплавы с содержанием вредных примесей на уровне двадцать частей на миллион. А разница между пятью и двадцатью частями на миллион предполагает сотни тысяч часов ресурса!» — с гордостью говорит Каблов.

В институте продолжаются материаловедческие и технологические исследования.

В частности, детально исследован новый запатентованный жаропрочный сплав с редкоземельными элементами — на основе интерметаллида TiAl, разработанный специалистами ФГУП ВИАМ. Сплав имеет рабочую температуру 750°С и характеризуется прекрасными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, а также низкой склонностью к образованию ликвационной неоднородности химического состава. Редкоземельный элемент (РЗЭ) является модификатором расплава и необходим для формирования как можно более тонкопластинчатой литой структуры «(TiAl)+2(Ti3Al)» за счет повышения гетерогенной скорости зарождения частиц 2-фазы. Второй положительный эффект от введения РЗЭ обусловлен выделением в сплаве сложных оксидов, которые позволяют связать до 90% примесных атомов кислорода в стойкое оксидное соединение, приводя к существенному рафинированию сплава. Оксидные фазы выделяются вследствие склонности РЗЭ к внутреннему окислению из-за большого химического сродства к кислороду. Примесные атомы кислорода, находясь преимущественно на границах бывшего высокотемпературного зерна, тормозят дислокации и препятствуют их перемещению от одного зерна к другому, что существенно затрудняет протекание деформационных процессов, поэтому связывание атомов кислорода в оксидные соединения и, как следствие, освобождение границ зерен способствуют повышению пластичности сплава. Сбалансированный комплекс физико-механических характеристик сплава позволяет изготовлять изделия в виде фасонных отливок методом высокоточного литья в керамические формы по выплавляемым моделям.

Читать еще:  Возможные причины плохого запуска инжекторного двигателя

Владимир Тесленко, кандидат химических наук

Что такое степень сжатия в авиационном двигателе

Главная → Техника/технологии → Особое мнение
NEW!Оставить комментарий (25)

Эксперт » A viation EX plorer»

1. Требования Технического задания на двигатель SaM146, влияющие на летно-технические характеристики (ЛТХ) самолета SS J100, не выполнены:

— удельный расход топлива превышен на 3,2-2,7% (в зависимости от конкретного двигателя);

— превышен вес двигателя на 114,3.кг ;

— отмечена большая тяга на режиме «малого газа» (приходится интенсивно использовать тормоза);

— велика скорость самолета, на которой необходимо выключить максимальный режим реверса (80 узлов вместо 60 по ТЗ).

Специалисты отмечают, что «имеющееся невыполнение требований ТЗ на двигатель не влияет на проведение и результаты сертификации, но ухудшает эксплуатационные характеристики самолета, и требует устранения.

Вопрос 1: Знают ли об этом заказчики, ожидающие начало поставок самолёта SSJ100?

2. В ходе испытаний выявлены серьёзные конструктивные и производственные недостатки:

1. Так, 9 февраля 2010 года на двигателе № 146101/2 во время 187-го полёта самолёта SSJ 100 № 95003 произошёл инцидент, причиной которого, по мнению PowerJet, явилось разрушение зацепа диска 3 ступени КВД. Казалось бы, для того и производят испытательные полёты, чтобы выявить недостатки. Однако следует обратить внимание на то, что данный дефект имеет повторяющийся характер: 1-й случай разрушения зацепа произошел в 2009 году, 2-й случай — 9 февраля 2010 года и третий — в марте 2010года при стендовых испытаниях двигателя SaM146. И что самое неприятное, представленная фирмой PowerJet информация в связи с инцидентами не позволяет сделать заключение о причине дефекта.

2. Также, в процессе лётных и стендовых испытаний был выявлен ряд производственных дефектов, в том числе:

— трещины жаровой трубы камеры сгорания в осевом и окружном направлениях;

— трещины рабочих лопаток 1 ступени ТНД

— трещины на покрывном корпусе платформы СА 1 ступени ТНД;

— трещины по пайке корпуса — бобышки крепления трубопроводов системы управления радиальным зазором.

3. К существенным недостаткам двигателя следует отнести недостаточную газодинамическую устойчивость. Помпажи двигателя в процессе лётных испытаний случались практически на всех режимах от малого газа до взлётного. К настоящему времени не определён узел двигателя (вентилятор, бустер или КВД), имеющий недостаточный запас ГДУ и приводящий к помпажам. Соответственно причины помпажей однозначно не установлены. Разборка бустера двигателя № 146001/2 причину однозначно не выявила. В связи с чем, ФГУП «ЦИАМ» разработаны и переданы на фирму PowerJet и ЗАО «ГСС» рекомендации и предложения по проведению специальных испытаний двигателя SaM146 на высотном стенде для получения необходимой информации о запасах устойчивости вентилятора, бустера, КВД, а также о влиянии на них важнейших эксплуатационных факторах.

Вопрос 2: Знают ли в европейском Агентстве о наличии подобных проблем?

3. Неопределённости серийного производства двигателей SaM146 на ОАО «НПО «Сатурн».

Казалось бы, получен европейский сертификат, осталось дело за малым: получение сертификата АР МАКа и сертификация самого производства. Здесь следует вспомнить, что поставка серийных самолётов заказчикам по планам ГСС должна начаться осенью текущего года, а, согласно производственной программе, за короткий срок планируется выйти на уровень производства — 70 самолётов в год. Но вместо этого предприятие в Рыбинске с сегодняшнего дня переходит на 4-х дневную рабочую неделю. Объяснение следующее: у предприятия нет заказов на двигатели и ремонт в связи с массовым выводом авиакомпаниями из эксплуатации отечественных воздушных судов.

Допустим, но при создании совместного предприятия со Снекмой оговаривалось, что производство 50% двигателя и его 100% финальная сборка будут производиться в Рыбинске. А это значит, что в ближайшее время предприятию необходимо будет производить не менее 140 двигателей ежегодно. Но сегодняшние мощности ОАО «НПО «Сатурн», даже если полностью свернуть производство другой продукции, не позволяют выпускать более 70 двигателей в год.

Вопрос 3: А знает ли об этом Михаил Асланович Погосян и его партнёры по ГСС из итальянской компании Alenia Aeronautica?

А вместо наращивания темпов производства, мы видим его сворачивание. Более того, АР МАК дал разрешение Сатурну на производство всего 12 двигателей (включая уже изготовленные). На мой вопрос о дальнейшей судьбе двигателя, в ОАК ответили несколько уклончиво: мы не исключаем того, что производиться двигатель SaM146 будет одновременно и в России и во Франции. И как это понимать, наше государство вложило в этот проект миллиарды бюджетных рублей, а вместо создания дополнительных рабочих мест получается, что мы профинансировали французскую промышленность?

Здесь следует вспомнить, что компания PowerJet S.A., получившая европейский сертификат типа и обладающая интеллектуальной собственностью на двигатель SaM146, зарегистрирована во Франции (2, Boulevard du Général Martial Valin 75015 PARIS, FRANCE ). Она создавалась как совместное предприятие французской Снекмы и российского НПО «Сатурн» в равных долях – 50/50. Однако нет никакой информации о том, сохранилось ли данное статус-кво по сей день. Так, неоднократно сообщалось, что часть доли Сатурна может быть передана Снекме или продана третьим лицам с целью погашения задолженности НПО перед своими кредиторами и самим PowerJet по финансированию программы SaM146. В прошлом году КоммерсантЪ сообщал об аресте доли НПО «Сатурн» в компании PowerJe t судом при Хозяйственной палате Чехии и судом высшей инстанции Парижа по иску офшора Unimpex Enterprises Ltd. Таким образом, каково состояние дел с правами Российской Федерации на этот двигатель не ясно. Сайт http://www.powerjet.aero/ похоже «помер» ещё в 2008 году. Да и само НПО «Сатурн» (если верить интернет-справочникам) только на 84 % принадлежит российскому государству, 16 % — это некие физические лица. Сами же рыбинцы утверждают, что доля России в проекте SaM146 не превышает 7-8%!

Возможно, всё это укладывается в идеологию проекта Sukhoi Superjet 100. Самолёт строится в широкой кооперации с западными производителями систем. Доля российских комплектующих на Суперджете всего около 15%. Сама компания «Гражданские самолеты Сухого» на четверть + 1 акция принадлежит Alenia Aeronautica, а продавать самолёты и обеспечивать послепродажную поддержку самолетов SSJ100 по всему миру будет совместное предприятие SuperJet International с головным офисом в Венеции, в котором компании «Сухой» принадлежит всего 49%.

Напомню, всё это происходит на фоне практически остановки всех российских авиационных заводов из-за отсутствия заказов.

Вопрос 4: Почему при таких «наполеоновских» планах по производству и продаже самолёта не проработан вопрос о локализации части производства импортных комплектующих на территории России?

4. SaM146 вообще может остаться без самолёта.

26 июня состоялось первое заседание совместной российско—украинской рабочей группы по вопросам сотрудничества в авиационной промышленности. Наряду с вопросами интеграции авиастроительных комплексов 2-х стран, российской стороной было внесёно отдельным пунктом для обсуждения предложение о замене двигателя Д-436-148 на самолётах Ан-148 на SaM 146. Да, вы не ослышались. Несмотря на то, что запорожский двигатель хорошо зарекомендовал себя в реальной эксплуатации и его подтверждённые характеристики не уступают пока ещё только обещаемым у SaM 146, Россия выносит этот вопрос как существенное условие объединения с украинским авиапромом.

Но, как мы показали выше, НПО «Сатурн» не в состоянии даже обеспечить запросы ГСС, куда же здесь ещё плюсовать программу Ан-148?. Не означает ли это, что планы ГСС по производству 70 SSJ100 в год не более чем профанация, и ОДК (Объединённая двигателестроительная корпорация) лихорадочно пытается найти рынок сбыта для нового двигателя? И действительно, количество заказанных авиакомпаниями SSJ100 иначе как провалом назвать нельзя. На днях участники форума Forumavia .ru обнаружили в списке заказчиков Суперджета «мёртвые души» (например, авиакомпанию КрасЭйр), после чего 2 июля на сайте ГСС было опубликовано сообщение: «Компания «Гражданские самолеты Сухого» официально сообщает, что таблица твердых заказов, размещенная в Годовом отчете за 2009г., содержит ошибочные данные, взятые из информации по планированию слотов. Документ опубликован ошибочно, и данные будут заменены на корректные в ближайшее время».

Справка: 21 июня 2001 года Компания «Боинг», «Гражданские самолёты Сухого» и АК «Ильюшин» объявили о старте программы создания Российского регионального самолёта RRJ (позже Сухой SuperJet 100). Идеологом проекта выступил генеральный директор ОАО «АХК «Сухой» Михаил Асланович Погосян. В качестве единственной силовой установки партнёрами был выбран двигатель SaM 146 (Снекма/Сатурн). Начало поставок самолётов заказчикам, согласно заключённым позже контрактам, было намечено на 2008 год, однако до сих пор этого не произошло. На авиасалоне МАКС 2009 Михаил Погосян заявлял, что первый самолёт будет передан заказчику до конца 2009 года. Но и этому не суждено было сбыться: без объяснения причины сроки были в очередной раз перенесены на конец 2010 года (к этому времени уже должно было быть построено 160 самолётов). Предполагалось, что капиталовложений потребуется всего $755 млн. (на деле оказалось в разы больше). Также предполагалось, что при выходе в 2010 году на темпы производства в 70 самолётов в год, до 2022 года будет построено 755 самолётов.

Несомненно, ни о каких 70 самолётах в год, при общем портфеле твёрдых заказов менее сотни (по самым оптимистичным оценкам), говорить не приходится. Не говоря уже о проблемах сертификации SSJ100, благодаря которым он может не выйти на авиалинии и в 2010 году (эта тема отдельной публикации). Сегодня же единственным реальным продуктом на рынке де-факто является Ан-148. Вот на него и нацелено внимание двигателистов. Но ремоторизация — вопрос достаточно затратный, не говоря уже о необходимости заново сертифицировать самолёт. Д-436-148 – украинский двигатель, в котором 80% комплектующих поставляют российские предприятия, а SaM146… Впрочем, я об этом уже всё сказал.

Вопрос 5: Почему мы всеми правдами и неправдами пытаемся лишить заказов свои предприятия и загрузить иностранные?

Возможно, ответ на этот вопрос господам в высоких кабинетах очевиден и находится он в области глобальной геополитики. А мы, с нашей маленькой колоколенки, собственного счастья и не видим.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector