Langkung gancang, langkung tenang, langkung bersih - Mesin Pesawat Anyar

Tétéla yén dina raraga ngarobah loba di aviation, anjeun teu kudu néangan propellers anyar, desain futuristik atawa bahan spasi. Ieu cukup pikeun ngagunakeun transmisi mékanis kawilang basajan ...

Ieu mangrupikeun salah sahiji inovasi anu paling penting dina taun-taun ayeuna. Motor turbofan geared (GTF) ngidinan compressor jeung kipas muterkeun dina speeds béda. Gear drive kipas puteran sareng aci kipas tapi misahkeun motor kipas tina compressor tekanan rendah sareng turbin. Kipas angin muter dina laju anu langkung laun, sedengkeun compressor sareng turbin tekanan rendah beroperasi dina laju anu langkung luhur. Unggal modul engine bisa beroperasi dina efisiensi optimum. Saatos 20 taun R&D sareng R&D belanja sakitar $1000 milyar, kulawarga turbofan Pratt & Whitney PurePower PW2016G parantos operasional sababaraha taun ka pengker sareng parantos diwanohkeun ka pesawat komersial ti saprak XNUMX.

Mesin turbofan modern ngahasilkeun dorong ku dua cara. Kahiji, compressors jeung chamber durukan lokasina di inti na. Di hareup aya kipas nu, disetir ku inti, ngarahkeun hawa ngaliwatan chambers bypass sabudeureun inti motor. Babandingan bypass nyaéta babandingan jumlah hawa ngaliwatan inti jeung jumlah hawa ngaliwatan eta. Sacara umum, rasio bypass anu langkung luhur hartosna mesin anu langkung tenang, langkung efisien sareng langkung kuat. Mesin turbofan konvensional gaduh rasio bypass 9 ka 1. Mesin Pratt PurePower GTF gaduh rasio bypass 12 ka 1.

Pikeun ningkatkeun rasio bypass, produsén motor kedah ningkatkeun panjang bilah kipas. Sanajan kitu, lamun elongated, laju rotational diala dina tungtung sabeulah bakal jadi luhur yén vibrations nu teu dihoyongkeun bakal lumangsung. Anjeun peryogi bilah kipas pikeun ngalambatkeun, sareng éta pikeun kotak gear. Mesin sapertos kitu tiasa dugi ka 16 persen, numutkeun Pratt & Whitney. ékonomi suluh hébat sarta 50 persen. émisi knalpot kirang na nyaeta 75 persen. sepi. Anyar-anyar ieu, SWISS sareng Air Baltic ngumumkeun yén mesin jet GTF C-series na nganggo bahan bakar langkung sakedik tibatan anu dijanjikeun ku produsén.

Mesin PW1100G-JM dina jalur produksi

Majalah TIME ngaranna mesin PW1000G salah sahiji 50 pamanggihan pangpentingna 2011 sarta salah sahiji genep pamanggihan paling ramah lingkungan, sakumaha Pratt & Whitney PurePower dirancang pikeun jadi cleaner, quieter, leuwih kuat sarta ngagunakeun bahan bakar kirang ti mesin jet aya. Dina 2016, Richard Anderson, harita presiden Delta Air Lines, nyebat mesin "inovasi leres munggaran" ti saprak Boeing Dreamliner ngarévolusi konstruksi komposit.

Ngahemat sareng ngirangan émisi

Sektor penerbangan komérsial ngaluarkeun langkung ti 700 juta ton karbon dioksida unggal taun. Sanajan éta ngan ngeunaan 2 persen. émisi karbon dioksida global, aya bukti yén gas rumah kaca dina suluh jet boga dampak gede dina atmosfir sabab dileupaskeun dina altitudes luhur.

Pabrikan mesin utama milarian ngahemat bahan bakar sareng ngirangan émisi. Saingan Pratt CFM International nembé ngenalkeun mesin canggih sorangan anu disebut LEAP, anu ceuk pajabat perusahaan masihan hasil anu sami sareng turbofan anu diarahkeun kalayan biaya solusi anu sanés. CFM nyatakeun yén dina arsitéktur turbofan tradisional, kauntungan anu sami tiasa dihontal tanpa tambihan beurat sareng sered powertrain. LEAP ngagunakeun bahan komposit anu hampang sareng bilah kipas serat karbon pikeun ngahontal perbaikan efisiensi énergi anu ceuk perusahaan tiasa dibandingkeun sareng anu dihontal ku mesin Pratt & Whitney.

Nepi ka ayeuna, pesenan mesin Airbus pikeun A320neo kasarna dibagi rata antara CFM sareng Pratt & Whitney. Hanjakalna pikeun perusahaan anu terakhir, motor PurePower nyababkeun masalah pikeun pangguna. Anu mimiti muncul taun ieu, nalika cooling henteu rata tina mesin GTF kacatet dina Qatar Airways Airbus A320neo. cooling henteu rata bisa ngakibatkeun deformasi sarta gesekan bagian, sarta dina waktos anu sareng ngaronjatkeun waktu antara penerbangan. Hasilna, maskapai nu menyimpulkan yén mesin teu minuhan sarat operasional. Teu lami saatosna, otoritas penerbangan India ngagantungkeun penerbangan 11 pesawat Airbus A320neo anu didamel ku mesin PurePower GTF. Numutkeun kana Economic Times, kaputusan sumping saatos pesawat anu didamel ku Airbus GTF ngalaman tilu gagal mesin salami dua minggu. Pratt & Whitney downplays kasusah ieu, nyebutkeun aranjeunna gampang pikeun nungkulan.

kipas éléktronik Airbus

Raksasa séjén dina widang mesin pesawat, Rolls-Royce, ngembangkeun Power Gearbox sorangan, anu ku 2025 bakal ngirangan konsumsi bahan bakar dina turbofan ageung ku 25%. dibandingkeun model heubeul tina rentang engine Trent well-dipikawanoh. Ieu, tangtosna, hartosna kompetisi desain Pratt & Whitney énggal.

Urang Inggris ogé mikir ngeunaan jinis inovasi anu sanés. Salila Singapore Airshow panganyarna, Rolls-Royce ngaluncurkeun IntelligentEngine Initiative, anu boga tujuan pikeun ngembangkeun mesin pesawat calakan anu leuwih aman tur leuwih efisien ngaliwatan kamampuhan pikeun komunikasi saling tur ngaliwatan jaringan rojongan. Ku nyadiakeun komunikasi dua arah kontinyu jeung mesin sarta bagian séjén tina ekosistem jasa, mesin bakal bisa ngajawab masalah saméméh maranéhna lumangsung sarta diajar kumaha carana ngaronjatkeun kinerja. Éta ogé bakal diajar tina sajarah karya maranéhanana sarta mesin séjén, sarta sacara umum maranéhna malah bakal kudu ngalereskeun sorangan dina lebet.

Drive peryogi batré anu langkung saé

Visi penerbangan Komisi Éropa pikeun 2050 nyauran pangurangan émisi CO.₂ ku 75 persén, nitrogén oksida ku 90 persén. jeung noise ku 65 persen. Aranjeunna teu tiasa dihontal ku téknologi anu aya. Sistem propulsion listrik sareng hibrida-listrik ayeuna katingali salaku salah sahiji téknologi anu paling ngajangjikeun pikeun nyumponan tangtangan ieu.

Aya pesawat lampu listrik dua korsi di pasar. Kandaraan hibrid-listrik opat korsi aya dina cakrawala. NASA prédiksi yén dina awal 20s, jenis ieu haul pondok, salapan korsi airliner bakal mawa jasa aviation deui ka komunitas leutik. Duanana di Éropa sareng di Amérika Serikat, para ilmuwan yakin yén ku 2030 kamungkinan ngawangun pesawat hibrida listrik kalayan kapasitas dugi ka 100 korsi. Sanajan kitu, kamajuan signifikan bakal diperlukeun dina widang neundeun énergi.

Ayeuna, dénsitas énergi batré ngan saukur teu cukup. Nanging, sadayana ieu tiasa robih. Bos Tesla Elon Musk nyarios yén sakali batréna tiasa ngahasilkeun 400 watt-jam per kilogram, sareng rasio kakuatan sél pikeun beurat total nyaéta 0,7-0,8, pesawat listrik transcontinental bakal janten "alternatif anu sesah." Nganggap yén batré litium-ion tiasa ngahontal kapadetan énergi 113 Wh / kg dina taun 1994, 202 Wh / kg dina taun 2004, sareng ayeuna tiasa ngahontal sakitar 300 Wh / kg, tiasa dianggap yén dina dasawarsa salajengna aranjeunna bakal ngahontal tingkat 400 Wh / kg.

Kitty Hawk listrik dua-seater proyék taksi hawa

Airbus, Rolls-Royce sareng Siemens nembé gawé bareng pikeun ngembangkeun demonstrator ngalayang E-Fan X, anu bakal janten léngkah anu penting dina propulsion hibrid-listrik pesawat komersial. Demonstrasi téknologi listrik hibrid E-Fan X diperkirakeun -Fan X bakal ngapung di 2020 saatos kampanye uji taneuh anu éksténsif. Dina fase kahiji, BAe 146 bakal ngagentos salah sahiji tina opat mesin sareng motor listrik XNUMX MW. Salajengna, éta rencanana pikeun ngaganti turbin kadua ku motor listrik sanggeus demonstrating kematangan sistem.

Airbus bakal nanggungjawaban kanggo integrasi sadayana ogé propulsion listrik hibrida sareng arsitéktur kontrol batré sareng integrasina sareng sistem kontrol penerbangan. Rolls-Royce bakal nanggungjawaban kanggo mesin turbin gas, generator XNUMX-megawatt sareng éléktronika listrik. Babarengan Airbus, Rolls-Royce ogé bakal dianggo dina adaptasi fans kana nacelle Siemens aya na motor listrik. Siemens bakal nyayogikeun motor listrik XNUMX MW sareng pangontrol kakuatan éléktronik, ogé inverter, konverter sareng sistem distribusi listrik.

Seueur pusat panalungtikan di sakumna dunya damel dina pesawat listrik, kalebet NASA, anu ngawangun X-57 Maxwell. Proyék taksi hawa dua korsi listrik Kitty Hawk sareng seueur struktur pusat ageung, perusahaan atanapi perusahaan leutik ogé dikembangkeun.

Nunjukkeun yén umur rata-rata pesawat panumpang sareng kargo sakitar 21 sareng 33 taun, sanaos sadaya pesawat énggal anu diproduksi énjing sadayana listrik, peryogi dua dugi ka tilu dekade pikeun ngaleungitkeun pesawat anu nganggo bahan bakar fosil.

Ku kituna éta moal jalan gancang. Samentara éta, biofuel tiasa nyéépkeun lingkungan dina séktor penerbangan. Aranjeunna ngabantosan ngirangan émisi karbon dioksida ku 36-85 persén. Sanaos kanyataan yén campuran biofuel pikeun mesin jet disertipikasi dina taun 2009, industri penerbangan henteu buru-buru ngalaksanakeun parobihan. Aya sababaraha halangan téknologi sareng tantangan anu aya hubunganana sareng ngahasilkeun produksi biofuel ka tingkat industri, tapi halangan utama nyaéta harga - peryogi sapuluh taun deui pikeun ngahontal kasaimbangan sareng bahan bakar fosil.

Léngkah kana masa depan

Dina waktos anu sami, laboratorium damel dina konsép mesin pesawat anu langkung futuristik. Sajauh ieu, contona, mesin plasma teu disada pisan realistis, tapi teu bisa maréntah kaluar yén karya ilmiah bakal ngamekarkeun kana hal metot jeung mangpaat. Pendorong plasma ngagunakeun listrik pikeun nyiptakeun médan éléktromagnétik. Aranjeunna niiskeun sarta ngagumbirakeun gas, kayaning hawa atawa argon, kana plasma - kaayaan panas, padet, terionisasi. Panalitian aranjeunna ayeuna nuju kana ide pikeun ngaluncurkeun satelit di luar angkasa (ion thrusters). Tapi, Berkant Goeksel ti Universitas Téknis Berlin sareng timnya hoyong nempatkeun thrusters plasma dina pesawat.

Tujuan tina panalungtikan nyaéta pikeun ngembangkeun mesin plasma jet hawa anu tiasa dianggo pikeun penerbangan lepas landas sareng luhur. Jet plasma biasana dirancang pikeun beroperasi dina vakum atanapi atmosfir tekanan handap dimana suplai gas diperlukeun. Tapi, tim Göksel nguji alat anu sanggup beroperasi dina hawa dina tekanan hiji atmosfir. "Nozzles plasma kami tiasa ngahontal kecepatan dugi ka 20 kilométer per detik," saur Göckel dina séri konperénsi Journal of Physics.

Mesin SABER dina kendaraan hipersonik masa depan

Pikeun dimimitian ku, tim nguji miniatur thrusters panjangna 80 milimeter. Pikeun pesawat leutik, ieu bakal dugi ka sarébu tina naon anu dianggap mungkin ku tim. Watesan pangbadagna, tangtosna, nyaéta kurangna batré anu hampang. Élmuwan ogé nganggap pesawat hibrida, dimana mesin plasma bakal digabungkeun sareng mesin durukan internal atanapi rokét.

Lamun urang ngobrol ngeunaan konsép mesin jet inovatif, hayu urang poho SABER (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) dikembangkeun ku Reaction Engines Limited. Hal ieu dianggap yén ieu bakal jadi hiji mesin operasi duanana dina atmosfir sarta dina vakum, ngajalankeun on hidrogén cair. Dina tahap awal hiber, oxidizer bakal hawa tina atmosfir (saperti dina mesin jet konvensional), sarta ti jangkungna 26 km (dimana kapal ngahontal laju 5 juta taun) - oksigén cair. Saatos gentos kana mode rokét, éta bakal ngahontal kecepatan dugi ka Mach 25.

HorizonX, panangan investasi Boeing anu kalibet dina proyék éta, henteu acan mutuskeun kumaha SABER tiasa ngagunakeun éta, kecuali yén éta ngarepkeun "ngagunakeun téknologi revolusioner pikeun ngabantosan Boeing dina usaha penerbangan supersonik."

RAMJET sareng scramjet (mesin jet supersonik sareng kamar durukan) parantos lami aya dina biwir peminat penerbangan-speed tinggi. Ayeuna, aranjeunna dikembangkeun utamina pikeun tujuan militér. Nanging, sakumaha anu diajarkeun dina sajarah penerbangan, anu bakal diuji di tentara bakal angkat ka penerbangan sipil. Kabéh nu diperlukeun nyaéta kasabaran saeutik.

Rolls Royce Intelligent Engine Video:

Rolls-Royce | Inovasi dina IntelligentEngine