Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие – турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Здравствуйте, друзья!

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.Итак, высокая тяговая эффективность плюс экономичность. Два кита современного авиационного двигателестроения. И то и другое очень важно. Но для газотурбинного двигателя (ГТД) совместить эти два часто противоположных понятия бывает достаточно сложно.

Из всех ГТД, используемых на самолетах, самый экономичный – это турбовинтовой двигатель (ТВД). Но летать с достаточно большой скоростью на нем невозможно. Зато это можно сделать, используя ТРД. Однако, тогда можно забыть об экономичности.

Идея о том, чтобы каким-нибудь образом сблизить две противоположности, ТРД и ТВД, сделать из двух половинок одну выдающуюся вещь уже давно витает в воздухе. Использование большой степени двухконтурности как раз и есть верный (и большой!) шаг в этом направлении.

О нем сегодня и поговорим, и сразу окажем отдельное внимание двигателю, который является на данный момент, пожалуй, самым распространенным в общей массе ТРД. Это турбовентиляторный двигатель (ТВРД). Именно по причине его распространенности и очень частого использования, я решил рассказ о нем разместить отдельно.

В предыдущей статье о двигателях, подобных ему, вобщем-то было уже сказано немало. Ведь турбовентиляторный двигатель – это двухконтурный  двигатель (ТРДД) с большой степенью двухконтурности (К>2). Степень двухконтурности (К), как мы уже говорили, это отношение массы воздуха, проходящего через второй контур к массе воздуха, проходящего через первый.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Схема турбовентиляторного двигателя.

Чем выше степень двухконтурности, тем выше экономичность двигателя. А ведь именно за этим в наше время всеобщих и всевозрастающих дефицитов, в том числе и дефицита природных углеводородов, коим является керосин в баках практически любого современного пассажирского лайнера (или транспортного самолета), как раз и гоняются (можно так сказать :-) ) все авиастроители и эксплуатанты современных самолетов.

Экономичность (по сравнению с ТРД) при хороших тяговых показателях – это, как я уже сказал, главное (и перекрывающее все недостатки :-) ) достоинтсво двухконтурных турбореактивных двигателей, еще в большей степени относящееся к турбовентиляторным двигателям. К тому же такие двигатели значительно менее шумны и это тоже замечательное положительное качество.

Турбовентиляторный двигатель обычно можно без труда отличить от других ТРД, в том числе и от ТРДД с малой степенью двухконтурности, по внешнему виду. Они частенько, скажем так, «короткие и толстые». Этакие бочонки на пилонах :-) (справедливости ради добавлю, что это не правило, но все же… :-) ).

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель GE90 на самолете Boeing-777-200LR. Каков "бочонок"? :-)

Особенно яркие представители этого класса: General Electric GE90 (степень двухконтурности 8,14), устанавливаемые на Boeing-777-200/300 ; CFM56-5А/B (степень двухконтурности 5,5-6,0), устанавливаемые на самолеты семейства А320 ; CFM56-5C2 (степень двухконтурности 6,6), устанавливается на А340-200/300.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель GE90-115B.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Самолет Boeing-777-312ER с двигателями GE90.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель CFM56-5.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Самолет А340-200.

Причина такой их внешности проста. Ведь главный прирост тяги в ТРДД обеспечивается за счет увеличения расхода воздуха, а это, в свою очередь, можно сделать увеличивая размер проходного сечения, то есть попросту диаметр движка. Вполне понятно, что основная масса воздуха (на современых двигателях от 80% и больше) пойдет через второй контур. Для того, чтобы это обеспечить используется так называемый вентилятор. Он представляет собой рабочее колесо копрессора большого диаметра, которое подает воздух в оба контура, и в первый и во второй.

В первом воздух, уже немного повысив свое полное давление в рабочем колесе вентилятора, поступает в компрессор низкого давления (КНД) и далее все, как в обычном ТРД. То есть оставшаяся часть компрессора (КНД плюс КВД), камера сгорания, турбина и сопло. Об этом я уже писал, неоднократно, в частности здесь и здесь.

А во втором контуре воздух, сжатый (степень сжатия невысока, 1,5 – 2)) после рабочего колеса вентилятора, проходя дальше по кольцевому каналу, попадает на венец неподвижных лопаток направляющего аппарата (НА).

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Работа турбовентиляторного двигателя с большой степенью двухконтурности без смешения потоков.. А - ротор НД, В - ротор ВД, С - корпус (статор) ; 1- мотогондола, 2 - вентилятор, 3 - КНД, 4 - КВД, 5 - камера сгорания, 6 - ТВД, 7 - ТНД, 8 - сопло первого контура, 9 - сопло второго контура.

В нем он немного повышает свое статическое давление. Происходит это потому, что проходы между лопатками направляющего аппарата имеют вид расширяющегося канала и воздух в нем тормозится. По закону Бернулли давление в потоке растет. Так работают все осевые компрессоры, а закон Бернулии – один из основных в аэродинамике. О нем я ранее уже упоминал.

В НА поток выравнивается в осевом направлении и далее попадает в сопло, где и создается реактивная тяга. Рабочее колесо вентилятора вместе с лопатками НА являют собой, по сути дела, ступень компрессора низкого давления. Таких ступеней у турбовентиляторного двигателя может быть и две и, гораздо реже, три. Но в основном, конечно, одна. Рабочее колесо вентилятора на подавляющем большинстве ТВРД вращается в гордом одиночестве :-) .

Из-за необходимости пропускать большой объем воздуха через второй контур, диаметр двигателя достаточно велик. И как раз из этой положительной необходимости и проистекают два главных недостатка ТВРД.

Первое – это сам большой диаметр. Он очень даже бросается в глаза, особенно на самолетах с двумя двигателями (в отличие от четырех), например на В-777, или А320. Такой большой лобовой размер обязательно означает большое лобовое сопротивление. От этого никуда не деться, поэтому и применяются такого рода двигатели на больших, пассажирских и транспортных, самолетах, для которых более важна экономичность, нежели скорость.

А второе – это масса, слово для любого авиапроектировщика неприятное :-) . Ведь не зря при проектировании часто бывает, что борьба ведется чуть ли не за граммы веса. Размер практически всегда тянет за собой массу, этого тоже не избежать. Остается только уменьшать ее каким-либо другим способом.

Из этих соображений канал второго контура вместе с выходным соплом на ТВРД с большой двухконтурностью выполнен укороченным (короче – меньше масса). То есть расстояние от входа и до среза сопла во втором контуре значительно меньше, чем в первом. Первый контур «торчит» этаким удлинненным конусом из центральной части «бочонка», коим является турбовентиляторный двигатель :-) .

Это кстати еще означает, что такие ТРВД, большого диаметра и, соответственно, большой степени двухконтурности работают без смешения потоков (об этом здесь). Однако ТРВД с более низкой степенью двухконтурности могут выполняться и со смешением потоков.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Двигатель PW4084 для самолетов Boeing-777-200/300. Пример двигателя без смешения потоков. 1 - воздухозаборник, 2 - узлы крепления двигателя, 3 - пилон, 4 - агрегаты двигателя, 5 - сопло второго контура, 6 - сопло первого контура.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Двигатель V2500 для самолетов Airbus A320 и MD-90. Пример двигат еля со смешением потоков в мотогондоле. 1 - воздухозаборник, 2 - пилон, 3 - агрегаты двигателя, 4 - система реверса, 5 - кольцевой смеситель, 6 - общее сопло.

Российские (советские) двигатели типа ПС-90А (степень двухконтурности 4,5 ; самолет ИЛ-96-300/400, ИЛ-76МДТУ-204/214) или Д-18Т (степень двухконтурности 5,6 ; самолет АН-124 «Руслан», АН-225 «МРИЯ») в своих мотогондолах выглядят постройнее (скорей всего из-за меньшей степени двухконтурности, или конструктивного исполнения) :-) .

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Турбовентиляторный двигатель ПС-90А.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Самолет ТУ-204-100.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Транспортный ИЛ-96-400Т и ИЛ-76 с двигателями ПС-90А.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Турбовентиляторный двигатель Д-18Т.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Транспортный самолет АН-124 "Руслан" с двигателями Д-18Т.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Транспортный самолет АН-225 "МРИЯ" с двигателями Д-18Т. Самый большой в мире и в единственном экземпляре.

Еще одна конструктивная особенность турбовентиляторных двигателей с большой степенью двухконтурности позволяет уменьшить общую массу движка. Это упрощенная и облегченная система реверса тяги, применяемая при торможении после посадки. Это можно отметить уже как положительное качество. Получается оно за счет того, что реверсирование происходит только с использованием воздуха второго контура, который не имеет ни высокой температуры ни высокого давления.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Реверс тяги на A340 с двигателями CFM56-5C.

Из-за небольших относительных по длинне размеров внешний корпус второго контура вместе с выходным соплом иногда принимают за обтекатель вентилятора. На самом деле это конечно не так. Однако существуют двигатели, внешне похожие на турбовентиляторные, у которых этот обтекатель есть.

Это турбовинтовентиляторные двигатели (ТВВД). Считается, что такой тип двигателя в определенном смысле дальнейшее развитие ТВРД. Степень двухконтурности такого двигателя очень высока и теоретически может изменяться до 20 и даже больше, вплоть до 90 едениц.

Главная его особенность в том, что вентилятор турбовентиляторного двигателя, представляющий в нем по сути ступень компрессора низкого давления, в ТВВД превратился в винтовентилятор, который представляет из себя либо два соосных многолопастных винта относительно малого диаметра, вращающихся в разные стороны, либо один винт такой же конфигурации. Лопасти этих винтов специального профиля и формы, саблевидные. Шаг лопастей изменяемый.

Теоретически такие двигатели занимают, в общем-то, среднее положение между ТВРД и ТВД. Диаметр винтовентилятора меньше диаметра обычного винта (при прочих равных условиях) примерно на 40%. Специальная форма лопастей делает возможной динамическое повышение давления воздуха после прохождения винтовентилятора и на вход в компрессор он поступает уже предварительно динамически сжатым. То есть прослеживается аналогия с ТВРД.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Схема турбовинтовентиляторного двигателя.

Однако по данным исследований и испытаний ТВВД в крейсерском полете при одинаковой с ТВРД дальности полета и коммерческой нагрузке расходует топлива на 25-30% меньше. То есть эффект значительный.

Ранее я уже говорил, что двухконтурные ТРД (и конечно же турбовентиляторные двигатели, к ним относящиеся) выполняются чаще всего по многовальной схеме. То есть каждый узел компрессора (КНД, КВД) а также вентилятор вращает своя турбина. В механическом плане они друг от друга не зависят и соединены между собой отдельными валами, конструктивно расположенными один внутри другого.

Но если вентилятор в турбовентиляторном двигателе приводится непосредственно от вала турбины низкого давления (ТНД) (либо свободной турбины), то винтовентилятор в ТВВД получает вращательный момент от той же турбины через промежуточный редуктор, обычно расположенный в передней части движка перед компрессором.

Сделано это, во-первых, из соображений придания винтам винтовентилятора разного направления вращения (если винтовентилятор двойной), а во-вторых (и это главное :-) ) для того, чтобы винт имел пониженную по сравнению с турбиной частоту вращения и, тем самым, было бы обеспечено правильное оптимальное обтекание воздушным потоком лопастей винта с обеспечением его достаточно высокого КПД.

Редуктор (чаще всего он бывает планетарного типа, дифференциальный), являющийся столь важным узлом для турбовинтовентиляторного двигателя, одновременно и слабое место в его конструкции. Он имеет самый низкий КПД из всех шестеренчатых редукторов, надежно работает только до тяги винта порядка 18 тонн (после возможны разрушения), чувствителен к качеству масла, его температуре и давлению.Расход масла в этом редукторе довольно велик.

Однако работы в этом направлении продолжаются и стоит сказать, что по этому же пути в свое время пошли некоторые двигателестроительные фирмы. Именно поэтому в эксплуатации сейчас находятся также и редукторные турбовентиляторные двигатели (geared turbofan). У них вентилятор приводится от вала турбины через планетарный редуктор.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Турбовентиляторный двигатель с редуктором вентилятора. 1 - вентилятор, 2 - редуктор.

И вентилятор и приводящая турбина в результате работают в наиболее подходящих для себя условиях. Считается, что такой двигатель работает более эффективно, расходует меньше топлива, имеет меньшую массу, более простой узел турбины, меньше шумит.

Для примера, двигатель-ветеран такого класса – это изделие американской фирмы Lycoming (ныне Honeywell Aerospace) ALF 502. Он устанавливался на региональные самолеты British Aerospace 146 и самолеты бизнес-класса Bombardier Challenger 600.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Турбовентиляторный двигатель ALF502 с редуктором вентилятора.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Региональный самолет British Aerospace 146-200.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Самолет Bombardier Challenger 604 с двигателями ALF502.

А сейчас усиленно рекламируется ультрасовременный geared turbofan производства фирмы Pratt & Whitney – PW1000G. Он успешно прошел испытания (для этого использовалась летающая лаборатория на базе Boeing-747) и теперь планируется к установке на разрабатываемые и вновь запускаемые в серию новые региональные самолеты, такие как Bombardier C-серии, Mitsubishi Regional Jet и Ирку́т МС-21. Последний из этого списка – это разработка российских КБ. Его планируют запустить в серию к 2017 году.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель Pratt & Whitney - PW1000G с планетарным редуктором вентилятора.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Планетарный редуктор двигателя типа geared turbofan.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Перспективный самолет Bombardier CS-300.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Перспективный самолет Mitsubishi Regional Jet (модель) на котором планируются к установке двигатели Pratt & Whitney - PW1000G

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Самолет МС-21 Иркут с двигателями Pratt & Whitney - PW1000G.

Помещаю здесь небольшое видео об этом двигателе и его преимуществах. Оно на английском языке, но даже людям его не знающим будут понятны общие принципы (а большего и не нужно :-) )

Однако вернемся к ТВВД. Надо сказать, что они могут быть выполнены как с обтекателем винтовентилятора, так и без него, в зависимости от замысла конструктора и возможностей его реализации.

Широким представительством турбовинтовентиляторные двигатели похвастаться не могут, к сожалению. Наиболее широко известен сейчас двигатель Д-27 (разработка и производство: Запорожское машиностроительное конструкторское бюро „Прогресс“ имени академика А. Г. Ивченко ), который предназначался для установки на новые высокоэкономичные пассажирские и транспортные самолеты с улучшенными взлетно-посадочными характеристиками. Это такие, как АН-70, АН-180, БЕ- 42, ЯК-44.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Турбовинтовентиляторный двигатель Д-27.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Самолет ЯК-44 (макет). На нем планировалась установка двигателей Д-27. Работы по созданию самолета прекращены.

К сожалению, самолетам из этого списка (неполного к тому же), мягко говоря, сильно не повезло :-) . Большинство из них по тем или иным причинам (главная – это, вобщем-то развал Советского Союза) не используют двигатель Д-27, либо не летают вообще.

Единственный успешно летающий самолет – это АН-70. Он хорошо показывает преимущества турбовинтовентиляторного двигателя Д-27. Да и сам по себе выглядит и летает очень неплохо :-) .

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Транспортный самолет АН-70 с двигателями Д-27.

А Д-27 по сути дела единственный на данный момент в мире, готовый к эксплуатации турбовинтовентиляторный двигатель без внешнего обтекателя (капота) винтовентилятора. Его предшественник — двигатель Д-236, созданный на основе Д-36. Он был разработан на том же предприятии для отработки концепции турбовинтовентиляторного двигателя. Испытывался на самолетах-лабораториях ИЛ-76ЛЛ и ЯК-42Е-ЛЛ.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель Д-236 на самолете ЯК-42Е-ЛЛ. Вид сзади.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель Д-236 на самолете ЯК-42Е-ЛЛ.

Второй известный двигатель типа ТВВД это НК-93. На нем уже установлен обтекатель. Еще говорят, что винтовентилятор закапотирован. Этот двигатель чисто российский и в техническом и инновационном плане является продуктом очень высокого качества.

Один маленький пример. По подсчетам специалистов, на самолете ИЛ-76 вместо ныне стоящих четырех турбовентиляторных Д-30КП (или ПС-90А-76) можно было бы поставить два НК-93. При этом дальность ила увеличилась бы на 45%.

Этот двигатель мог быть успешно использован на перспективных и ныне летающих самолетах, таких как ТУ-204, ТУ-214, ТУ-330, ИЛ-96, ИЛ-76, существенно улучшая их характеристики.

Однако судьба этого движка незавидна. Работы по нему начались еще в 1985 году на СНТК им. Н.Д. Кузнецова в Самаре и вначале шли довольно удачно. Но потом начались мытарства, не завершившиеся по сей день. Пресловутая перестройка, практически полное отсутствие финансирования, произвол, недальновидность и иной раз, я бы сказал, саботаж чиновников и руководителей различных рангов. Этот список сейчас, к сожалению, известен всем живущим в России.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Турбовинтовентиляторный двигатель НК-93.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Схема двигателя НК-93.

Испытания и дальнейшие работы по совершенствованию двигателя были практически полностью остановлены. Из 10-ти построенных НК-93 в воздух не поднялся ни один. И только в мае 2007 года удалось начать летные испытания. Двигатель «полетел» на летающей лаборатории ИЛ-76ЛЛ на аэродроме ЛИИ в Жуковском. Причем это произошло вовсе не потому, что появились деньги, а только благодаря энтузиазму и самоотверженности специалистов и некоторых трезвомыслящих руководителей.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Самолет ИЛ-76ЛЛ с двигателем НК-93.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель НК-93 под крыло ИЛ-76ЛЛ.

Однако дальше дело не двинулось, а теперь и вовсе застопорилось. Через три года двигатель опять перевезли в Самару и теперь удастся ли его вытащить «из этой помойки» ( слова Владимира Пташина, заместителя генерального директора ОАО «СНТК им. Н.Д. Кузнецова») совсем непонятно.

И это при том, что за рубежом двигателя такого класса до сих пор (пока!) еще нет, а НК-93 готов уже как минимум на 80%. Причем известно, что в России существует постоянный, непроходящий дефицит авиационных двигателей. Вобщем все, как всегда. Наступаем на те же грабли. Прошу прощения за то, что несколько отвлекся, но знаете ли, «за Державу обидно»….

Вернемся, однако, к чисто техническим вопросам :-)
За рубежом в экспериментальном варианте существует еще несколько моделей интересных, необычных по виду двигателей. Все они выполнены по одинаковой схеме и самый, пожалуй, известный среди них это так называемый двигатель с открытым ротором (Open Rotor Jet Engine), носящий наименование GE36. Это разработка компании General Electric (GE) в сотрудничестве с NASA.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Двигатель GE36 на самолете MD-81.

Но это не последнее для него название :-) . Его также ниогда именуют Ultra High Bypass Turbofan. То есть турбовентиляторный двигатель со сверхвысокой степенью двухконтурности.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Схема двигателя GE36.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Еще одна (объемная) схема двигателя GE36.

Кроме того этот двигатель также иногда называют турбовинтовентиляторным ( по-английски propfan), хотя отличие в организации воздушного потока первого контура по сравнению с классическими ТВВД (Д-27 и НК-93) видно сразу. Еще одно название двигателя GE 36 – Unducted fan (UDF- принятое как основная маркировка), что я бы перевел как бесканальный турбовентиляторный двигатель. Это в том смысле, что канала второго контура на нем как такового нет. Впрочем это относится ко всем ТВВД :-) .

Он тоже занимает некое промежуточное положение между ТВРД и ТВД. В этом плане высокие тяговые характеристики турбовентиляторного двигателя сочетаются с с высокой экономичностью турбовинтового. Вентилятор в нем полностью вынесен наружу за корпус двигателя в заднюю его часть и превратился в два соосных многолопастных вращающихся в противоположные стороны винта, которые приводятся от газового потока по принципу свободной турбины. Лопасти винтов саблевидные (типа ятаган), изменяемого шага.

Форма лопастей обусловлена старанием разработчиков обеспечить их максимально-возможную эффективность на больших скоростях вращения. Отклонение передней кромки лопасти назад ( как изогнутая сабля) сродни стреловидности крыла самолета, предназначенного для полета со скоростями выше 700 км/ч (в том числе и на сверхзвуковых скоростях).

Это позволяет уменьшить влияние одного из видов аэродинамического сопротивления – волнового. Оно возникает при обтекании поверхности воздушным потоком с около- и сверхзвуковой скоростью. А именно такие условия обтекания возможны на концах лопастей воздушного винта при большой частоте вращения, либо при большом диаметре винта.

Открытый ротор GE36 это и есть, по сути дела, воздушный винт. Поэтому стреловидность его лопастей меняется по принципу ятагана для обеспечения их высокой эффективности. Предполагается, что специальная конструкция и форма лопастей позволит самолету с такими двигателями достичь скоростей порядка 850 -900 км/ч.

Немного овлекаясь скажу, что и на двигателе Д-27 лопасти винтов имеет саблевидную форму по той же вышеописанной причине. Кроме того на многих турбовентиляторных двигателях (особенно безредукторных и с вентилятором большого диаметра) лопатки вентилятора тоже имеют своеобразную, довольно сложную форму, способствующую более эффективному обтеканию их и следующих за ними элементов воздушным потоком.

Двигатель GE90 на самолете Boeing 777-300ER. Обратите внимание на размеры и форму лопаток вентилятора.

На этой фотографии турбовентиляторный двигатель GE90, считающийся самым большим двигателем в мире (по диаметру входа), на самолете Boeing-777-300ER. Обратите внимание на форму лопаток его вентилятора. Это то, о чем я писал выше. Заодно оцените размеры. Каково, а :-) ? (Молодой человек на фото удобен для сравнения :-) .)

Однако, вернемся к нашим баранам :-) … Испытания двигателя GE36 проводились еще во второй половине 80-х годов на базе самолета McDonnell Douglas MD-80 (MD-81 UHB) и Boeing-727. Тогда была зафиксирована его высокая экономичность. По сравнению с ТВРД (при прочих равных условиях) она составила порядка 30-35%.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Самолет МD-81 с двигателем GE36.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

Boeing-727 с двигателем GE36.

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Двигатель GE36.

Главным недостатком такого двигателя оказался сильный шум, производимый вращающимися лопастями. Это была одна из причин прекращения его практических испытаний. В настоящее время проводится дальнейшая проработка двигателя в лабораториях NASA.

Особенно активизировалась она с 2008 года. GE и NASA активно сотрудничают с франзуской авиастроительной фирмой SNECMA по вопросу разработки лопастей винтовенилятора. А с 2008 года таким же двигателем вплотную занялась фирма Rolls-Royce. На рисунке их опытная модель RIG 145 (степень двухконтурности 50).

Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие - турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга

Перспективный двигатель с открытым вторым контуром фирмы Rolls-Royce.

Мысль человеческая, как видите, штука пытливая. Постоянно появляются новые идеи, часто способные поднять авиационное двигателестроение на все более высокий уровень. Это, конечно, факт. Только очень бы хотелось, чтобы это почаще происходило именно у нас, в России. Тем более, что возможности для этого еще не иссякли. Нужно только побороть кое-какие беды. Дороги, вот, вроде делаются, значит осталось последнее……

В заключение еще видео. К сожалению, сегодня все ролики о движках на английском. Но я все же решил их разместить, потому что, во-первых, других нет :-) , а во-вторых, несмотря на другой язык все довольно понятно и ролики создают правильное общее впечатление и дают верные понятия о работе и преимуществах турбовентиляторных и винтовентиляторных двигателей. А если что-то непонятно, спрашивайте, я разъясню, все что знаю сам :-) .

Первые четыре ролика – рекламные фирмы GE. В самом первом, кстати, показаны испытания GE36. Показаны так же различные типы турбовентиляторных двигателей, в том числе GE90 и GEnx (для нового лайнера Boeing-747-8), принцип их работы, преимущества и заводская сборка. Крайний ролик – полет АН-70.

На сайте есть отдельная статья, посвященная принципиальному описанию ТВВД.

На этом сегодня все :-) . До новых встреч, буду рад видеть вас на сайте снова :-) .

Фотографии кликабельны.

{lang: 'ru'}
Вам было интересно? Расскажите об этом друзьям:
Приглашаю к общению:

No related posts.

This entry was posted in АВИАЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ, МИР АВИАЦИИ and tagged , . Bookmark the permalink.

91 Комментариев: Турбовентиляторный двигатель (ТВРД) и его дальнйшее развитие – турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД). Экономичность + тяга.

  1. Людмила говорит:

    Как всегда интересно и познавательно, скоро стану большим специалистом в этой области. А за “державу обидно” и даже очень, столько проектов и разработок прахом пошло, столько светлых голов не у дел осталось, столько кб и заводов закрылось, просто невероятно

  2. Людмила говорит:

    Ан-70 красавец!

  3. Светлана говорит:

    Поздравляю Вас с прекрасным летним праздником – Днём Ивана Купала! Желаю Вам самого веселого настроения, самых солнечных улыбок, самого яркого купальского костра.

    • admin говорит:

      Спасибо, Светлана, большое! Прошу прощения за поздний ответ, но лучше поздно, чем никогда :-) . Вас также с прошедшим! Хорошего Вам лета, чтоб оставшаяся половина была лучше перовой :-)

  4. Светлана говорит:

    Все таки не для “технаря” переварить это сложно. Но очень подробно разъяснено. Да еще схемы и фото здорово статью оживляют!

  5. юра говорит:

    Насчёт наших HK-93, есть ещё в СГАУ люди, кто думает их возродить.. но пока дело обходится “сувенирами”. Нету ни финансов, ни романсов…

    • admin говорит:

      Вот-вот… :-( Вечная наша беда. Хорошо, что хоть люди еще есть, чуть ли не единственное наше богатство… пока….

      • Евгений говорит:

        Про НК-93 давно слежу, слезу пуская о судьбе проекта, есть информация; чтоПyтин перечеркнул своей рукой – как проект !!! Поэтому говоря нонче про НК-93 мы часто в связке читаем такие слова как “СУВЕНИР” , “ЭНТУЗИАСТЫ” пиде…асты и пр… Очень прискорбно друзья !

        • HZ66 говорит:

          У НК-93 габариты как у GE90, а тяга в разы меньше. Поэтому непонятно, на какой самолет его ставить. Если на ИЛ-96 или Ту-204, то придется шасси делать как у Ту-95.

  6. Чойбалсан говорит:

    Не, я всё понимаю, но великорусская привычка посыпать голову дерьмом и “обижаться за державу” уже начинает доставать. Это я про “легендарный” НК-93. Поверьте, если бы он был хотя бы в половину так хорош, как про него поют, он давно бы уже был бы выкуплен на запад или в Китай. Точно так же как Як-130, который в Европе стал M-346, а в Китае L-15; точно так же как поворотное сопло Як-41, которое удивительно похоже на сопло F-35B, точно так же как МиГ-МФИ, на который похож китайский J-20, точно так же как РД-180, который стоит на американских Атлас-3 и Атлас-5.
    Под НК-93 сейчас нет самолётов и сам двигатель пока отложен. Пока не будут отработаны кое-какие технологии, чтобы он стал надёжным и рентабельным.
    Словом, кончайте уже ныть.

    • admin говорит:

      :-) …. Гм.. Честно говоря, мне не очень понятна причина столь бурной реакции…
      В плане “ныть” и посыпать что-либо чем-либо у каждого человека (слава богу :-) ) есть полная свобода, и он может ею воспользоваться вне зависимости от желания окружающих. Так что с этим, я думаю, все ясно…
      Далее… Сказав, что “под НК-93 сейчас нет самолётов и сам двигатель пока отложен. Пока не будут отработаны кое-какие технологии, чтобы он стал надёжным и рентабельным”, Вы, как это ни странно, не открыли мне Америку, потому что это частью написано в статье, а частью следует из написанного.
      Понятно, что двигатель отложен, тем более, что это сделано уже давно (очень давно по современным меркам). Вот только непонятно почему он столь давно и наглухо отложен, и почему не ведутся работы по развитию “кое-каких” технологий, без которых, это как раз понятно :-) , двигателя фактически нет? Мне почему-то кажется, что двигатель, который просто отложен, не станет со временем “надежным и рентабельным”.
      Какие могут быть самолеты под двигатель, которого фактически нет? Работы по которому “отложены” на неопределенный срок по неопределенным опять же причинам. И никакая Европа вместе с Китаем не купит двигатель, в который, несмотря на все его достоинства, еще нужно вкладывать большие деньги и уйму труда.
      В том-то и дело, что НК-93 пока еще все так же хорош. Но любой, самый распрекрасный двигатель нужно делать в железе и доводить. А если его “отложить” по малопонятным (но, вобщем-то, известным ;-) ) причинам, то он со временем просто исчезнет.
      Хочется верить, что здравый смысл в этом плане возобладает. А пока остается только пользоваться правами и свободами человека :-) …..

      С уважением…

      • Чойбалсан говорит:

        То есть, вы предлагаете вбухать кучу бабла, довести двигатель и… точно так же его отложить ввиду отсутствия борта для него? Напуркуа?

        • admin говорит:

          Если мы создаем новый двигатель (тем более перспективный, каких раньше не было), то деньги вкладывать все равно придется. Ведь движок всегда идет впереди самолета. То есть самолет делается под готовый (или почти готовый :-) ) двигатель, а не наоборот. Хотя это “наоборот” тоже бывает, но реже значительно.
          Что касается двигателей подобных НК-93, то их идея и принцип настолько перспективны, что самолет под них точно нашелся бы. Тем более, что НК-93 мог бы быть установлен на уже летающие транспортники и пассажирские самолеты (что-нибудь типа ИЛ-76 или ТУ-204) с извлечением из этого немалой выгоды. Такая возможность и рассматривалась в начале работ по его созданию. Кроме того готовый и доведенный перспективный двигатель вполне мог бы продаваться за рубеж.
          Если не работать, то и результата, естествено, не будет. Но раз есть уже такой хороший задел, то вполне логично было бы дело довести до конца, чтобы не ввозить в будущем подобные агрегаты откуда-нибудь из-за рубежа. Лучше самим их туда вывозить :-)

          • Чойбалсан говорит:

            Самолёт это целостная система. Нельзя просто так подвесить НК-93 на Ил-76 или Ту-204. Придётся перепродувать всё в АДТ и проводить ещё кучу испытаний самолёта. И при этом не факт, что игра будет стоить свеч.
            Но даже без сложных расчётов, можно сказать, что Ту-204 и Ил-76 будут летать медленнее. Потому что НК-93 создавался под не очень торопливый транспортник Ил-106 на замену Ан-22.
            И это я ещё не говорю про вселенский геморрой с подвеской НК-93 под Ту-24 %-)

          • admin говорит:

            “Самолёт это целостная система.” :-) Это же очевидно. Я вовсе не предлагаю “просто так подвесить”. Абсолютно понятно, что просто так не получится ( тем более, что самолеты названы примерно). Из такого рода вопросов и проистекает необходимость дела, а не пустопорожнего ожидания и глупого неиспользования имеющихся наработок. НК-93 уже скоро совсем превратится в принцип, так до конца и не став полноценным двигателем.

          • Чойбалсан говорит:

            *Ту-204 ))

  7. Чойбалсан говорит:

    Короче, максимальную экономичность НК-93 показывает на скоростях 0.75М, а планеров, оптимизированных под такую скорость НЕТ И В БЛИЖАЙШЕМ БУДУЩЕМ НЕ ПЛАНИРУЕТСЯ.
    Если под новый самолёт для 0,75М потребуется двигатель, ТО НА ОСНОВЕ НК-93 создадут НОВЫЙ двигатель. Потому что в том виде, в каком существует НК-93, он годится только в прототипы.
    И хватит говорить лозунгами, я их в советское время наслушался.

    • admin говорит:

      :-) … Значит, первое. Лозунги Вам похоже основательно навредили, если Вы не замечаете, что я уже в трех постах пишу именно это (…… Потому что в том виде, в каком существует НК-93, он годится только в прототипы). Добавлю только, что никакой прототип не может им оставаться до бесконечности.
      И второе. Сейчас действительно не советское время, а по сему я буду на страницах СВОЕГО сайта говорить в той форме, в которой считаю нужным (естественно, в рамках закона :-) ), а не в той, которую от меня кто-то требует. Если у Вас проблемы, то решайте их, пожалуйста, сами.
      На этом, я думаю, следует остановиться.

      С уважением…

  8. cap-barbosa говорит:

    Ща сделаем ПД-14 поставим на наши Тушки и полетим куда хотим.

  9. Никита говорит:

    Какой скепсис в Ваших словах, жаль-жаль. Конструктора день и ночь работают и видят такое отношение, по меньшей мере обидно.

    • admin говорит:

      Да ну, что Вы… Это не скепсис, честное слово :-) . Это надежда. Просто в последнее время все как-то маловато достижений. А хотелось бы….

  10. Сергей говорит:

    Как жаль, что такое совершенство, как АН-70 пока в опытных экземплярах, а ЯК-44 вообще приостановлен. Как бы хотелось, чтобы эти самолеты увидели большое небо.

    • admin говорит:

      Конечно, жаль…. Меня тут обвиняют в скепсисе :-) . Но глядя на такие затяжки, можно точно скептиком стать…

  11. ААА говорит:

    Спасибо за интересный сайт. Хотелось бы уточнить некоторые моменты по части работы турбовентиляторных двигателей. Как я понимаю, вентилятор сам по себе тяговой силы (путём всасывания воздуха) не создаёт (или создаёт очень маленькую). Тяговая сила двигателя создаётся сильным потоком воздуха, выбрасываемого соплом из внешнего контура ( после прохождения его “лабиринтов”) и плюс, около 20% тяги создаются потоком, выбрасываемым внутренним контуром. В связи с этим у меня возникли такие вопросы: 1. Корректен ли вывод о том, что сам по себе вентилятор, путём всасывания воздуха, заметной тяговой силы не создаёт? 2. Присутствует ли такой момент, что воздух, проходящий по внешнему контуру, нагревается от горячей стенки внутреннего и, таким образом, приобретает дополнительную энергию ( чем, собственно, и объясняется экономичность ТВД двигателей) ?

    • admin говорит:

      К сожалению, в последнее время не успеваю отвечать вовремя. прошу прощения… По поводу вентилятора. Сам по себе он он тоже создает определенную тягу, подобно воздушному винту. Но, в общем, это, конечно, не винт. Он рассчитан и выполнен как рабочее колесо компрессора (для обоих контуров) и в комплексе с другими элементами второго контура создает в нем тягу вплоть до 80% от общей величины для двигателя. По поводу нагрева… Это некорректное суждение. Воздух второго контура не нагревается (по крайней мере в классической схеме). Тем более он не нагревается от стенки первого контура. Во-первых, из-за достаточно большой скорости течения (не успевает), во-вторых, из-за изолированности (воздушной) этой стенки, а в третьих из-за того, что этой общей стенки часто просто нет. О ней можно говорить для движков с малой степенью двухконтурности (военная авиация), а для ТВРД (большая двухконтурность) либо эта стенка двойная или тройная с воздушными промежутками, либо второй контур заканчивается до того, как начинается зона камеры сгорания.
      Экономичность ТВРД (Вы, видимо, его имели ввиду, а не ТВД :-) ) определяется общим снижением скорости потока (уменьшением расхода топлива), выходящего из двигателя, что позволяет повысить его полетный кпд и одновременным (значительным) увеличением расхода воздуха через двигатель, что позволяет повысить его тягу. Об этом я писал здесь http://avia-simply.ru/trdd/.

  12. Костя говорит:

    Товарищи! Хотел бы поздравить всех с прошедшим Новым годом, и чтобы в год змеи люди не становились ими, не надо шипеть!

    Не пойму тех, кто наезжает, упрекает и выражает свое недовольство в комментариях.
    Разве где-то неверно изложены принципы работы, мало схем, видео? Нет!
    Где-то необъективные суждения?? Не заметил.

    Если недовольный “нытьем” имеет столько знаний и понимания ситуации, пусть сделает рац.предложение, привлечет спонсоров, инвесторов в проект, выведет на серийное производство… Ежели слабо – то и нечего упрекать автора в неверных суждениях.
    Не движки “г..о”, а люди, которые похерили все наработки, старания, свели на нет (это не инженеры с конструкторами, а начальство разного уровня, недальновидное, тупое, алчное).

    И обидно, что встречается это повсеместно! Поэтому тут иначе и не выразишь. “Нытье” – здесь слово неуместное!

  13. ex-ELEPHANT говорит:

    Браво,Юрий!
    Технически грамотно,доступно,очень познавательно и просто красиво.
    Успехов Вам в Ваших начинаниях.

  14. Дмитрий говорит:

    Спасибо за подробный рассказ о самолетах и двигателях! Очень все интересно! А по поводу нашего самолето-строения: часто захожу на сайт http://live.radioscanner.net/ и наблюдаю за самолетами. И все больше и больше складывается впечатление что нашего авиапрома уже к сожалению нет! Посмотрите сами на процентное соотношение летящих наших машин и зарубежного производства. Тоскливо становится. Или хотябы на небо над Европпой или над америкой и на наши просторы. И это при том что у них отличные дороги (а у нас….), да и железных дорог побольше нашего….

    • admin говорит:

      Фактически можно сказать, что его и нет…. К большому сожалению…. Остается только надежда, что это не последняя черта, потому что душа болит (иначе не скажешь), потому что могу сравнивать: кем были и к чему пришли….

  15. Максим говорит:

    Отличная статья. Чувствуется серьезная подготовка. Приятно было читать.

  16. Валентин говорит:

    Д-27 – Бланковский Анатолий Кириллович!!!

    • Юрий говорит:

      Согласен :-) . Один из участников создания этого замечательного двигателя. Сейчас, кажется, в этой сфере уже не работает. А жаль!

  17. Евгений Суслов говорит:

    Спасибо! Очень интересно написано! Вы будто продолжили традиции популяризатора, автора множество “Занимательных …” Перельмана. А у меня такой вопрос. Вы говорите о недостатке ТВД – о его диаметре, создающим большое лобовое сопротивление. А как оно образуется? Неподвижные лопатки турбины и вентилятора – это я понимаю, создают сопротивление воздуха на скорости. Но ведь вентилятор и турбина засасывают воздух, создают зону отрицательного давления на входе в двигатель? Ещё вопрос. Я не знаю точно, но мне кажется, что попадание птиц в винт турбовинтового двигателя не разрушит его? В то же время, попадание птиц в турбовентиляторные двигатели опасно. А в такие лопатки, как у Ан-70?

    • Юрий говорит:

      Зона отрицательного (или пониженного давления) образуется на стоянке или малых скоростях. На больших скоростях картина меняется. Самолет, грубо говоря, летит быстрее, чем проходит воздух через его двигатель. Этот воздух скапливается (немного утрирую для простоты:-)) на входе – вот Вам и препятствие для движения. А если диаметр двигателя большой (ТВРД), то и препятствие больше. По поводу птиц….. В ТВРД скорость вращения лопаток выше, особенно если это лопатки компрессора (за вентилятором), поэтому сила удара выше, чем в ТВД. Иногда значительно. К тому же лопатки, скажем так, тоньше… Однако все, конечно, зависит от условий столкновения в целом, в том числе и для АН-70.

      • Олег говорит:

        В маленький компрессор попасть непросто. К тому же колпачек вентилятора проэктируют так, что бы всякий мусор в компрессор поменьше попадал.

        Если большая птичка попадет в пропеллер, тот может сломаться и попасть кому-то в голову. А в турбофене поламавшиеся лопасти улавливают обичайкой.

        • Юрий говорит:

          Согласен… непросто… и тем не менее…
          Обечайка вобщем-то не носит защитных функций, может и пробить…

          • Олег говорит:

            Носит. Причем, эта функция трестируется отдельным дорогим испытанием.

        • DeFormator говорит:

          Есть примеры разрушения воздушного винта от столкновения с птицами ? Или это так, чисто умозрительно ?

          • Юрий говорит:

            У меня таких примеров нет. Думаю, что их вообще нет. Хотя примеры повреждения имеются, как у самолетов, так и у вертолетов. То есть не сиюминутно смертельно, но замена с ремонтом после посадки обязательна.

          • Олег говорит:

            Наверное, самый известный случай — приводнение на Гудзон пять лет назад.
            Тогда стая гусей вынесла оба двигателя у А320 взлетевшего из ЛаГвардии. Кстати вынесло именно газогенератор, вентилятор мог бы продолжать работать.
            Сертификационные испытания включают стрельбу птицами вентилятору: несколько маленьких и одна большая.

            Винты тоже ломаются и иногда попадают в фюзеляж.

          • Юрий говорит:

            Это-то как раз все известно :-) . Вопрос, однако, был о воздушном винте… А о разрушении винтов из-за попадания птиц не слышал…

          • Олег говорит:

            Интересно, почему вам кажется что таких примеров вообще нет?
            В 60х было крушение турбовинтового. Самое летальное из-за птиц. Но винты вроде уцелели.
            Несколько лет назад кусок винта после большой птицы вынимали из ноги пассажира.
            Примеров разрушения винта и без птиц тоже достаточно.

          • Юрий говорит:

            Здесь разговор шел именно о разрушении винта из-за столкновения с птицами. Я таких данных найти не могу. Интересно было бы почитать. Может у Вас что-то есть на этот счет?

          • Олег говорит:

            Если кусок винта оказался в ноге пассажира изза птицы, то думаю, можно говорить о разрушении в результате столкновения. :)

          • Юрий говорит:

            Это конечно да, безусловно :-) . Просто хотелось бы увидеть (почитать) конкретный пример.

  18. Олег говорит:

    Юрий, вы замолчали самое интересное происходящее прямо сейчас.
    Прат как-то сильно подвинули в гражданских движках. И тут эта темная лошадка выкатила Pw1000g и многих почивавших на лаврах — ГЕ, Боинг, Аэробус и многих других — активно суетиться.
    Некоторыми он считается революционным и paradigm-shifting. Я тоже по незнанию думал :”падумаешь +15%кпд”. Пока мне не объяснили, что это обычно достигается за 3-4 поколения двигателей и предложили играться не в ps3 или xbox360 а в какую нибудь дэнди. В такой аналогии мне быстро дошло :) ))
    Интересна так же игра прата. Они сначала начали ставить свой редукторный двигатель на новый c-series — pw1500g.это давало БА хорошие шансы. Настолько хорошие, что аэробус клепающий один а320 в день, был вынужден пересмотреть свои планы и объявил о reengine — a320neo. Да, ГЕ тоже будут ставить на НЕО. Но ГЕ это большой денежный мешок, который платит огромные деньги, что бы не выйти из игры.
    А с хонивеллом у прата столько мало же общего, как и с турбопропом, где тоже стоит редуктор.
    Это все к чему: если наш забытый тввд действительно так хорош, то наверное найдется троянский конь как CSeries который захочет поставить наш тввд

    • Юрий говорит:

      Я не замолчал :-) … Просто не очень люблю (и мало интересуюсь) политику и аналитику различного толка… Поэтому не пишу об этом и не всегда знаю. А если пишу, то мало :-) … А насчет нашего тввд, думаю, что в том виде в котором он сейчас есть шансы у него маловаты… Посмотрим.

  19. Олег говорит:

    Кстати, ведь как было бы просто понять тему, напиши вы уравнение момента — тяга, и уравнение энергии: dm/dt*deltaV и dm/dt*deltaV^2
    И все, кто восемь классов окончили отлично бы поняли почему при определённой необходимой самолету тяге, увеличение массы экономит энергию.
    А так, увы много слов догматических утверждений, которые и меня только запутывают. Даже в статье по ссылке два уравнеия неспецу понять тему не помогут.

    Не написали, зачем у тввд два винта.
    А вот вопрос к вам: зачем два винта закапотированому тввд? Вентиляторы хорошо справляются сейчас и одним создавая гораздо более высокие перепады давлений. А тут для очень маленьких перепадов ставят два.
    И еще все время крутится ворос: чего так долго конструкторя тянули? Наверное ж 8 классов освоили и эти два уравнения знают. Какие такие материалы или технологии не позволяли создать двигатель будущего еще 30лет назад?
    Спасибо за классные картинки

    • Юрий говорит:

      Думаю, что не просто… Принцип сайта иной совсем. Обратите внимание на название и заглавные статьи. Если я буду все объяснять, исходя из формул с производными, то читать это вряд ли кто-то будет. Сайт ведь больше ориентирован на людей малосведущих, но интересующихся, в основном на молодежь. Насчет 8-го класса это Вы загнули :-) . Таких вещей и в наше-то время в таком возрасте еще не преподавали, а сейчас и выпускник об этом ничего не знает. Вот открою форум к сайту, тогда можно будет там развернуться, как говорится, всем желающим. Где бы только время на это найти :-) ..
      А насчет догм… Я не думаю, что это догмы. Просто авторское объяснение :-) с попыткой упрощения. Об этом предупреждал в заглавных статьях о себе и о сайте. Как получается все это… Судить читателям…
      Картинки действительно классные :-) … Увы не мои.. Но потрудиться в подборе пришлось все же…

      • Олег говорит:

        Я не знал, казывается, Кин. Энергия вводится в 7м классе.
        А расход у вас в формуле в предыдущей статье ( но и там упустили возможность объяснить, что там всем привычное уравнение момента) Ну да дело хозяйское, просто рассказал со своей колокольни; думал может вам пригодится.
        Про тввд случайно не знаете? И почему до сих пор не летаем на ультра-хай-байпасе?

  20. HZ66 говорит:

    Не согласен с такой лестной оценкой НК-93.
    1) Тяга двух НК-93 на взлетном режиме, как минимум в 1.5 раза меньше тяги четырех ПС-90А. Поэтому поставить 2 вместо 4-х не получится. Если, конечно, не жертвовать взлётными характеристиками самолета.
    2) Габариты НК-93 (не меньше GE-90) позволяют его ставить на очень ограниченное число самолётов – самые большие широкофюзеляжные или высокопланы не меньше Ил-76. Но тяга его недостаточна, чтобы ограничиться двумя движками. А для самолётов класса B-747-8 и 4-х будет мало.
    В итоге: есть хороший двигатель, для которого нет самолета.

    • Юрий говорит:

      Я в последнее время тоже уже согласился с этим утверждением: “есть хороший двигатель, для которого нет самолета”. Думаю, что сейчас этот движок существует (годен) уже не как некий готовый агрегат, а как теоретический и практический задел для дальнейших перспективных работ.

  21. Денис говорит:

    Спасибо вам, хороший сайт. Читаю и интересно. Был вопрос по поводу сопротивления воздуха ТВРД, но в комментах ответ нашёл. Спасибо. И ещё, как многих здесь задела тема движка НК-93. В комментариях просмотрел доводы обеих сторон и почти на все вопросы нашёл ответы. То есть не до конца так. Если одна сторона утверждает о наличии большой подводной части айсберга по небольшому факту прекращения работ над перспективным двигателем, то оппоненты считают и убедительно доказывают отсутствие этого айсберга. Для меня единственный факт остался на поверхности. А именно, зачем энтузиасты ЛИИ в Жуковском стали работать над проектом по собственной инициативе? Насколько это так и были ли подобные случаи когда нибудь в истории нашей авиации? Если это действительно проявление патриотизма, вкладывать собственные средства и время в проект, при отсутствии на него заказа, то, возможно наличие айсберга под этой проблемой имеется.
    С уважением Денис.))

    • Юрий говорит:

      Ответить на вопрос “зачем” мне непросто :-) , так как все тайные механизмы мне неизвестны. Могу только подозревать. Думаю, что имеет место патриотизм, но и “айсберг” тоже в наличии :-) . Любая такая инициатива так или иначе опирается на деньги (если таковые есть в конкретном КБ)и возможные прибыли в будущем. Если к этому еще присоединить здоровый патриотизм, то может получиться хороший результат. И такие случаи были в истории. Но похоже с НК-93 случай как раз не тот….

  22. Виталий говорит:

    Здравствуй. Шикарнейший сайт, один из лучших информационных сайтов в Инете на данную тему. Если не самый лучший. Спасибо. =)
    Я писатель и пишу книгу о научной фантастике. Поэтому, меня интересуют некоторые мысли профессионала. Как думаешь, за какими двигателями будущее? Есть ли перспектива у газотурбинных двигателей? И почему сейчас не занимаются усовершенствованием двигателей на жидком, сжиженном метане, если, как пишут источники, этот тип топлива имеет столько преимуществ? И ещё, если бы изобрели сплав металла, который бы выдерживал температуру около 10 000 градусов, каковыми бы были авиационные двигатели?

    • Юрий говорит:

      Вопрос, конечно, интересный :-) … Думаю, что на ближайшее будущее (лет 15) альтернативы газотурбинным двигателям, работающем на керосине нет. Перспектива для них – применение новых более высокотемпературных материалов и новых топлив, пожалуй. Однако это не повлечет за собой создание чего-то такого экстраординарного или супернового. Скорее просто определенное улучшение имеющихся характеристик. Что касается криогенных топлив (все эти сжиженные газы), то я бы не стал пока говорить о преимуществах. На мой взгляд это скорее новые возможности. А действительно главное преимущество газа – это цена (ну еще может экологичность). Но, чтобы внедрить газовое топливо в широкую эксплуатацию, нужно много времени и очень много денег, потому что использование его на современных ЛА влечет за собой значительные изменения конструкции, энергетики, эксплуатационных особенностей. Потребуется также значительная перестройка наземной инфраструктуры. Нужен опыт эксплуатации на различных видах криогенного топлива, ведь это не только метан, но и бутан, и пропан, и смесь АСКТ, да и водород со счетов не снят. Все эти виды имеют свои особенности, часто существенно отличающиеся и по-разному влияющие на конструкцию, эксплуатацию и возможности ЛА. Эффективность такого рода топлива пока только оценивается, а эффективность конкретного реального ЛА, не опытного, а созданного для реальной эксплуатации пока еще никто не оценивал по причине отсутствия такового. Думается мне, что исследовательские работы не ведутся по простой причине, потому, что нет в этом острой нужды, а точнее нет лишних денег. Как говорится “как только – так сразу…”
      По поводу сплава… Для ГТД (ВРД) возможно такая температурная стойкость и не нужна, потому как в нем она просто недостижима (как, впрочем, и ее половина). Но в принципе температурные параметры конструкционных материалов всегда были преградой для увеличения температуры газов (конечно в пределах теоретически возможной величины). Так что если такой сплав появится, то это позволит существенно увеличить тягу ВРД при сохранении его массы и размеров. Кроме того для ТВАД и ТВД это позволит увеличить мощность на валу. Это может означать, что небольшой (относительно) по размерам двигатель будет вращать большие и тяжелые винты крупных вертолетов и больших транспортников…..
      А какой должен быть движок, действительно использующий столь высокие температуры (до 10000)…. Даже не знаю. Но это что-то, видимо, принципиально новое…
      Ну вот примерно как-то так, на мой взгляд. Конечно это только “некоторые мысли” :-)

    • Денис говорит:

      Здравствуйте! Вмешаюсь в разговор. Вчера в обсуждении группы военной авиации (http://vk.com/military_aircraft) человек подсказал интересную мысль. Речь шла о прямоточном реактивном двигателе работающем на больших высотах, где собственно воздуха мало. Но дело в скорости. Чем разряжённее воздух, тем большая нужна скорость, чтобы хорошо кушать кислород. Это даже для межзвёздного пространства характерно, только там не кислород, а водород. Мысль, по крайней мере для научной фантастики (как правило предваряющей изобретения)) вполне достойная!))

      • HZ66 говорит:

        Прямоточный воздушно реактивный двигатель (ПВРД) будет работать только в атмосфере. Сжатие воздуха в этом случае осуществляется в воздухозаборнике. ПВРД отличается от ТРД отсутствием компрессора и турбины.
        Представители: Двигатели SR-71 на больших сверхзвуковых скоростях работали в прямоточном режиме; немецкая V-1 имела пульсирующий ВРД (разновидность прямоточного).

      • Юрий говорит:

        Здесь наверное несколько иная идея имелась в виду. Суть прямоточного двигателя в том, что сжатие воздуха происходит в воздухозаборнике. У этого двигателя нет компрессора (и турбины соответственно). Но работать он может только в атмосфере, потому что воздух – это его рабочее тело для осуществления цикла, а кислород соответственно окислитель для топлива – керосина. В межзвездном же пространстве водород находится в столь малых концентрациях, что использовать его по принципу воздуха (как в ПВРД) невозможно, мне кажется даже на очень больших скоростях. К тому же сам водород не окислитель, а топливо. То есть чистый принцип ПВРД в космосе неприменим, возможен только ракетный двигатель. Но, кстати, использование межзвездного водорода в качестве топлива – идея давняя и интересная :-) . Сталкивался уже с ней…

        • Денис говорит:

          Да, конечно это из серии фантастики, но и спрашивает фантаст)) Схема полёта примерно такая. Аппарат разгоняется ракетным (или каким иным способом – солнечный парус итд)) двигателем, до скорости когда межзвёздный водород вместе со взятым в качестве окислителя кислородом создают должное давление в ПВРД и аппарат набирает ещё большую скорость. Долетев пол пути до нужной точки, к примеру, включается реверс – поворачивается сопло и аппарат начинает торможение, пока не перестанет действовать ПВРД (его космический прообраз). Потом торможение традиционным способом. Жаль только, что по пути может не оказаться заправочных кислородных станций))

        • pasha говорит:

          Межзвёздный водород в качестве топлива:
          2*H2+O2 -> 2*H2O – на каждые 2 атома водорода нужен атом кислорода. Масса атома кислорода 16, водорода – 1 (15,999 и 1,0079, если быть точным), т.е. кислорода по массе нужно в 8 раз больше. А вот по объёму наоборот: плотность жидкого кислорода 1,141 г/см³, жидкого водорода 0,07 г/см³, отличаются 16,3 (!) раз – баки для жидкого водорода должны быть в 2 с лишним раза объёмнее баков жидкого кислорода плюс поддержание более низких температур. Так что с этой точки зрения использование межзвёздного водорода позволило бы более чем в 3 раза уменьшить объём баков – определённый смысл есть!

        • pasha говорит:

          Ещё вариант: использовать его не в качестве топлива, а в качестве рабочего тела в ядерных и электроракетных двигателях, с питанием последних от солнечных батарей или ЯЭУ. Последний вариант, кстати, выглядит и наиболее осуществимым!
          Интересен также вариант использования в качестве рабочего тела всевозможных отходов с борта космического аппарата.

        • pasha говорит:

          Но всё же согласен, в межзвездном пространстве водород находится в столь малых концентрациях, что получение сколько-нибудь заметной тяги с его помощью вряд ли возможно…

  23. Михаил говорит:

    Юрий, здравствуйте! У ТВРД в центре сопла первого контура есть конус,у некоторых двигателей,например GE-90 он очень хорошо виден снаружи. Подскажите пожалуйста, для чего этот конус?

    • Юрий говорит:

      Этот конус обычно называется центральное тело. Оно может присутствовать как на выходе, так и на входе в двигатель и не только на ТВРД. Главная его функция, помимо, конечно, размещения внутри узлов подшипниковых опор и др. – это правильное формирование потоков, как первого, так и второго контуров, организация правильного смешивания, в общем аэродинамика с целью уменьшения вредных потерь и повышения эффективности двигателя.

  24. Михаил говорит:

    Понятно, я приблизительно так и предполагал. Большое спасибо за ответ!

  25. Валерий говорит:

    Здравствуйте!
    Сори за беспокойство, но очень нужна консультация. В Украине сбит Боинг, это известно всем. теорий разных полно, но вот я наткнулся на сайт http://www.kramola.info/vesti/neobyknovennoe/krushenie-boinga-777-na-ukraine-zamalchivaemye-versii где утверждается, что вообще никакого сбития не было, а просто разложили металлолом и подожгли. Посмотрите, пожалуяста, там две фотки с места крушения. Автор говорит, что эти обломки не могут принадлежать двигателю GE90. очень интересно мнение специалиста. Спасибо.

    • Юрий говорит:

      Я конечно не настолько специалист, чтобы делать серьезные заключения :-) . Но мнение мое по Вашему вопросу таково. Я бы не стал категорично утверждать, что это не GE90. На упавшем самолете стоят GE90-94B. Ниже этих двух фотографий (в указанной статье) показан двигатель GE90-115В. Он на 15 см больше по диаметру вентилятора, и лопатки вентилятора по кривизне передней кромке у него другие. На первой фото видно рабочее колесо вентилятора, там лопатки по кривизне похожи на GE90-94B. Диаметр этого колеса на рабочем двигателе – 3 м с небольшим. На фото вроде как меньше, но при этом концы лопаток сильно повреждены и вполне вероятно, что диаметр таковым и был (при жизни :-) ). Далее на второй фото – корпус. Автор намекает, что он слишком мал по диаметру и приводит в доказательство фото GE90-115В. Но дело в том, что насколько можно судить по фото, внешний корпус вентилятора (тот самый большого диаметра) там просто отсутствует (выломан при падении?) или же очень сильно деформирован (я склоняюсь к первому). На земле лежит “ядро”, то есть только первый контур, причем задняя часть турбины, достаточно массивная турбина низкого давления (ТНД) у него отсутствует, тоже выломана, это видно. На первой фото, кстати, (там где колесо вентилятора) слева вдали эта самая ТНД и лежит. Это достаточно хорошо видно.
      Вот примерно так я мог бы сказать. По таким фото, конечно, судить сложно. Посмотреть бы в натуре, многое можно было бы сказать. Кстати черные ящики на фото похоже показаны другие. Я смотрел, когда их ополченцы передавали спецам, показывали крупно, были не эти, а с некоторыми повреждениями….. А вообще темных пятен тут хватает… С трупами этими тоже непонятно…. Одно только сомневаюсь точно, что вряд ли это можно как-то “разложить” или “сбросить с самолета”. Тем более, что свидетелей падения Боинга предостаточно было…..

      • Валерий говорит:

        Ого, не специалист))). Нормальный ответ, самый подробный из всех по этой теме. У меня возникла идея. Из уцелевшего и сохранившего свои первоначальные размеры на фотках видно внутреннее, посадочное, отверстие вентилятора. Если я не ошибаюсь, то пропорции, в сравнении с ним, указывают, что все настоящее, но … терзают смутные сомнения. Отсюда второй вопрос. Двигатель GE90 самый большой, это факт, а какой двигатель на втором месте по габаритам? И возможно ли перепутать два их вентилятора? если ответ нет, то и суда нет. Теорема доказана.) Еще раз спасибо за консультацию.)

        • Юрий говорит:

          Наиболее близок к GE90, на мой взгляд, двигатель CF6 (тоже GE). У него вентилятор что-то около 2,7м. Однако в этом двигателе лопатки вентилятора имеют бандажные полки, а на фото они не проглядываются. Да и материал лопаток у него другой, насколько я знаю (у GE90) композит присутствует. Так что спутать вряд ли можно. Но так можно говорить только если судить по фотографиям (не очень четким). Спец на месте бы определил бы сразу. только увидят ли технические спецы эти обломки? У меня уже на этот счет большие сомнения…..

          • Валерий говорит:

            Увидят, Юрий, увидят.) Да и на официальном уровне вроде никто не оспаривает. Это только наши вездесущие интернет конспиролухи с высшим гуманитарным, везде видят заговоры и постановки. Еще раз спасибо. Вполне возможно, в ближайшее время потребуются консультации по Смоленску, т.к. поляки опять открыли дело на расследование. Вот, где страсти бушуют не шуточные. Я могу рассчитывать на ваше критическое мнение в вопросе самолетостроения?)

          • Юрий говорит:

            Пожалуйста :-) .. Отвечу на все вопросы, о которых смогу составить свое мнение….

  26. Александр говорит:

    Хороший сайт…. прямо музыка для моих ушей :) Бальзам!

  27. Женя говорит:

    Ну и чем д-27 принципиально отличается от этого?
    http://commons.wikimedia.org/wiki/File:TU-114_Domodiedovo.jpg

    • Юрий говорит:

      На Ту-114-м стоят турбовинтовые двигатели. Д-27 – ТВВД, то есть нечто среднее между ТВД и ТВРД. К какому из двигателей он ближе трудно сказать, есть признаки и того и другого. В январе будет статья конкретно о ТВВД с открытым контуром, в том числе и о Д-27. Там все и распишем. Заходите, подписывайтесь, почитаете.

    • HZ66 говорит:

      Принципиальная разница в скорости вращения и размерах винта-вентилятора.

  28. Павел говорит:

    Юрий, спасибо за прекрасный сайт и подачу материала!

    У меня к вам есть весьма делитантский вопрос: вы пишите, что самым слабым звеном в ТВВД является редуктор. Но ведь редукторы прменяются и в обычных в ТВД. В чём между ними принципиальная разница, что те же давно отработанные технологии не работают на винтовентиляторе?

    С уважением,
    П.

    • Юрий говорит:

      Принципиально-то они похожи, конечно. Но не универсальны. Редуктор делается под конкретный двигатель. ТВВД имеют более высокие параметры, нежели ТВД (в особенности ранних поколений) и редукторам приходится передавать большие мощности на достаточно громоздкие конструкции винтов-вентиляторов и при этом иметь малые размеры из-за серьезных вопросов сопротивления и обтекаемости, что и отличает их от обычных ТВД. Плюс шумовые характеристики. Мои “конкретные” заявления о слабом звене относятся конкретно к НК-93. Этот двигатель, к сожалению, так и не довели до ума… На днях выйдет отдельная обощающая статейка о ТВВД, а написанное в этой статье я подкорректирую…

      • Павел говорит:

        Юрий, спасибо большое за ответ! В общем, получается, для ТВВД свои тонкости. Но почему же в ТВВД передаваемые мощности выше? Насколько помню из школьного курса физики, передаваемый момент силы должен быть тем больше, чем длиннее винт, но на ТВВД винты короче?.. А уж какой огромный опыт был получен на НК-12, там вроде тоже для редуктора уникальные решения были найдены. Тоже два соосных винта, мощности колоссальные передаются (он ведь до сих пор остаётся самым мощным серийным ТВД?).

        С нетерпением буду ждать отдельную статью во ТВВД!

        • Юрий говорит:

          Вы все правильно говорите. Но идея в другом. Здесь имеется в виду мощность, передаваемая от турбины к редуктору. Параметры газогенератора ТВВД, как более совершенного двигателя выше, кпд тоже. В итоге при меньших размерах и массе двигателя, а значит и самого редуктора (размеры-обтекаемость-скорость), на этот редуктор передается как минимум такая же мощность, а то и больше, чем у ТВД. Плюс к тому большее количество широкохордных лопастей – следовательно усложнение механизмов. Насчет НК-12 – конечно это большой опыт и уникальные решения. Наверняка что-то из этого опыта используется, но двигатель уже другой и редуктор делается под него конкретно….

  29. Виктор говорит:

    Добрый день!

    Спасибо за статью. Все очень подробно расписано. Не понял только в чем преимущества ТВВД в закрытым внешним контуром (закапоченным). По логике капот – дополнительная масса. Единственное, что приходит на ум – меньшая шумность. Так ли это?

    • Юрий говорит:

      Да, капот несомненно дополнительная масса. Но он позволяет уменьшить индуктивные потери при работе лопасти, то есть перетекание с нижней поверхности на верхнюю. Сродни вечной борьбе с потерями в концевых зазорах в турбине и компрессоре или перетеканиям на крыле (гребни, концевые шайбы и винглеты).

  30. Великолепный рассказ!!!

  31. Павел говорит:

    В 2010 году учился на Rolls-Royce Trent-700 в городе Darby (UK). Так вот, там, на территории учебного центра, у роллсов есть свой музей, попасть в который можно только по индивидуальному приглашению. Нас была группа около 6 человек. Видел там этот перспективный Turboprop двигатель с двумя винтами сзади. Так и есть, это будущее. Останавливает от внедрения только шум. Я, в свою очередь, заикнулся об НК-93, мол, был у нас такой перспективный мотор… Тогда-то я и понял, что мы впереди планеты всей. Роллсы нам искренне сочувствовали, говорят, если бы мы его внедрили, возможно, не появилась бы серия Trent-700 и GE-90/Nx. За державу очень больно.

    • HZ66 говорит:

      Нет ни одного самолета, где бы НК-93 мог заменить Trent-700 или GE-90. При сопоставимых габаритах тяга в два с лишним раза меньше.

  32. Виктор говорит:

    Юрий, добрый день

    Спасибо вам за ваш труд, очень интресные статьи, читаю одну за другой)

    После прочтения данной статьи остался у меня вопрос один.
    Есть ТВРД с высокой степенью двухконтурности (4-9) и есть ТВВД с одним винтом.
    В статье я нашел только два основных различия между их конструкциями- различная форма винтов и наличие планерного редуктора у ТВВД.
    А эффективность ТВВД по сравнеиню с ТВРД указана 25-30%.
    Так и вот за счет чего достигается такой прирост эффективности? при казалось бы столь незначительных различиях в конструкции.

    Как я понимаю у ТВВД винт играет роль не просто части комперссора, а непосредственно винта, помогающего толкать самолет вперед. За счет этого достигаются такие результаты?

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *

*

Вы можете использовать это HTMLтеги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>