Илүү хурдан, илүү чимээгүй, цэвэрхэн - Шинэ онгоцны хөдөлгүүр

Нисэхийн салбарт их зүйлийг өөрчлөхийн тулд шинэ сэнс, футурист дизайн, сансрын материал хайх шаардлагагүй болж байна. Харьцангуй энгийн механик дамжуулалтыг ашиглахад хангалттай ...

Энэ бол сүүлийн жилүүдийн хамгийн чухал шинэчлэлүүдийн нэг юм. Араатай турбофан мотор (GTF) нь компрессор болон сэнсийг өөр өөр хурдтайгаар эргүүлэх боломжийг олгодог. Сэнсний хөтөч араа нь сэнсний голтой хамт эргэлддэг боловч сэнсний моторыг нам даралтын компрессор ба турбинаас тусгаарладаг. Сэнс нь бага хурдтай эргэлддэг бол компрессор болон нам даралтын турбин илүү өндөр хурдтай ажилладаг. Хөдөлгүүрийн модуль бүр хамгийн оновчтой үр ашигтай ажиллах боломжтой. 20 жилийн турш R&D, R&D-д 1000 тэрбум доллар зарцуулсны дараа Pratt & Whitney PurePower PW2016G турбофан гэр бүл хэдэн жилийн өмнө ашиглалтад орсон бөгөөд XNUMX оноос хойш арилжааны нисэх онгоцонд өргөнөөр нэвтрүүлсэн.

Орчин үеийн турбо сэнс хөдөлгүүрүүд түлхэлтийг хоёр аргаар бий болгодог. Нэгдүгээрт, компрессор ба шатаах камер нь түүний гол хэсэгт байрладаг. Урд талд нь сэнс байрладаг бөгөөд энэ нь голоор удирддаг бөгөөд хөдөлгүүрийн голын эргэн тойронд тойрч гарах камеруудаар агаарыг чиглүүлдэг. Тойрох харьцаа нь цөмөөр дамжин өнгөрөх агаарын хэмжээг түүгээр дамжин өнгөрөх агаарын хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа юм. Ерөнхийдөө илүү өндөр тойруу харьцаа нь илүү чимээгүй, илүү үр ашигтай, илүү хүчирхэг хөдөлгүүр гэсэн үг юм. Уламжлалт турбо сэнс нь 9-ээс 1-ийн тойрч гарах харьцаатай. Pratt PurePower GTF хөдөлгүүрүүд нь 12-1-ийн тойргийн харьцаатай.

Тойрох харьцааг нэмэгдүүлэхийн тулд мотор үйлдвэрлэгчид сэнсний ирний уртыг нэмэгдүүлэх ёстой. Гэсэн хэдий ч уртасгах үед ирний төгсгөлд олж авсан эргэлтийн хурд нь маш өндөр байх тул хүсээгүй чичиргээ үүсэх болно. Хурдны хайрцгийг удаашруулахын тулд танд сэнсний ир хэрэгтэй. Pratt & Whitney-ийн үзэж байгаагаар ийм хөдөлгүүр нь 16 хувь хүртэл өндөр байж болно. түлшний хэмнэлт ихтэй, 50 хувь. утаа багатай, 75 хувьтай байна. чимээгүй. Саяхан SWISS болон Air Baltic компаниуд GTF C цувралын тийрэлтэт хөдөлгүүрүүд нь үйлдвэрлэгчийн амлаж байснаас ч бага түлш зарцуулдаг гэж мэдэгдэв.

Үйлдвэрлэлийн шугам дээрх PW1100G-JM хөдөлгүүр

Pratt & Whitney PurePower нь одоо байгаа тийрэлтэт хөдөлгүүрүүдээс илүү цэвэр, дуу чимээ багатай, хүчирхэг, түлш бага зарцуулдаг тул TIME сэтгүүл PW1000G хөдөлгүүрийг 50 оны хамгийн чухал 2011 шинэ бүтээлийн нэг, байгаль орчинд ээлтэй зургаан шинэ бүтээлийн нэгээр нэрлэсэн. 2016 онд Delta Air Lines компанийн ерөнхийлөгч Ричард Андерсон уг хөдөлгүүрийг Boeing-ийн Dreamliner нийлмэл бүтээцэд хувьсгал хийснээс хойшхи анхны жинхэнэ шинэчлэл гэж нэрлэжээ.

хэмнэлт, утааг бууруулах

Арилжааны нисэхийн салбар жил бүр 700 гаруй сая тонн нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгаруулдаг. Хэдийгээр энэ нь ердөө 2 орчим хувьтай байдаг. Дэлхийн нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ялгаруулалтаас харахад онгоцны түлш дэх хүлэмжийн хий нь өндөрт ялгардаг тул агаар мандалд илүү ихээр нөлөөлдөг гэсэн нотолгоо байдаг.

Хөдөлгүүрийн томоохон үйлдвэрлэгчид түлшээ хэмнэж, утааг багасгахыг зорьж байна. Праттын өрсөлдөгч CFM International компани саяхан LEAP хэмээх дэвшилтэт хөдөлгүүрээ танилцуулсан бөгөөд энэ нь бусад шийдлүүдийн зардлаар араатай турбо сэнстэй ижил үр дүнд хүргэдэг гэж компанийн албаны хүмүүс хэлж байна. CFM-ийн үзэж байгаагаар уламжлалт турбо сэнсний архитектурт хүч чадлын нэмэлт жин, чирэхгүйгээр ижил ашиг тусыг авч болно. LEAP нь Pratt & Whitney хөдөлгүүртэй харьцуулж болохуйц эрчим хүчний үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд хөнгөн нийлмэл материал, карбон файбер сэнсний ирийг ашигладаг.

Өнөөдрийг хүртэл A320neo онгоцны Airbus хөдөлгүүрийн захиалгыг CFM болон Pratt & Whitney хоёрын хооронд ойролцоогоор тэнцүү хуваажээ. Харамсалтай нь сүүлийн компанийн хувьд PurePower мотор нь хэрэглэгчдэд асуудал үүсгэж байна. Эхнийх нь Qatar Airways Airbus A320neo онгоцны GTF хөдөлгүүрүүдийн жигд бус хөргөлтийг бүртгэх үед энэ жил гарч ирэв. Тэгш бус хөргөлт нь эд ангиудын хэв гажилт, үрэлтэд хүргэдэг бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн нислэгийн хоорондох хугацааг нэмэгдүүлдэг. Үүний үр дүнд агаарын тээврийн компани хөдөлгүүрүүд нь ашиглалтын шаардлага хангаагүй гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Үүний дараахан Энэтхэгийн нисэхийн эрх баригчид PurePower GTF хөдөлгүүрээр ажилладаг 11 Airbus A320neo онгоцны нислэгийг түр зогсоов. Economic Times сонинд бичсэнээр, Airbus GTF хөдөлгүүртэй онгоц хоёр долоо хоногийн турш гурван удаа хөдөлгүүрт гэмтэл гарсны дараа ийм шийдвэр гаргасан байна. Пратт ба Уитни эдгээр бэрхшээлийг даван туулахад хялбар гэж үздэг.

Airbus электрон сэнс

Нисэх онгоцны хөдөлгүүрийн салбарын өөр нэг аварга компани болох Rolls-Royce өөрийн Power Gearbox-ыг бүтээж байгаа бөгөөд энэ нь 2025 он гэхэд том турбо сэнсний түлшний зарцуулалтыг 25% бууруулах болно. алдартай Trent хөдөлгүүрийн хүрээний хуучин загваруудтай харьцуулахад. Энэ нь мэдээж шинэ Pratt & Whitney загварын уралдаан гэсэн үг.

Британичууд бас бусад төрлийн инновацийн талаар бодож байна. Саяхан болсон Сингапурын агаарын шоуны үеэр Rolls-Royce компани IntelligentEngine санаачилгыг эхлүүлсэн бөгөөд энэ нь бие биетэйгээ харилцах чадвар болон дэмжлэгийн сүлжээгээр дамжуулан илүү аюулгүй, үр ашигтай ухаалаг нисэх онгоцны хөдөлгүүрийг хөгжүүлэх зорилготой юм. Хөдөлгүүр болон үйлчилгээний экосистемийн бусад хэсгүүдтэй тасралтгүй хоёр талын холбоог хангаснаар хөдөлгүүр нь асуудлыг гарахаас нь өмнө шийдэж, гүйцэтгэлийг хэрхэн сайжруулах талаар суралцах боломжтой болно. Тэд мөн өөрсдийн ажил болон бусад хөдөлгүүрүүдийн түүхээс суралцаж, ерөнхийдөө тэд замдаа өөрийгөө засах хэрэгтэй болно.

Драйвд илүү сайн батерей хэрэгтэй

Европын комиссын нисэхийн 2050 алсын хараа нь CO-ийн ялгаралтыг бууруулахыг уриалсан.₂ 75 хувиар, азотын исэл 90 хувиар. дуу чимээ 65 хувиар нэмэгдэнэ. Эдгээрийг одоо байгаа технологиудын тусламжтайгаар хийх боломжгүй юм. Одоогийн байдлаар эдгээр сорилтыг даван туулах хамгийн ирээдүйтэй технологийн нэг бол цахилгаан болон эрлийз-цахилгаан хөдөлгүүрийн систем гэж үзэж байна.

Зах зээл дээр хоёр хүний ​​суудалтай цахилгаан хөнгөн онгоцууд байдаг. Дөрвөн хүний ​​суудалтай эрлийз цахилгаан машинууд удахгүй гарах гэж байна. НАСА-гийн таамаглаж байгаагаар 20-иод оны эхээр ийм төрлийн богино зайн есөн хүний ​​суудалтай онгоцууд жижиг орон нутагт нисэхийн үйлчилгээг эргүүлэн авчирна. Европ төдийгүй АНУ-ын эрдэмтэд 2030 он гэхэд 100 хүртэлх хүний ​​суудалтай эрлийз цахилгаан нисэх онгоц бүтээх боломжтой гэж үзэж байна. Гэсэн хэдий ч эрчим хүч хадгалах салбарт томоохон ахиц дэвшил шаардлагатай болно.

Одоогийн байдлаар батерейны эрчим хүчний нягтрал хангалтгүй байна. Гэсэн хэдий ч энэ бүхэн өөрчлөгдөж магадгүй юм. Теслагийн босс Илон Маск хэлэхдээ, батерейнууд нь кг тутамд 400 ватт-цаг үйлдвэрлэх хүчин чадалтай, эсийн хүчийг нийт жинд 0,7-0,8 харьцаатай болвол тив дамнасан цахилгаан нисэх онгоц "хэцүү хувилбар" болно. Лити-ион батерейнууд нь 113 онд 1994 Втц/кг, 202 онд 2004 Вт/кг эрчим хүчний нягтралд хүрч, одоо 300 Втц/кг хүрч чадаж байгааг харгалзан үзвэл ойрын арван жилд тэд 400 Вт/кг түвшинд хүрнэ.

Kitty Hawk хоёр хүний ​​суудалтай цахилгаан таксины төсөл

Airbus, Rolls-Royce, Siemens нар саяхан E-Fan X нисдэг үзүүлэнг бүтээхээр хамтран ажилласан нь арилжааны нисэх онгоцны эрлийз-цахилгаан хөдөлгүүрт чухал алхам болох юм. E-Fan X эрлийз цахилгаан технологийн үзүүлбэр болох төлөвтэй байна -Fan X өргөн цар хүрээтэй туршилтын кампанит ажлын дараа 2020 онд ниснэ. Эхний шатанд BAe 146 дөрвөн хөдөлгүүрийн аль нэгийг нь XNUMX МВт цахилгаан мотороор солих юм. Дараа нь системийн төлөвшлийг харуулсаны дараа хоёр дахь турбиныг цахилгаан мотороор солихоор төлөвлөж байна.

Airbus нь цахилгаан хөдөлгүүр, батерейны удирдлагын архитектур, нислэгийн удирдлагын системтэй нэгтгэхээс гадна ерөнхий нэгтгэлийг хариуцна. Rolls-Royce нь хийн турбин хөдөлгүүр, XNUMX мегаваттын генератор, цахилгаан эрчим хүчний цахилгаан хэрэгслийг хариуцах болно. Rolls-Royce нь Airbus-тай хамтран фенүүдийг одоо байгаа Siemens-ийн хөдөлгүүр болон цахилгаан моторт тохируулан ажиллах болно. Siemens XNUMX МВт-ын цахилгаан мотор, цахилгаан эрчим хүчний электрон хянагч, мөн инвертер, хувиргагч, цахилгаан түгээх системийг нийлүүлнэ.

Дэлхий даяар олон судалгааны төвүүд цахилгаан онгоц бүтээх чиглэлээр ажиллаж байгаагийн дотор X-57 Максвелл онгоцыг бүтээж буй НАСА зэрэг байгууллагууд ажиллаж байна. Kitty Hawk цахилгаан хоёр хүний ​​суудалтай агаарын таксины төсөл болон томоохон төвүүд, компаниуд эсвэл жижиг гарааны компаниудын бусад олон бүтцийг хөгжүүлж байна.

Зорчигч болон ачаа тээврийн онгоцны дундаж наслалт ойролцоогоор 21 ба 33 жил байдаг тул маргааш үйлдвэрлэгдэх бүх шинэ нисэх онгоцууд бүхэлдээ цахилгаан хөдөлгүүртэй байсан ч чулуужсан түлшээр ажилладаг нисэх онгоцноос татгалзахад XNUMX-XNUMX жил шаардагдана.

Тиймээс хурдан ажиллахгүй. Үүний зэрэгцээ био түлш нь агаарын тээврийн салбарт хүрээлэн буй орчныг гэрэлтүүлж чаддаг. Тэд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ялгарлыг 36-85 хувиар бууруулахад тусалдаг. Тийрэлтэт хөдөлгүүрт зориулсан био түлшний хольцыг 2009 онд баталгаажуулсан ч нисэхийн салбар өөрчлөлт оруулах гэж яарахгүй байна. Биотүлшний үйлдвэрлэлийг аж үйлдвэрийн түвшинд хүргэхтэй холбоотой технологийн бэрхшээл, сорилтууд цөөн байдаг ч гол саад тотгор нь үнэ байдаг - чулуужсан түлштэй ижил түвшинд хүрэхийн тулд дахиад арван жил шаардлагатай.

Ирээдүй рүүгээ алх

Үүний зэрэгцээ лабораториуд онгоцны хөдөлгүүрийн илүү футурист үзэл баримтлал дээр ажиллаж байна. Жишээлбэл, плазмын хөдөлгүүр тийм ч бодитой сонсогдохгүй байгаа ч шинжлэх ухааны бүтээлүүд сонирхолтой, хэрэгцээтэй зүйл болж хөгжихийг үгүйсгэх аргагүй юм. Плазмын түлхэгч нь цахилгаан соронзон орон үүсгэхийн тулд цахилгаан ашигладаг. Тэд агаар эсвэл аргон гэх мэт хийг шахаж, өдөөж, халуун, нягт, ионжсон төлөвт шилжүүлдэг. Тэдний судалгаа одоо сансар огторгуйд (ион түлхэгч) хиймэл дагуул хөөргөх санааг хүргэж байна. Гэсэн хэдий ч Берлиний Техникийн Их Сургуулийн Беркант Гоексель болон түүний багийнхан онгоцонд плазмын түлхэгч суурилуулахыг хүсч байна.

Судалгааны зорилго нь хөөрөх болон өндөрт нисэхэд ашиглах боломжтой агаарын тийрэлтэт плазмын хөдөлгүүрийг бүтээх явдал юм. Плазмын тийрэлтэт онгоцууд нь ихэвчлэн хийн хангамж шаардлагатай вакуум эсвэл нам даралтын орчинд ажиллах зориулалттай. Гэсэн хэдий ч Гөкселийн баг нэг атмосферийн даралттай агаарт ажиллах чадвартай төхөөрөмжийг туршсан. "Манай плазмын цорго секундэд 20 км хүртэл хурдлах чадвартай" гэж Гокел Физикийн сэтгүүлийн цувралд дурджээ.

Ирээдүйн хэт авианы машин дахь SABER хөдөлгүүр

Эхлэхийн тулд баг 80 миллиметр урттай бяцхан түлхэгчийг туршиж үзсэн. Бага оврын онгоцны хувьд энэ нь багийн боломжтой гэж үзсэнээс мянга хүртэл байх болно. Хамгийн том хязгаарлалт нь мэдээжийн хэрэг хөнгөн батерейны дутагдал юм. Эрдэмтэд плазмын хөдөлгүүрийг дотоод шаталтат хөдөлгүүр эсвэл пуужинтай хослуулах эрлийз нисэх онгоцыг мөн авч үзэж байна.

Бид шинэлэг тийрэлтэт хөдөлгүүрийн тухай ярихдаа Reaction Engines Limited компанийн бүтээсэн SABER (Synergistic Air- Breathing Rocket Engine)-ийг мартаж болохгүй. Энэ нь агаар мандалд болон вакуум орчинд ажилладаг, шингэн устөрөгч дээр ажилладаг хөдөлгүүр байх болно гэж таамаглаж байна. Нислэгийн эхний үе шатанд исэлдүүлэгч нь агаар мандлын агаар (ердийн тийрэлтэт хөдөлгүүртэй адил), 26 км-ийн өндрөөс (хөлөг онгоц 5 сая жилийн хурдтай) шингэн хүчилтөрөгч байх болно. Пуужингийн горимд шилжсэний дараа 25 Mach хүртэл хурдлах болно.

Төсөлд оролцож буй Boeing-ийн хөрөнгө оруулалтын салбар HorizonX нь SABER компанийг хэрхэн ашиглахаа хараахан шийдээгүй байгаа ч "Боинг дуунаас хурдан нислэг үйлдэхэд нь хувьсгалт технологи ашиглан туслана" гэж найдаж байна.

RAMJET ба скрамжет (шатаах камертай хэт авианы тийрэлтэт хөдөлгүүр) нь өндөр хурдны нисэхийн шүтэн бишрэгчдийн амнаас удаан хугацаанд байсаар ирсэн. Одоогийн байдлаар тэдгээрийг ихэвчлэн цэргийн зориулалтаар боловсруулж байна. Гэхдээ нисэхийн түүх сургаж байгаачлан армид юу туршиж үзэх вэ, тэр нь иргэний нисэхэд очно. Үүнд бага зэрэг тэвчээр л хангалттай.

Rolls Royce ухаалаг хөдөлгүүрийн видео:

Rolls-Royce | IntelligentEngine дахь инноваци