התפתחות של יעילות תעופה מסחרית

מנוע סילון, בצורתו הפשוטה ביותר, היה סוס העבודה של תעופה מסחרית במשך יותר משישה עשורים, אך הקפיצה הטרנספורמציה ביותר בעיצובו הגיעה עם השינוי מטורפות נמוכות וטראו-פוחיות מוקדמות כדי להגדיר את יחס ה-HBPR הגבוה (HBPR) מנועים השולטים בציוד של מערכות ההנדסה המודרנית.

מה הם מנועים של ג'י ג'י?

מנוע טורף גבוה מורכב מחובב גדול גנוב בחזית, מונע על ידי טורבינה, אשר מאיץ נפח גדול של אוויר סביב הליבה המנוע (המדכא, קובוסטור, טורבינות) יחס העקף (BPR) מוגדר כזרם המסה של אוויר כי עקיפה את הליבה מחולק על ידי זרם המסה העובר דרך הליבה טיפוסי גבוה, על ידי מנועים 1-ידי 2 רחב יותר, 2j, כלומר, 2, 000 זה עבר על ידי מנועים 1:1 ואילך, 000 גבוה יותר, 000 1 מ-ידי מנועים, 000 1 ואילך, 2.

המאוורר עצמו הוא מרכיב מרכזי.במנוע גבוה, קוטר ה-Fan85 יכול לעלות על 3 מטרים (10 מטר), סגור בתא ניווט בקפידה הממזער את גרר.האוויר המואץ על ידי המאוורר מייצר את עיקר דחף (בדרך כלל 70–80%), בעוד הליבה מספקת את הדחף הנותרים ומניעה את טורבינת העבודה הזו היא מה שנותן יעילות גבוהה יותר של המטוס - במהירות גבוהה יותר - במהירות גבוהה יותר של מנוע סילון - במהירות גבוהה יותר מאשר מהירות ממהירות גבוהה יותר מאשר מהירות גבוהה יותר מאשר מהירות של מנוע סילון - במהירות גבוהה יותר מאשר מהירות גבוהה יותר מאשר מהירות קיבולת גבוהה יותר מאשר מהירות קיבולת גבוהה יותר מאשר מהירות גבוהה יותר מאשר מהירות צמיגים במהירות גבוהה יותר מאשר מהירות גבוהה יותר של מנוע סילון.

הפיזיקה של יעילות הדלק

Thrust Specific Fuel Contion (TSFC)

המדד הישיר ביותר של יעילות דלק המנוע הוא צריכת דלק מסוימת (TSFC), המוגדר כקצב זרימת דלק ליחידת דחף.עבור רמה נתונה, TSFC נמוך יותר פירושו פחות דלק נשרף.מנועי גבוה לעקוף להשיג ערכי TSFC בערך 30–40% נמוך יותר מ- 0-2bing טרה-0 (ב-0) לעומת 0102K) לעומת 0102K5K5K) לעומת 0.

יעילות כפלית

(ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יעילות חמקמקה

(החלק השני של המשוואה הוא יעילות תרמית ( ⁇ FLT:0thirthalph) 1:1), אשר תלוי במחזור התרמודדינמי של הליבה - במיוחד את יחס הלחץ הכולל (OPR) וטמפרטורת הלטבינות (TIT) מנועי קופס גבוה מאוד משלבים OPR (40:1 ל 60:1) ו-TITs המתקרבים 2000, אשר ניתן על ידי superoyalls מתקדם ו-creas-R) שילוב של אנרגיה נמוכה של 4Frals:

מפתח מכניזם לדלק

לעקוף את Ratio ו- Fan Design

המנוף הברור ביותר הוא הגדלת יחס העקף עצמו.עם זאת, פשוט להפוך את המאוורר גדול יותר הוא לא ארוחת צהריים חינם. מאוורר גדול מגביר משקל, אזור רטוב, ו nacelle גרר.הלהבים המעריצים חייבים גם להיות חזקים וקלים מאוד - לעתים קרובות עשוי חומרים מורכבים (למשל, מהירות אדמירבינות פחמן-מפוסל) במהירות גבוהה יותר, כולל אדמירבטן נמוך, מנפח, מרעש אדפטפטפטומטי (Fic) ומהירות מהירה יותר, ממהירות מהירה יותר, מפלט מגנטית מהירות אופטימפסת מהירות אופטית מהירות (Fic) ומהירות מהירה יותר, ממהירות מהירה יותר, מפלט אדפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטפטטיבית, היא מהירות (F) ומהירות, ממהירות, היא מהירות (Fic) ומהירות מהירה יותר, ממהירות מהירה יותר, ממהירות מהירה יותר, מהירות (Fic) ומהירות מהירה יותר, מהירות (Ficericericericer מגנטית מהירות

טיובן נמוך ו- Core Efficiency

טורבינות דלת-לחץ נמוכה (LP) מניע את המעריצים.בטור קונבנציונאלי ישיר-נהג ישיר, ה- LP חייב לרוץ באותה מהירות כמו המאוורר, שהוא פשרה. גירד זעזועים מבטלים את הפשרות הזו.במנוע גבוה-על-ידי עקפן, ה- LP הוא לעתים קרובות עיצוב רב-שלבי עם אווירודינמיקה מתקדמת ובקרת אקטיבית כדי לשמור על נקיפות במהלך השייט, הפחתת הדחיסות, תוך כדי לחץ אוויריות מתקדמות (לכות) ופציעות אוויריות (לומות) ואפקטיביכותרות).

Ncelle and Install Optimization

התא סביב המאוורר אינו רק כיסוי; הוא מרכיב אווירודינמיקה שחייב למזער את גרר ולנהל את הזרם לתוך המאוורר וסביב המנוע.תכונות כגון קמוצים ביציאה מהלאזל (החלים המסולפים) לעזור לערבב את הליבה החמה ממצה עם האוויר הקרנית כדי להפחית את הרעש, גם את המריח, כמו גם את קו ה-AFbs, לעתים קרובות, לא ניתן לייעל את אחד מטיפוסים של 1350 ליטרים, כמו אווירי דלק אחד, כמו גם על פני כדור אוויר קריר יותר, 000, 000.

חומרים ומגניב

טמפרטורות טורבינות גבוהות יותר משפרות ישירות את היעילות התרמית, אבל הן דורשות חומרים מתקדמים ותכניות קירור. Single-crystal ניקל מבוסס Superalloys, מרכבות קרמיקה (CMCs), וציפוי מחסום תרמי מאפשרים להבים טורבינות לעמוד בטמפרטורות קיצוניות. מקפיאות של מנועי קירור פנימיים משתמשים בדחיסה של האוויר כדי לשמור על טמפרטורות מתכת מתחת לנקודת ההיתוך.

השפעה על תכנון מטוסים ותפעול

אימוץ של מנועי עקיפה יש עיצוב מטוסים בצורת מחדש בכמה דרכים.ראשון, הקוטר הגדול יותר מאלץ את המנוע להיות רכוב קדימה על הזרוע כדי לשמור על טיהור קרקע, אשר גם משנה את מרכז הכובד ומשפיע על עומסים מבניים.שני, המשקל המוגבר של המנוע (בשל מאוורר גדול יותר ותא) חייב להיות מוקרן על ידי חומרים אוויריים קלים יותר, כגון פחמן-Frecrecercercercercercerca- 300) בשימוש יותר של העיר (Northerco-Ferco-Ferco-Ferco-Ferco-Ferco-160) יותר, 000) יותר, 000-Ferco-Fercotercoerco-Fercotercoercotercotercotercotercotertertertercotercoterton-Ferco-F) יותר, 000) יותר, 000) יכול יותר, 000 $, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000

באופן מעשי, מנועי עקיפה מאפשרים לחברות תעופה להפחית את עלויות הדלק, אשר בדרך כלל מהווים 25-35% מהוצאות התפעול.יש לכך השפעה ישירה על מחירי הכרטיסים ועל רווחיות המסלול.יתר על כן, טביעת הרגל הנמוכה (הן חשות רעש ו-EPNL, רמת רעש נתפסת יעילה) מאפשרת למטוסים לפעול בשדות תעופה עם דליפות רעש קפדניות, כגון לונדון הית'רו או ג'ון ויין.

דוגמאות אמיתיות ונתוני ביצועים

כללי אלקטריק GE90 ו- GE9X

GE90, שהכריח את בואינג 777-300ER, היה אחד המנועים הראשונים להשיג יחס עקף מעל 9:1 וקוטר מאוורר מעל 3.2 מ'.יש לו TSFC נמוך בערך 15% מה- PW4000 מוקדם יותר באותו מטוס.היורש GE9X, עם מאוורר של 3.4 מ"מ ויחס עקף של 10:1, הוא לטעון שיפור נוסף של 10% בשריפה מעל ה- GE90, בחלקהשימוש C60 גבוה יותר (או 1:1), ו- 1.

רולס רויס טרנט XWB

Trent XWB, בלעדית ל- Airbus A350, יש יחס עקף סביב 9.6:1 ו- TSFC של כ- 0.55 lb / (lbfh) בשיוט.זה כולל ארכיטקטורת שלושה-שחפים (כמו עיצוב כפול של GE 340), אשר חלק טוענים מספק גמישות טובה יותר התאמת דחיסות ומהירויות טורבינות.ה המנוע הוכיח אמינות יוצאת דופן ותורמים ליתרונות של A350 $.

שם הסרטון: Whitney PW1000G Geared Turbofan

משפחת PW1000G (הידועה גם בשם PurePower) מעצימה את Airbus A220 ו- A320neo, בין היתר, זהו הטורפן הראשון שהוצב באופן נרחב, עם יחס עקף של 12:1 בגרסאות הגדולות ביותר.תיבת הילוכים מפחיתה מהירות המעריצים לכ-60% ממהירות ה- LP.זה תוצאה של ירידה של 16% בדלק והפחתה של 50% ברעש בהשוואה ל-FG מוקדם יותר, כמו מנועים מתקדמים.

לקבלת מידע סמכותי על ביצועי מנוע, הקוראים יכולים להתייעץ עם ה-FLT:0) ,EASA סוג תעודת נתונים גיליון 1 או FLT:2NASA Air Systems CapabilitiesFLT 3 דף עבור רעש ומזהמים.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

שריפת דלק ישירות מתאמת עם פליטות פחמן CO2. מנוע גבוה עקף 20% פחות דלק עבור קמילמטר נוסעים מפחית את טביעת הרגל פחמן של החברה באותו שיעור.זה קריטי כמו תעופה עומד לחץ להשיג פליטות אפס נטו עד 2050.בנוסף, מנועי high-by-by-by לייצר תחמוצת חנקן נמוכה יותר (NOx) הודות לדלקת ריאות מתקדמת (למשל, פיראטיות, , טרה-סולנית, , טרה-סולנית, ⁇ , , ⁇ , היא גם ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מבחינה כלכלית, חיסכון הדלק לכל מטוס במשך 20 שנה יכול להיות עשרות מיליוני דולרים.עבור צי גדול, זה סכומים של מאות מיליוני דולרים. Airlines יכול להעביר כמה חיסכון לנוסעים, אבל מנועי עקיפה גבוהים גם מאפשרים לחברות תעופה לפעול באופן רווחי (למשל, טיסות ארוכות טווח ארוך טווח) מחיר הרכישה הראשוני הגבוה יותר של מנועי זה הוא מוקרן על פני חייהם, ואמינות (עם יותר זמן קצר) הופך את עלויותיהם לטווח הארוך).

פיתוחים וחדשנות עתידיים

המרדף אחר יחסי עקף גבוהים יותר ממשיך, אבל מהנדסים מתקרבים לגבולות מעשיים: מעריץ גדול יותר מ -3.6 מ' הופך כבד מדי ויוצר אתגרים של התקנה.הגבול הבא עשוי להיות פתוח-רוטור (מאוורר בלתי מרוסן) מנועים, שאין להם נולאים ויכולים להשיג BPR של 20:1 או יותר.FLT:0 כללי חשמל / נאס"א פתוח קונספט LTFal, 1 עד 15% אחר, אך ימשיך להפיץ בעיות דלק.

מעבר לטרפוחיות, הנעה היברידית חשמלית וחשמלית מלאה נחקרת עבור מסלולים קצרים-האולים, בעוד סוללות עדיין לא יכולות להתאים את צפיפות האנרגיה של דלק סילון, מערכת היברידית יכולה להשתמש טורבינת גז כדי להניע גנרטור שמעצמות אוהדים חשמליים, ומאפשרת ליבת לפעול בנקודה היעילה ביותר שלה ללא קשר לדרישה.

עבור לטווח הקרוב (ב-15 השנים הקרובות), שיפורים מצטברים - גבוה יותר OPR, חומרים טובים יותר, ציפויים מתקדמים, בקרת טיהור טיפ פעיל ואופטימיזציה של תאומים דיגיטליים - סביר להניח ייכנעו 1–2% בשנה ברווחים של יעילות דלק.הטרפוטן הסגניתוב-על-ידי-ידי מעלה תישאר מנוע התעופה המסחרי הדומיננטי עד 2040 לפחות, אך האבולוציה שלו רחוקה מאוד מלהיות שלם.

מסקנה

מנועי סילון יחסית גבוהים יחסית מייצגים את אחד האופטימיזציה המוצלחים ביותר בהיסטוריה של התחבורה.על ידי העברת כמויות עצומות של אוויר במהירות בינונית ולא מטוס קטן במהירות גבוהה, הם להשיג יעילות propulsive כי יש קיצוץ צריכת הדלק על ידי יותר משליש בהשוואה עיצובים קודמים. בשילוב עם התקדמות יעילה תרמית, חומרים, ואירודינמיקה, מנועים אלה אפשרו לטווח ארוך, נמוך, ובסיס איטי יותר, אפילו יותר, על ידי ציוד תחבורה גמיש, ועוד, כמו גם על ידי ציוד תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי ציוד תחבורה, ועוד, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי ציוד תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי אופניים, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי אופניים, כמו גם על ידי חשמלאי גבוה יותר ויותר, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על ידי תחבורה, כמו גם על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, על ידי תחבורה גבוהה יותר ויותר, כמו גם על