Luwih Cepet, Luwih Tenang, Luwih resik - Mesin Pesawat Anyar

Pranyata manawa kanggo ngganti akeh ing penerbangan, sampeyan ora perlu golek baling-baling anyar, desain futuristik utawa bahan ruang angkasa. Iku cukup kanggo nggunakake transmisi mechanical relatif prasaja ...

Iki minangka salah sawijining inovasi paling penting ing taun-taun pungkasan. Motor turbofan geared (GTF) ngidini kompresor lan penggemar bisa muter kanthi kecepatan sing beda. Gear drive penggemar muter karo poros penggemar nanging misahake motor penggemar saka kompresor tekanan rendah lan turbin. Penggemar muter kanthi kacepetan sing luwih alon, dene kompresor lan turbin tekanan rendah beroperasi kanthi kecepatan sing luwih dhuwur. Saben modul engine bisa operate ing efficiency paling luweh. Sawise 20 taun R&D lan R&D mbuwang udakara $ 1000 milyar, kulawarga turbofan Pratt & Whitney PurePower PW2016G wis operasional sawetara taun kepungkur lan wis dikenalake ing pesawat komersial wiwit taun XNUMX.

Mesin turbofan modern ngasilake dorongan kanthi rong cara. Pisanan, kompresor lan ruang pembakaran dumunung ing inti. Ing ngarep ana penggemar kang, mimpin dening inti, ngarahake online liwat kamar bypass watara inti motor. Rasio bypass yaiku rasio jumlah udara sing ngliwati inti karo jumlah udara sing liwat. Umumé, rasio bypass sing luwih dhuwur tegese mesin sing luwih tenang, luwih efisien lan luwih kuat. Mesin turbofan konvensional duwe rasio bypass 9 nganti 1. Mesin Pratt PurePower GTF duwe rasio bypass 12 nganti 1.

Kanggo nambah rasio bypass, pabrikan motor kudu nambah dawa bilah kipas. Nanging, nalika elongated, kacepetan rotasi sing dipikolehi ing mburi agul-agul bakal dadi dhuwur sing getaran sing ora dikarepake bakal kelakon. Sampeyan perlu agul-agul penggemar kanggo alon mudhun, lan sing apa gearbox kanggo. Mesin kasebut bisa nganti 16 persen, miturut Pratt & Whitney. ekonomi bahan bakar gedhe lan 50 persen. kurang emisi exhaust lan 75 persen. sepi. Bubar, SWISS lan Air Baltic ngumumake yen mesin jet GTF C-series nggunakake bahan bakar luwih murah tinimbang sing dijanjikake pabrikan.

Mesin PW1100G-JM ing jalur produksi

Majalah TIME dijenengi mesin PW1000G salah siji saka 50 panemuan paling penting ing 2011 lan salah siji saka enem paling pepanggihan lingkungan loropaken, minangka Pratt & Whitney PurePower dirancang kanggo dadi luwih resik, sepi, luwih kuat lan nggunakake bahan bakar kurang saka mesin jet ana. Ing taun 2016, Richard Anderson, presiden Delta Air Lines, nyebat mesin kasebut "inovasi sejati pisanan" wiwit Dreamliner Boeing ngrevolusi konstruksi komposit.

Ngirit lan nyuda emisi

Sektor penerbangan komersial ngetokake luwih saka 700 yuta ton karbon dioksida saben taun. Sanajan mung udakara 2 persen. emisi karbon dioksida global, ana bukti yen gas omah kaca ing bahan bakar jet duweni pengaruh sing luwih gedhe ing atmosfer amarga dibebasake ing papan sing luwih dhuwur.

Produsen mesin utama ngupaya ngirit bahan bakar lan nyuda emisi. Saingan Pratt CFM International bubar ngenalake mesin canggih dhewe sing diarani LEAP, sing ujare pejabat perusahaan menehi asil sing padha karo turbofan geared kanthi biaya solusi liyane. CFM nyatakake yen ing arsitektur turbofan tradisional, keuntungan sing padha bisa digayuh tanpa bobot tambahan lan seret powertrain. LEAP nggunakake bahan komposit sing entheng lan bilah kipas serat karbon kanggo entuk dandan efisiensi energi sing dikandhakake perusahaan bisa dibandhingake karo mesin Pratt & Whitney.

Nganti saiki, pesenan mesin Airbus kanggo A320neo kira-kira dipérang rata antarane CFM lan Pratt & Whitney. Sayange kanggo perusahaan terakhir, motor PurePower nyebabake masalah kanggo pangguna. Sing pisanan muncul ing taun iki, nalika pendinginan mesin GTF sing ora rata dicathet ing Qatar Airways Airbus A320neo. Pendinginan sing ora rata bisa nyebabake deformasi lan gesekan bagean, lan ing wektu sing padha nambah wektu antarane penerbangan. Akibaté, maskapai kasebut nyimpulake manawa mesin kasebut ora nyukupi syarat operasional. Ora suwe, panguwasa penerbangan India nundha penerbangan 11 pesawat Airbus A320neo sing didhukung dening mesin PurePower GTF. Miturut Economic Times, keputusan kasebut sawise pesawat bertenaga Airbus GTF ngalami telung kegagalan mesin sajrone rong minggu. Pratt & Whitney downplays kangelan iki, ngandika iku gampang kanggo ngatasi.

penggemar elektronik Airbus

Raksasa liyane ing bidang mesin pesawat, Rolls-Royce, ngembangake Power Gearbox dhewe, sing ing taun 2025 bakal nyuda konsumsi bahan bakar ing turbofan gedhe nganti 25%. dibandhingake karo model lawas saka sawetara engine Trent kondhang. Iki, mesthi, tegese kompetisi desain Pratt & Whitney anyar.

Inggris uga mikir babagan jinis inovasi liyane. Sajrone Singapore Airshow anyar, Rolls-Royce ngluncurake IntelligentEngine Initiative, sing tujuane ngembangake mesin pesawat cerdas sing luwih aman lan luwih efisien liwat kemampuan kanggo komunikasi karo saben liyane lan liwat jaringan dhukungan. Kanthi nyedhiyakake komunikasi rong arah sing terus-terusan karo mesin lan bagean ekosistem layanan liyane, mesin bakal bisa ngatasi masalah sadurunge kedadeyan lan sinau babagan carane nambah kinerja. Dheweke uga bakal sinau saka sejarah pakaryane lan mesin liyane, lan umume dheweke kudu ndandani awake dhewe nalika lelungan.

Drive mbutuhake baterei sing luwih apik

Visi penerbangan Komisi Eropa kanggo 2050 njaluk nyuda emisi CO.₂ kanthi 75 persen, nitrogen oksida kanthi 90 persen. lan gangguan kanthi 65 persen. Dheweke ora bisa digayuh kanthi teknologi sing wis ana. Sistem propulsi listrik lan hibrida-listrik saiki katon minangka salah sawijining teknologi sing paling njanjeni kanggo ngrampungake tantangan kasebut.

Ana pesawat cahya listrik rong kursi ing pasar. Kendaraan hibrida listrik papat kursi ana ing cakrawala. NASA prédhiksi manawa ing awal taun 20-an, jinis pesawat jarak cendhak sangang kursi iki bakal nggawa layanan penerbangan bali menyang komunitas sing luwih cilik. Ing Eropa lan AS, para ilmuwan percaya yen ing taun 2030 bisa nggawe pesawat hibrida listrik kanthi kapasitas nganti 100 kursi. Nanging, kemajuan sing signifikan bakal dibutuhake ing babagan panyimpenan energi.

Saiki, Kapadhetan energi baterei mung ora cukup. Nanging, kabeh iki bisa diganti. Pimpinan Tesla Elon Musk ujar manawa baterei bisa ngasilake 400 watt-jam saben kilogram, lan rasio daya sel kanggo bobot total yaiku 0,7-0,8, pesawat transcontinental listrik bakal dadi "alternatif sing angel." Ngelingi yen baterei lithium-ion bisa entuk kapadhetan energi 113 Wh/kg ing taun 1994, 202 Wh/kg ing taun 2004, lan saiki bisa tekan udakara 300 Wh/kg, bisa dianggep yen ing dasawarsa sabanjure dheweke bakal tekan level 400 Wh/kg.

Kitty Hawk listrik loro-seater project taksi online

Airbus, Rolls-Royce lan Siemens bubar kerja sama kanggo ngembangake demonstrator mabur E-Fan X, sing bakal dadi langkah penting ing propulsi listrik hibrida pesawat komersial. Demonstrasi teknologi listrik hibrida E-Fan X samesthine bakal -Fan X bakal mabur ing 2020 sawise kampanye uji coba lemah sing ekstensif. Ing fase kapisan, BAe 146 bakal ngganti salah siji saka papat mesin kanthi motor listrik XNUMX MW. Sabanjure, direncanakake kanggo ngganti turbin kapindho kanthi motor listrik sawise nuduhake kadewasan sistem kasebut.

Airbus bakal tanggung jawab kanggo integrasi sakabèhé uga propulsi listrik hibrida lan arsitektur kontrol baterei lan integrasi karo sistem kontrol penerbangan. Rolls-Royce bakal tanggung jawab kanggo mesin turbin gas, generator XNUMX megawatt lan elektronika daya. Bebarengan karo Airbus, Rolls-Royce uga bakal ngupayakake adaptasi para penggemar menyang nacelle lan motor listrik Siemens sing ana. Siemens bakal nyedhiyakake motor listrik XNUMX MW lan pengontrol daya elektronik, uga inverter, konverter lan sistem distribusi tenaga.

Akeh pusat riset ing saindenging jagad nggarap pesawat listrik, kalebu NASA, sing nggawe X-57 Maxwell. Proyek taksi udara udhara Kitty Hawk listrik lan akeh struktur pusat gedhe, perusahaan utawa wiwitan cilik uga dikembangake.

Amarga umur rata-rata pesawat penumpang lan kargo udakara udakara 21 lan 33 taun, sanajan kabeh pesawat anyar sing diproduksi sesuk kabeh listrik, butuh rong nganti telung dekade kanggo mungkasi pesawat sing nganggo bahan bakar fosil.

Dadi ora bakal cepet. Sauntara kuwi, biofuel bisa ngenthengake lingkungan ing sektor penerbangan. Padha mbantu ngurangi emisi karbon dioksida nganti 36-85 persen. Senadyan kasunyatan manawa campuran biofuel kanggo mesin jet wis disertifikasi ing taun 2009, industri penerbangan ora cepet-cepet ngetrapake owah-owahan. Ana sawetara alangan lan tantangan teknologi sing ana gandhengane karo produksi biofuel menyang tingkat industri, nanging panyegahan utama yaiku rega - butuh sepuluh taun maneh kanggo entuk kesetaraan karo bahan bakar fosil.

Langkah menyang Future

Ing wektu sing padha, laboratorium nggarap konsep mesin pesawat sing luwih futuristik. Nganti saiki, contone, mesin plasma ora muni banget nyata, nanging ora bisa ditolak lewat karya ilmiah bakal berkembang dadi menarik lan migunani. Plasma thrusters nggunakake listrik kanggo nggawe medan elektromagnetik. Padha kompres lan excite gas, kayata udhara utawa argon, menyang plasma-panas, kandhel, negara ionized. Panaliten kasebut saiki nyebabake ide ngluncurake satelit ing luar angkasa (ion thrusters). Nanging, Berkant Goeksel saka Universitas Teknis Berlin lan timnya pengin nyelehake thruster plasma ing pesawat.

Tujuan panaliten yaiku ngembangake mesin plasma jet udara sing bisa digunakake kanggo penerbangan lepas landas lan dhuwur. Plasma jet biasane dirancang kanggo operate ing vakum utawa atmosfer tekanan kurang ing ngendi sumber gas dibutuhake. Nanging, tim Göksel nguji piranti sing bisa digunakake ing udara kanthi tekanan siji atmosfer. "Nozzles plasma kita bisa tekan kecepatan nganti 20 kilometer per detik," ujare Göckel ing seri konferensi Jurnal Fisika.

Mesin SABER ing kendaraan hipersonik ing mangsa ngarep

Kanggo miwiti, tim nguji thruster miniatur dawane 80 milimeter. Kanggo pesawat cilik, iki bakal nganti sewu apa sing dianggep tim bisa. Watesan paling gedhe, mesthi, yaiku kekurangan baterei sing entheng. Para ilmuwan uga nimbang pesawat hibrida, ing ngendi mesin plasma bakal digabung karo mesin pembakaran internal utawa roket.

Nalika kita ngomong babagan konsep mesin jet sing inovatif, aja lali SABER (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) sing dikembangake dening Reaction Engines Limited. Dikira iki bakal dadi mesin sing operasi ing atmosfer lan ing vakum, sing nganggo hidrogen cair. Ing tahap wiwitan penerbangan, oksidator bakal dadi udara saka atmosfer (kaya ing mesin jet konvensional), lan saka dhuwur 26 km (ing ngendi kapal tekan kacepetan 5 yuta taun) - oksigen cair. Sawise ngalih menyang mode roket, bakal tekan kecepatan nganti 25 Mach.

HorizonX, lengen investasi Boeing sing melu proyek kasebut, durung mutusake kepiye SABER bisa nggunakake, kajaba ngarepake "nggunakake teknologi revolusioner kanggo mbantu Boeing ngupayakake penerbangan supersonik."

RAMJET lan scramjet (mesin jet supersonik kanthi ruang bakar) wis suwe ana ing lambe para penggemar penerbangan kanthi kacepetan dhuwur. Saiki, dikembangake utamane kanggo tujuan militer. Nanging, kaya sing diwulangake sejarah penerbangan, apa sing bakal diuji ing tentara bakal menyang penerbangan sipil. Kabeh iku mbutuhake sabar sethitik.

Rolls Royce Intelligent Engine Video:

Rolls-Royce | Inovasi ing IntelligentEngine