AEX.RU – Американская компания General Electric провела серию испытаний перспективного реактивного двигателя изменяемого цикла с адаптивной технологией (ADVENT), сообщает Lenta.ru со ссылкой на Flightglobal. Проверка полноценного прототипа силовой установки проводилась в 2014 году.
Предистория и особенности
В настоящее время изучением полученных данных занимается Исследовательская лаборатория ВВС (AFRL) США; анализ планируется завершить в феврале 2015 года.
В ходе испытаний двигатель в частности произвел несколько стабильных переходов из одного режима работы в другой. Во время таких переходов производилось переключение воздушного потока из высокого воздушного контура в низкий. При этом все параметры работы ADVENT соответствовали расчетным параметрам. Во время испытаний также была проведена проверка керамических матричных композитов, из которых изготовлены некоторые узлы ADVENT, на воздействие высоких температур.
Из керамических матричных композитов в двигателе изготовлено сопло турбины высокого давления. Во время испытаний эти элементы нагревались до температуры в 1650 градусов Цельсия. Это на несколько сотен градусов выше предельной температуры для стандартных элементов реактивных двигателей, изготовленных из различных никелевых сплавов. По итогам испытаний сопла турбины каких либо повреждений конструкции выявлено не было.
Между тем, 20 января 2015 года AFRL заключила с GE новый контракт на продолжение разработки и испытаний ADVENT. Сумма сделки составила 325 миллионов долларов. В целом программа разработки реактивного двигателя изменяемого цикла с адаптивной технологий рассчитана на десять лет и предполагает создание, в конечном итоге, адаптивных реактивных силовых установок для боевых и гражданских самолетов.
В конце 2015 года американская компания Northrop Grumman приступила к исследованиям, которые в перспективе позволят значительно снизить температуру боевых лазеров и их систем энергоснабжения, а также бортового оборудования и обычного вооружения перспективных боевых самолетов. В качестве одного из вариантов исследователи рассматривают возможность создания теплового аккумулятора. Тепло от боевых лазеров и систем подачи энергии будет накапливаться в нем, а при достижении полной емкости аккумулятора оно будет отводиться от него в рассеивающий контур.
Рассеивающий контур, помимо прочего, будет включать в себя теплоотводящие элементы в третьем контуре адаптивного двигателя, через который будет проходить воздух во время полета. По предварительной оценке, многоступенчатая система отвода тепла позволит добиться по меньшей мере неувеличения тепловой заметности боевого самолета при использовании большого количества систем — источников тепла.
Особенностью перспективного адаптивного двигателя является использование третьего (высокого) воздушного контура вдобавок к традиционному низкому (второму). При взлете и полете на максимальной скорости третий контур будет закрываться, чтобы двигатель мог поддерживать максимальный уровень тяги. При полете на крейсерской дозвуковой скорости третий воздушный контур будет открыт, что позволит несколько увеличить тягу двигателя и снизить потребление топлива.
- По предварительным данным, в целом улучшение основных параметров в ADVENT по сравнению с обычными реактивными двигателями составит 35 процентов.
- Экономичность двигателя увеличится на 25 процентов, диапазон рабочих режимов – на 30 процентов, а тяга – на 5-10 процентов.
Работы по ADVENT планировалось завершить в 2016 году, после чего GE переключится на следующий этап программы – создание двигателей AETD для американских боевых самолетов.
Разработку технологий реактивного двигателя изменяемого цикла ВВС США заказали у компании General Electric в сентябре 2012 года. Тогда сообщалось, что рабочий прототип нового двигателя AETD будет создан к 2017 году, а его установка на боевые самолеты начнется после 2020 года.
- По предварительной оценке, использование адаптивных двигателей позволит ВВС США экономить до 1,2 миллиарда галлонов топлива в год (4,5 миллиарда литров). Это чуть меньше половины ежегодного потребления топлива американскими ВВС.
Настоящее и будущее
Американские компании General Electric и Pratt & Whitney приступили к сборке первых опытных образцов адаптивных турбореактивных авиационных двигателей, которые в будущем будут устанавливаться на самые разные классы летательных аппаратов:
- транспортные самолеты,
- истребители,
- самолеты-заправщики,
- бомбардировщики.
Как пишет Aviation Week, обе силовые установки создаются в габаритных размерах турбореактивного двигателя с форсажной камерой F135, силовой установки истребителя F-35 Lightning II.
Принцип работы турбореактивных моногоконтурных двигателей
Современные турбореактивные двигатели состоят из двух частей. Одна из них — внутренний контур, состоящий из газогенератора и сопловой части. В состав газогенератора входят компрессоры, камера сгорания и турбина высокого давления. В полете воздух затягивается и немного сжимается вентилятором — самым большим и самым первым винтом по ходу полета. Затем часть этого воздуха поступает в компрессор и сжимается еще сильнее, после чего попадает в камеру сгорания, где смешивается с топливом.
- После сгорания топливной смеси газы из камеры сгорания попадают на турбину высокого давления и вращают ее, а та, в свою очередь, приводит в движение компрессор. После турбины высокого давления газы попадают на турбину низкого давления, приводящую вентилятор. После турбин газовый поток попадает в сопло и истекает из него, формируя часть тяги двигателя.
- Вторая часть двигателя — внешний контур — представляет собой направляющий аппарат, воздуховод и, в некоторых случаях, собственное кольцевое сопло.
- Во время полета часть немного сжат практически как турбовентиляторная силовая установка с большой степенью двухконтурности. В таком режиме силовая установка будет иметь несколько большую тягу и существенно меньшее потребление топлива.
По предварительной оценке, разработчиков, топливная экономичность адаптивного двигателя по сравнению с F135 будет выше на 25 процентов, диапазон рабочих режимов — на 30 процентов, а тяга — на 5-10 процентов.
Двигатели, сборкой которых занялись компании General Electric и Pratt & Whitney получили обозначение XA100 и XA101. Первые опытные образцы этих силовых установок смогут развивать тягу до 200 килоньютонов. Для сравнения, максимальная тяга двигателя F135 составляет 125 килоньютонов и 191 килоньютон в режиме форсажа.
Процесс сборки и испытания отдельных узлов перспективных двигателей должен завершиться в конце 2019 года, а с 2020 года разработчики приступят к испытаниям силовых установок в сборе.