На переднем крае технологий реактивных двигателей

Хотя Коннектикут не может быть известен как рассадник производства, правда в том, что в этом штате находятся некоторые из крупнейших игроков отрасли, в том числе Kaman, Praxair, Sikorsky, Gerber Scientific и многие другие.

Одна из этих компаний - Pratt & Whitney - недавно представила новаторское семейство реактивных двигателей.

Ной Вебстер, автор словарей Вебстера и сам бывший житель Коннектикута, назвал этот район экономным и промышленным. Возможно, неудивительно, что эти характеристики также олицетворяют производство нового семейства реактивных двигателей Pratt & Whitney Pure Power. Эта инновационная разработка обошлась P&W более чем в 10 миллиардов долларов, и на ее разработку ушло более 30 лет. К счастью, это обязательство скоро окупится.

PurePower PW1000G: на 16% меньше топлива и на 75% тише

Двигатель PurePower PW1000G - это именно то, что заказывала постоянно ограниченная авиационная отрасль. Он работает чище, компактнее и тише, чем все предыдущие модели. Начнем с того, что его сжигание топлива на 16 процентов меньше, чем у любого другого двигателя на рынке, а с учетом того, что в настоящее время реактивное топливо составляет около 3 долларов за галлон, экономия составляет почти 1,2 миллиона долларов на самолет в год.

В нем также используется конструкция камеры сгорания, которая обеспечивает выбросы на 50% ниже, чем стандарты выбросов CAEP / 6, что является самым жестким стандартом в отрасли. И если вы похожи на меня и живете под траекториями полета крупных аэропортов, то снижение уровня шума от земли на 75%, безусловно, будет подарком.

PurePower основан на конструкции турбовентиляторного двигателя с редуктором, что не является новой концепцией. Однако до сих пор никому не удавалось построить достаточно большой самолет, который отвечал бы требованиям коммерческой авиалинии к высокой тяге. А благодаря легендарной надежности двигателей P&W он также не страдает проблемами надежности, характерными для многих ранее разработанных турбовентиляторных двигателей с редуктором.

На данный момент новая конструкция P&W может обеспечить тягу до 40 000 фунтов. Это позволяет двигателям PurePower охватить весь рынок узкофюзеляжных самолетов. Гарантированный успех этого двигателя, несомненно, приведет к его расширению на рынок широкофюзеляжных автомобилей. Поскольку проектные разработки для этого приложения уже существуют, это лишь вопрос времени, когда авиастроители нажмут на спусковой крючок.

Конечно, многие технические детали являются собственностью компании. Фактически, секретность, окружающая двигатель, настолько плотная, что вы ожидаете увидеть курящего сигарету человека из Секретных материалов, стоящего на заднем плане на пресс-конференции. Даже мои знакомые в Ист-Хартфорде молчат, будучи сенатором перед большим жюри. Однако информации достаточно, чтобы произвести впечатление на самого взыскательного редуктора.

Для непосвященных турбовентилятор с редуктором - это, как следует из названия, турбовентиляторный двигатель с зубчатой ​​передачей. В случае PurePower привод позволяет главному вентилятору вращаться на 30 процентов медленнее, чем у обычных турбовентиляторных двигателей. До сих пор зубчатая передача была причиной, по которой дизайн не получил широкого распространения. Это препятствие было устранено благодаря разработке компанией P&W высоконадежной и легкой коробки передач, которая, как утверждается, оснащена современной системой смазки - основной причиной ее надежности и производительности. Тем не менее, зубчатая передача - лишь одна из уловок P&W. Главный вентилятор большего размера с меньшей скоростью означает, что компрессор низкого давления (LPC) работает на более высоких скоростях, требуя меньшего количества ступеней. Для турбовентиляторных двигателей обычно требуется шесть или семь ступеней LPC; PurePower использует только три. Это сокращение на 1500 лезвий. Более высокая скорость вращения также означает, что воздух, поступающий в компрессор высокого давления (HPC), движется под еще большим давлением. Восемь ступеней HPC также намного меньше, чем обычно в стандартном ТРДД.

Для HPC инновации правят днем. В системе используется меньше ступеней, состоящих из роторов с интегрированными лопатками или IBR, а не из отдельных лопаток и дисков компрессора. Также известный как блиски, это цельный ротор с диском и лопастями, объединенными в единую конструкцию. В камере сгорания также используется система плавучих стенок внутри кольцевой камеры сгорания. Эта технология уже применялась в двигателях P&W, используемых в F-22 Raptor: она состоит из серии теплоизолированных панелей, изготовленных из стойкого к окислению материала с высоким содержанием кобальта. Со стороны турбины есть еще большие преимущества. Для турбины низкого давления (LPT) требуется всего три ступени, в отличие от девяти, которые требовались в более ранних конструкциях P&W. Это на 3500 лопастей вентилятора меньше.

PurePower Top Standard Turbo Fan снизу

Говоря о лопастях вентилятора, есть еще один секрет, достойный Малдера и Скалли: P&W использует новую гибридную металлическую конструкцию с полыми лопастями вентилятора, разработанную за железной дверью в Ист-Хартфорде. Как и следовало ожидать, способы изготовления и состав остаются в секрете.

Полые лопасти вентилятора являются отличительной чертой P&W - инновационная конструкция снижает вес лопастей, сохраняя при этом ту же прочность, что и более тяжелые агрегаты.

Все, что известно о фирменных лопатках турбины P&W, - это то, что они состоят из суперсплавов с термобарьерными покрытиями и усовершенствованной функцией охлаждения, разработанной для F-35 Lightning. Эти особенности позволяют HPT PurePower работать быстрее и быстрее, чем что-либо другое из когда-либо разработанных. Когда я спросил друга, насколько жарко, все, что я смог получить, это пожал плечами и ответил: «Очень жарко». Хорошо, я узнаю, когда он устареет.

Лезвия PurePower HPT позаимствованы у F-35

В PurePower HPT используются лопасти, разработанные для двигателя P&W F135, установленного на F-35. Этот двигатель является мировым рекордсменом по самой горячей камере сгорания и турбине, когда-либо работавшим.

Низкие выбросы NOx этого двигателя являются неотъемлемой частью HPT и камеры сгорания; он также отвечает за снижение шума на 75 процентов.

Камера сгорания, получившая название TalonX, была разработана совместно с НАСА и основана на цикле сгорания, разработанном космическим агентством. В этой конструкции выбросы контролируются зоной гашения статора первой ступени перед лопатками высокого давления первой ступени.

Главное преимущество всех этих нововведений заключается в том, что количество движущихся частей намного меньше. Меньшее количество деталей означает меньшее количество обслуживания и больше часов в воздухе. Для авиационной отрасли рентабельность инвестиций - не проблема. Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что это совершенно новый двигатель; даже с учетом присущей авиационной отрасли пугливости, у P&W уже есть заказы на 7000 единиц от более чем 70 клиентов в более чем 30 странах.

Предвидение, целеустремленность и настойчивость Pratt & Whitney символизируют характеристики, которые сформировали американскую промышленность, и, безусловно, вернут P&W превосходство в аэрокосмической отрасли.

Чтобы быть в курсе того, что происходит в отрасли, подпишитесь на нашу рассылку новостей.