5.2 Двигатели большой степени двухконтурности

По договорённости, являющейся нормой для всех современных воздушных авиалайнеров, двигатели со степенью двухконтурности равной 5 и более являются двигателями с большой степенью двухконтурности. На рисунке 5.4 представлены три вида современных двигателей, предназначенных для эксплуатации на самолёте Boeing 777: (a) двигатель фирмы Rolls-Royce «RB211», (b) двигатель фирмы Pratt & Whitney «4084» и (c) двигатель марки «GE90», разработанный фирмой General Electric.

Рисунок 5.4 (a) Rolls-Royce «884», (диаметр вентилятора на входе 2.79 м).

Рисунок 5.4 (b). Двигатель Pratt & Whitney «4084», (диаметр вентилятора на входе 2.84м).

5.4 (C). Двигатель General Electric «ge90», (диаметр вентилятора на входе 3.12м).

Двигатели фирм Rolls-Royce «RB211» и Pratt & Whitney «4084» имеют степень двухконтурности равную 6 (обратим внимание на тот факт, что двигатель «GE90», имеет степень двухконтурности равную 9). Схема двигателя фирмы Rolls-Royce заметно отличается наличием трёх концентрических валов: НД, СД (среднего давления) и ВД, по сравнению с двигателями компаний Pratt & Whitney и General Electric, которые имеют только по два вала: НД и ВД. Из западных компаний только Rolls-Royce использовала схему с тремя валами; подобная конфигурация имеет аэродинамические преимущества, особенно в скорости, но уступает по стоимости и механической сложности. Для двигателей с высокой степенью двухконтурности передний компрессор именуется как вентилятор. Это - высоко специализированная ступень компрессора, для которой относительная скорость потока в роторе является сверхзвуковой в концевой части лопасти (для современных двигателей, скорость в концевой части вентилятора может составлять более 450 м / сек) и дозвуковой около центра лопасти.

Поток в ТРДД разделён на поток внешнего контура и основной поток, последний проходит компрессор ВД и камеру сгорания. Часть двигателя, в которую поступает основной поток, называется газогенератор. В двигателе с двумя валами вентилятор находится на валу НД, который приводится во вращение турбиной НД, а газогенератор находится на валу ВД. На крейсерском режиме вентилятор и газогенератор имеют отношение давлений равное 2.5, а компрессор ВД -16, чтобы полное отношение давлений равнялось 40. У двигателей фирм Rolls-Royce основной поток воздуха сжимается в трёх отдельных каскадах. При выполнении круиза, отношение давлений в вентиляторе составляет 1.6, а в компрессорах СД и ВД чуть более 5, чтобы получить отношение, составляющее 40.

В упрощённом виде принимается, что вся мощность от турбины ВД используется, компрессором ВД. На практике же, относительно малая доля мощности отнимается топливными насосами двигателя, на производство электричества и работу гидравлической системы летательного аппарата. Подобно этому весь сжатый воздух, проходит через турбину; но некоторая его часть отбирается на герметизацию кают и удаление льда с поверхностей крыла и мотогондолы. Большая часть мощности турбины НД используется для повышения давления потока внешнего контура, и только малая доля мощности используется для повышения давления в газогенераторе.

В этом разделе не рассматриваются схемы применения двигателей с двумя валами и подпорными ступенями (сторонниками которой являются компании Pratt & Whitney и General Electric) или выделение компрессоров СД и ВД в двигателях с трёхвальной схемой (чем занимаются представители Rolls-Royce).

БИЛЕТ № 18

1. Определение эффективности, изоэнтропическая и политропическая эффективность. (11.4.1)