NASA зменшить газогенератори турбовентиляторних двигунів

NASA дало старт дослідницької програми HyTEC (Hybrid Thermally Efficient Core, гібридний термоефективний газогенератор), цілями якої є підвищення паливної ефективності турбовентиляторних двигунів на 5 - 10 відсотків. Як пише Flightglobal, у проекті беруть участь американські компанії GE Aviation і Honeywell, які повинні будуть до 2026 року представити робочі прототипи нових газогенераторів для двигунів.

Сучасні турбовентиляторні двигуни виконуються двоконтурними, тобто розділені на дві частини: внутрішню (газогенератор) і зовнішню. Внутрішній контур складається із зони компресорів, камери згоряння, турбіни і, іноді, сопла. Під час польоту повітря затягується і трохи стискається вентилятором, найбільшим гвинтом і найпершим по ходу польоту.

Потім частина цього повітря надходить у компресор газогенератора і стискається ще сильніше, після чого потрапляє в камеру згоряння, де змішується з паливом. Після згоряння пального розпечені гази вириваються з камери згоряння і обертають турбіну. Турбіна являє собою жаропрочний повітряний гвинт, жорстко посаджений на вал. Цим валом турбіна пов'язана з компресорами і вентилятором на вході двигуна.

Після турбіни реактивний струмінь потрапляє в сопло і спливає з нього, формуючи частину тяги двигуна. Друга частина повітря після вентилятора надходить у напрямний апарат зовнішнього контуру - вертикальні нерухомі лопатки. У цій частині повітряний потік гальмується, через що тиск у ньому підвищується. Після цього стиснене повітря відразу надходить в сопло і формує залишок тяги.

За оцінкою NASA, технічний потенціал сучасних турбовентиляторних двигунів ще не витрачений. Дослідники вважають, що зовнішній контур мотора, який у польоті формує найбільшу частину тяги, можна збільшити щонайменше на 15 відсотків за рахунок зменшення газогенератора. При цьому ступінь стиснення в зовнішньому контурі може бути збільшений на 50 відсотків. У результаті загальна ефективність двигуна може бути збільшена на 20 відсотків.

При цьому газогенератор турбовентиляторного двигуна планується наділити ще однією функцією - функцією генератора. У NASA вважають, що до 20 відсотків потужності газогенератора можна перевести в електрику. На дослідження за програмою HyTEC планується витратити 191 мільйон доларів. В рамках проекту розробникам необхідно буде не тільки зменшити газогенератор, а й знайти нові термостійкі матеріали.

У 2017 році GE Aviation оприлюднила деякі дані про перспективну гібридну силову установку, яку вона розробляє з 2015 року. Енергетична потужність нової установки, окремі елементи якої вже успішно проходять випробування, становить один мегават. Новою розробкою вже зацікавилися кілька авіавиробників.

Основу гібридної установки становить модифікований турбовентиляторний двигун F110, енергія з газогенератора якого знімається пневматично в два етапи. На першому етапі відбирається надлишковий тиск із зони турбіни високого тиску. Газ надходить у генератор і розкручує його. На цьому етапі відбирається потужність становить 250 кіловат. Потім надлишковий тиск відбирається із зони турбіни низького тиску. Тут потужність становить вже 750 кіловат.