Степень двухконтурности

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Схема турбовентиляторного двигателя

Степень двухконтурности — параметр турбореактивного двигателя, показывающий отношение расхода воздуха через внешний контур двигателя к расходу воздуха через внутренний контур. Чем больше величина этого параметра, тем больший КПД двигателя удаётся получить.

Термин «степень двухконтурности» относится к области реактивных двигателей, широко используемых в авиации. Он определяется как отношение между массовым расходом воздуха, проходящим через внешний контур двигателя к массовому расходу воздуха через внутренний контур двигателя.

Большая степень двухконтурности обеспечивает меньшую скорость реактивной струи, истекающей из сопла. Это уменьшает удельный расход топлива, но также уменьшает максимальную скорость и увеличивает вес двигателя.

Меньшая степень двухконтурности обеспечивает большую скорость реактивной струи, которая необходима для достижения высоких, обычно сверхзвуковых скоростей. Она увеличивает удельный расход топлива.

Ещё одно преимущество турбовентиляторного двигателя перед реактивными двигателями с малой степенью двухконтурности заключается в том, что холодный воздух из внешнего контура, смешиваясь с горячими газами из турбины, снижает давление на выходе из сопла. Это способствует снижению шумности двигателя[1].

Описание[править | править вики-текст]

Реактивные двигатели по большому счету способны вырабатывать большую мощность, чем они используют в первом контуре. Это происходит из-за ограничения по температуре перед турбиной, таким образом большая часть топлива просто сжигается. Тягу двигателя можно увеличить, используя форсажную камеру или водяное охлаждение турбины, но оба этих способа ведут к огромному уменьшению КПД. Тем не менее, это применялось в старых реактивных двигателях для увеличения тяги на взлете.

Британская двигателестроительная компания Роллс-Ройс одной из первых применила это явление в турбореактивном двигателе Conway, разработанном в начале 50-х годов XX века. Обычный реактивный двигатель был оснащен компрессором большего размера. Двигатель Конвэй имел довольно низкую степень двухконтурности (порядка 0.3), но экономия топлива уже была весьма ощутима, и его последователи (en:Rolls-Royce Sprey) получили широкое распространение.

Если двигатель пропускает два килограмма воздуха по внешнему контуру на каждый килограмм воздуха пропущенного по внутреннему то говорят что его степень двухконтурности равна двум (или 2:1). Большие степени двухконтурности обеспечивают больший КПД без сжигания дополнительного топлива. Суть заключена в уравнении Мещерского - тяга зависит линейно от скорости реактивной струи, а энергия квадратично. Чем меньше скорость воздуха тем больше КПД.

Таким образом, КПД может быть увеличен почти на 50%.

Турбореактивные двигатели обычно делятся на две категории: с высокой степенью двухконтурности (или турбовентиляторные) и ТРД с низкой степенью двухконтурности.

Современные двигатели всегда имеют некоторую степень двухконтурности. Она, главным образом, зависит от класса самолета. На перехватчиках она мала в силу необходимости достижения высоких скоростей. А на пассажирских самолетах она высока и напрямую сказывается на экономической эффективности.

Степени двухконтурности некоторых двигателей[править | править вики-текст]

Двигатель Самолёт Степень двухконтурности
en:Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 Конкорд 0:1
en:Snecma M88 Дассо Рафаль 0.30:1
Pratt & Whitney F100 F-16, F-15 0.34:1
General Electric F404 F/A-18, KAI T-50 Golden Eagle, F-117, X-29, X-31 0.34:1
en:Eurojet EJ200 Eurofighter Typhoon 0.4:1
РД-33 МиГ-29, Ил-102 0.49:1
АЛ-31Ф Су-27, Су-30, Chengdu J-10 0.59:1
Pratt & Whitney JT8D DC-9, MD-80, Boeing 727, Boeing 737 0.96:1
НК-32 Ту-160 1.4:1
en:Rolls-Royce Tay Gulfstream IV, Fokker 70, Fokker 100 3.1:1
SaM146 Суперджет-100 4.43:1
ПС90-А2 ТУ-204СМ 4.5:1
CF34-8/CF34-10 Embraer E-170, Embraer E-175 / Embraer E-190, Embraer E-195 5:1
CFM56 Boeing 737, Airbus A320, Airbus A340-200 и -300 5,5:1÷6,6:1
Д-18Т Ан-124, Ан-225 5.6:1
en:Pratt & Whitney PW2000 Boeing 757, C-17 Globemaster III 5.9:1
Д-436 Як-42М, Бе-200, Ан-148 6.2:1
ПД-14 МС-21-300 8.5:1
en:General Electric GEnx Boeing 787 8.5:1
en:Rolls-Royce Trent 900 Airbus A380 8.7:1
CFM LEAP-1B Boeing 737 MAX 9:1
General Electric GE90 Boeing 777 9:1
en:Rolls-Royce Trent XWB A350 9.3:1
en:Rolls-Royce Trent 1000 Boeing 787 11:1
PW1100G Airbus A320neo 12:1
en:Rolls-Royce RB3025 Boeing 777x 12:1

Примечания[править | править вики-текст]