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.

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

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

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.

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 способны вырабатывать большую мощность, чем они используют в первом контуре. Это происходит из-за ограничения по температуре газов 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 взлёте.

Британская двигателе­строи­тель­ная компания «Роллс-Ройс» одной из первых применила это явление в турбо­реак­тив­ном двигателе «Conway», разработанном в начале 1950-х годов. 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 («Rolls-Royce Sprey») получили широкое распространение.

Если двигатель, к примеру, 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 от скорости реактивной струи линейно, а энергия квадратично. Чем меньше скорость воздуха, тем больше КПД.

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

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

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

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]