Níos tapúla, níos ciúine, níos glaine - Inneall Aerárthaí Nua

Tharlaíonn sé go raibh d'fhonn a athrú go leor san eitlíocht, ní gá duit a chuardach le haghaidh lián nua, dearaí futuristic nó ábhair spáis. Is leor tarchur meicniúil réasúnta simplí a úsáid ...

Tá sé seo ar cheann de na nuálaíochtaí is tábhachtaí le blianta beaga anuas. Ligeann mótair turbofan giaráilte (GTF) don chomhbhrúiteoir agus don lucht leanúna rothlú ar luasanna éagsúla. Rothlaíonn an giar tiomána lucht leanúna leis an seafta lucht leanúna ach scarann ​​sé an mótar lucht leanúna ón gcomhbhrúiteoir agus an tuirbín ísealbhrú. Rothlaíonn an lucht leanúna ag luas níos moille, agus oibríonn an comhbhrúiteoir agus an tuirbín brú íseal ag luas níos airde. Is féidir le gach modúl inneall oibriú ag an éifeachtacht is fearr. Tar éis 20 bliain de chaiteachas T&F agus T&F de thart ar $1000 billiún, bhí an teaghlach turbofan Pratt & Whitney PurePower PW2016G ag feidhmiú cúpla bliain ó shin agus tugadh isteach go mór é in aerárthaí tráchtála ó XNUMX i leith.

Gineann innill turbofan nua-aimseartha sá ar dhá bhealach. Ar dtús, tá na comhbhrúiteoirí agus an seomra dócháin suite ina chroílár. Ag an tosach tá gaothrán a threoraíonn aer tríd na seomraí seachbhóthar timpeall chroílár an mhótair, tiomáinte ag an gcroí. Is é an cóimheas seachbhóthar an cóimheas idir an méid aeir a théann tríd an gcroí agus an méid aeir a théann tríd. Go ginearálta, ciallaíonn seachbhóthar níos airde innill níos ciúine, níos éifeachtaí agus níos cumhachtaí. Tá cóimheas seachbhóthar idir 9 agus 1 ag innill turbofan traidisiúnta. Tá cóimheas seachbhóthar idir 12 agus 1 ag innill Pratt PurePower GTF.

Chun an cóimheas seachbhóthar a mhéadú, ní mór do mhonaróirí mótair fad na lanna lucht leanúna a mhéadú. Mar sin féin, nuair a bheidh sé fadaithe, beidh na luasanna rothlacha a fhaightear ag deireadh an lann chomh hard go dtarlóidh creathadh nach dteastaíonn. Teastaíonn lanna lucht leanúna chun moilliú a dhéanamh, agus is chuige sin atá an giarbhosca. Is féidir le hinneall den sórt sin a bheith chomh hard le 16 faoin gcéad, de réir Pratt & Whitney. barainneacht breosla iontach agus 50 faoin gcéad. níos lú astuithe sceite agus tá sé 75 faoin gcéad. ciúin. Le déanaí, d'fhógair SWISS agus Air Baltic go n-ídíonn a gcuid scairdinnill GTF C-sraith níos lú breosla ná mar a gheallann an monaróir.

Inneall PW1100G-JM ar an líne táirgeachta

D'ainmnigh iris TIME an t-inneall PW1000G ar cheann de na 50 aireagán is tábhachtaí de 2011 agus ar cheann de na sé aireagán is neamhdhíobhálaí don chomhshaol, toisc go bhfuil Pratt & Whitney PurePower deartha chun a bheith níos glaine, níos ciúine, níos cumhachtaí agus níos lú breosla a úsáid ná na hinnill scaird atá ann cheana féin. In 2016, d'iarr Richard Anderson, a bhí ina uachtarán ar Delta Air Lines ag an am, an t-inneall "an chéad nuálaíocht fíor" ó rinne Dreamliner Boeing réabhlóidiú ar thógáil ilchodach.

Coigilteas agus laghdú astuithe

Astaíonn an earnáil eitlíochta tráchtála níos mó ná 700 milliún tonna de dhé-ocsaíd charbóin in aghaidh na bliana. Cé go bhfuil sé ach thart ar 2 faoin gcéad. astaíochtaí dé-ocsaíde carbóin domhanda, tá fianaise ann go mbíonn tionchar níos mó ag gáis cheaptha teasa i scairdbhreosla ar an atmaisféar de réir mar a scaoiltear amach iad ag airde níos airde.

Tá mór-mhonaróirí inneall ag féachaint le breosla a shábháil agus astuithe a laghdú. Thug Pratt rival CFM International isteach le déanaí a ard-inneall féin ar a dtugtar an LEAP, a deir oifigigh na cuideachta a sheachadann torthaí cosúil le turbofan dírithe ar chostas réitigh eile. Maíonn CFM gur féidir na buntáistí céanna a bhaint amach in ailtireacht thraidisiúnta turbofan gan an meáchan agus an tarraingt breise a bhaineann leis an traein cumhachta. Úsáideann LEAP ábhair chomhchodacha éadroma agus lanna lucht leanúna snáithíní carbóin chun feabhsuithe éifeachtúlachta fuinnimh a bhaint amach a deir an chuideachta atá inchomparáide leo siúd a baineadh amach le hinneall Pratt & Whitney.

Go dtí seo, tá orduithe le haghaidh innill Airbus don A320neo roinnte go garbh idir CFM agus Pratt & Whitney. Ar an drochuair don chuideachta dheireanach, tá mótair PurePower ag cruthú fadhbanna d'úsáideoirí. Bhí an chéad cheann le feiceáil i mbliana, nuair a taifeadadh fuarú míchothrom na n-innill GTF sa Qatar Airways Airbus A320neo. Is féidir le fuarú míchothrom a bheith mar thoradh ar dhífhoirmiú agus cuimilte páirteanna, agus ag an am céanna an t-am idir eitiltí a mhéadú. Mar thoradh air sin, chinn an aerlíne nár chomhlíon na hinnill ceanglais oibríochtúla. Go gairid ina dhiaidh sin, chuir na húdaráis eitlíochta Indiach eitiltí 11 aerárthach Airbus A320neo faoi thiomáint ag innill PurePower GTF ar fionraí. De réir an Economic Times, tháinig an cinneadh tar éis d’aerárthaí faoi thiomáint Airbus GTF trí theip innill a fhulaingt thar dhá sheachtain. Déanann Pratt & Whitney na deacrachtaí seo a mhaolú, ag rá go bhfuil siad éasca a shárú.

Airbus leantóir leictreonach

Tá fathach eile i réimse na n-inneall aerárthach, Rolls-Royce, ag forbairt a Gharbhosca Cumhachta féin, rud a laghdóidh ídiú breosla i turbofans móra 2025% faoi 25. i gcomparáid le samhlacha níos sine den raon inneall Trent atá ar eolas go maith. Ciallaíonn sé seo, ar ndóigh, comórtas dearaidh nua Pratt & Whitney.

Tá na Breataine ag smaoineamh freisin ar chineálacha eile nuálaíochta. Le linn Aersheó Singeapór le déanaí, sheol Rolls-Royce an Tionscnamh IntelligentEngine, a bhfuil sé mar aidhm aige innill aerárthaigh Chliste a fhorbairt atá níos sábháilte agus níos éifeachtaí tríd an gcumas cumarsáid a dhéanamh lena chéile agus trí líonra tacaíochta. Trí chumarsáid leanúnach dhá bhealach a sholáthar leis an inneall agus le codanna eile den éiceachóras seirbhíse, beidh an t-inneall in ann fadhbanna a réiteach sula dtarlóidh siad agus foghlaim conas feidhmíocht a fheabhsú. Bheadh ​​​​siad ag foghlaim freisin ó stair a gcuid oibre agus innill eile, agus tríd is tríd bheadh ​​orthu fiú iad féin a dheisiú ar an dul.

Teastaíonn cadhnraí níos fearr le tiomáint

Éilíonn fís eitlíochta an Choimisiúin Eorpaigh do 2050 go laghdófar astuithe CO.₂ faoi ​​75 faoin gcéad, ocsaídí nítrigine faoi 90 faoin gcéad. agus torann faoi 65 faoin gcéad. Ní féidir iad a bhaint amach le teicneolaíochtaí atá ann cheana féin. Feictear faoi láthair go bhfuil córais tiomána leictreacha agus hibrideacha-leictreacha ar cheann de na teicneolaíochtaí is mó a bhfuil gealladh fúthu chun aghaidh a thabhairt ar na dúshláin seo.

Tá aerárthaí solais leictreacha dhá shuíochán ar an margadh. Tá feithiclí hibrideacha-leictreacha ceithre shuíochán ar na spéire. Tá NASA ag tuar go dtabharfaidh aerlíne den chineál seo gearrthurais naoi suíochán go luath sna 20idí seirbhísí eitlíochta ar ais chuig pobail níos lú. San Eoraip agus sna Stáit Aontaithe araon, creideann eolaithe go bhfuil sé indéanta faoi 2030 aerárthach hibrideach-leictreacha a thógáil le cumas suas le 100 suíochán. Mar sin féin, beidh gá le dul chun cinn suntasach i réimse na stórála fuinnimh.

Faoi láthair, ní leor dlús fuinnimh na gcadhnraí. Mar sin féin, d'fhéadfadh sé seo go léir a athrú. Dúirt boss Tesla, Elon Musk, a luaithe a bheidh na cadhnraí in ann 400 vata-uair an chloig in aghaidh an chileagraim a tháirgeadh, agus gurb é an cóimheas idir an chumhacht cille agus an meáchan iomlán ná 0,7-0,8, go dtiocfaidh an t-aerlínéar tras-roinne leictreach ina "rogha deacair." Ag cur san áireamh go raibh cadhnraí litiam-ian in ann dlús fuinnimh de 113 Wh/kg a bhaint amach i 1994, 202 Wh/kg in 2004, agus go bhfuil siad in ann timpeall 300 Wh/kg a bhaint amach anois, is féidir glacadh leis go mbeidh siad in ann timpeall 400 Wh/kg a bhaint amach sna deich mbliana atá romhainn. shroichfidh sé an leibhéal XNUMX Wh/kg.

Tionscadal tacsaí aeir leictreach dhá shuíochán Kitty Hawk

Chuaigh Airbus, Rolls-Royce agus Siemens i gcomhpháirtíocht le déanaí chun an taispeántóir eitilte E-Fan X a fhorbairt, a bheidh ina chéim shuntasach chun cinn i dtiomáint hibrideach-leictreachais aerárthach tráchtála. Táthar ag súil go mbeidh taispeántas teicneolaíochta leictreach hibrideach E-Fan X -Fan X eitilt i 2020 tar éis feachtas tástála talún fairsing. Sa chéad chéim, cuirfear mótar leictreach 146 MW in ionad an BAe XNUMX ar cheann de na ceithre inneall. Ina dhiaidh sin, tá sé beartaithe an dara tuirbín a athsholáthar le mótar leictreach tar éis aibíocht an chórais a léiriú.

Beidh Airbus freagrach as an gcomhtháthú foriomlán chomh maith leis an ailtireacht hibrideach tiomána leictreach agus rialaithe ceallraí agus as a chomhtháthú le córais rialaithe eitilte. Beidh Rolls-Royce freagrach as an inneall tuirbín gáis, gineadóir XNUMX-megawatt agus leictreonaic cumhachta. In éineacht le Airbus, oibreoidh Rolls-Royce freisin ar an lucht leanúna a oiriúnú don mhótar leictreach Siemens nacelle agus leictreach. Soláthróidh Siemens mótair leictreacha XNUMX MW agus rialtóir cumhachta leictreonach, chomh maith le inverter, tiontaire agus córas dáileacháin cumhachta.

Tá go leor ionaid taighde ar fud an domhain ag obair ar aerárthaí leictreacha, lena n-áirítear NASA, atá ag tógáil an X-57 Maxwell. Tá tionscadal tacsaí aeir dhá shuíochán leictreach Kitty Hawk agus go leor struchtúir eile d’ionaid mhóra, cuideachtaí nó gnólachtaí nuathionscanta beaga á bhforbairt freisin.

Ós rud é go bhfuil saolré meánach aerárthach paisinéirí agus lasta thart ar 21 agus 33 bliain, faoi seach, fiú má tá gach aerárthach nua a tháirgtear amárach uile-leictreach, thógfadh sé dhá nó trí scór bliain deireadh a chur le haerárthaí breosla iontaise.

Mar sin ní oibreoidh sé go tapa. Idir an dá linn, is féidir le bithbhreoslaí an comhshaol san earnáil eitlíochta a éadromú. Cuidíonn siad le hastuithe dé-ocsaíd charbóin a laghdú 36-85 faoin gcéad. In ainneoin gur deimhníodh cumaisc bhithbhreosla d’innill scaird siar in 2009, níl aon deifir ar an tionscal eitlíochta athruithe a chur i bhfeidhm. Is beag constaicí agus dúshláin teicneolaíochta a bhaineann le táirgeadh bithbhreosla a thabhairt go leibhéil thionsclaíocha, ach is é an príomh-bhac ná praghais – tógann sé deich mbliana eile paireacht a bhaint amach le breoslaí iontaise.

Céim amach sa todhchaí

Ag an am céanna, tá na saotharlanna ag obair ar choincheapa inneall aerárthaigh atá beagán níos futuristic. Go dtí seo, mar shampla, ní fhuaimeann inneall plasma an-réadúil, ach ní féidir a chur as an áireamh go bhforbróidh saothair eolaíocha ina rud suimiúil agus úsáideach. Úsáideann thrusters plasma leictreachas chun réimsí leictreamaighnéadacha a chruthú. Déanann siad gás, amhail aer nó argón, a chomhbhrú agus a ghríosadh isteach i bplasma – staid the, dlúth, ianaithe. Tá a gcuid taighde anois mar thoradh ar an smaoineamh satailítí a sheoladh sa spás amuigh (thrusters ian). Mar sin féin, tá Berkant Goeksel ó Ollscoil Theicniúil Bheirlín agus a fhoireann ag iarraidh thrusters plasma a chur ar eitleáin.

Is é aidhm an taighde inneall plasma scaird-aer a fhorbairt a d’fhéadfaí a úsáid le haghaidh eitiltí éirí de thalamh agus ard-airde araon. De ghnáth déantar scairdeanna plasma a dhearadh chun oibriú i bhfolús nó in atmaisféar ísealbhrú nuair a bhíonn gá le soláthar gáis. Mar sin féin, thástáil foireann Göksel feiste a bhí in ann oibriú san aer ag brú atmaisféar amháin. “Is féidir lenár soic plasma luasanna suas le 20 ciliméadar in aghaidh an tsoicind a bhaint amach,” a deir Göckel sa tsraith comhdhálacha Journal of Physics.

Inneall SABER i bhfeithicil hipearsonach na todhchaí

Ar an gcéad dul síos, rinne an fhoireann tástáil ar thrusters mionature 80 milliméadar ar fad. Maidir le haerárthach beag, beidh sé seo suas le míle de na rudaí a mheasann an fhoireann is féidir. Is é an teorannú is mó, ar ndóigh, an easpa cadhnraí éadroma. Tá na heolaithe ag smaoineamh freisin ar aerárthaí hibrideacha, ina gcuirfí inneall plasma le chéile le hinnill dócháin inmheánaigh nó le roicéid.

Nuair a labhairt linn faoi choincheapa nuálacha scairdinnill, ná déanaimis dearmad ar an SABER (Inneall Roicéad Aer-Análaithe Sineirgisteach) arna fhorbairt ag Reaction Engines Limited. Glactar leis gur inneall a bheidh anseo a oibríonn san atmaisféar agus i bhfolús, ag rith ar hidrigin leachtach. Ag céim tosaigh na heitilte, beidh an ocsaíditheoir aer ón atmaisféar (mar atá in innill scaird traidisiúnta), agus ó airde 26 km (nuair a shroicheann an long luas 5 milliún bliain) - ocsaigin leachtach. Tar éis athrú go mód roicéad, sroichfidh sé luasanna suas go dtí Mach 25.

Níl cinneadh déanta fós ag HorizonX, géag infheistíochta Boeing a bhfuil baint aige leis an tionscadal, conas a d’fhéadfadh SABER é a úsáid, ach amháin go bhfuil sé ag súil le “teicneolaíocht réabhlóideach a úsáid chun cabhrú le Boeing agus é ar thóir eitilte supersonach”.

Tá RAMJET agus scramjet (scaird-inneall supersonic le seomra dócháin) le fada ar liopaí lucht leanúna na heitlíochta ardluais. Faoi láthair, déantar iad a fhorbairt go príomha chun críocha míleata. Mar sin féin, de réir mar a mhúineann stair na heitlíochta, rachaidh an méid a thástáiltear san arm chuig an eitlíocht shibhialta. Níl le déanamh ach foighne beag.

Físeán Inneall Chliste Rolls Royce:

Rolls-Royce | Nuálaíocht in IntelligentEngine