Дата: 24-01-19 14:03

Самолеты с классической аэродинамической схемой признали непригодным для распределенных двигательных установок

Специалисты из Аэрокосмического центра Нидерландов (NLR) и Делфтского технического университета в рамках общеевропейской программы по модернизации авиаперевозок Clean Sky 2 провели исследование возможности использования распределенных гибридных двигательных установок на современных пассажирских лайнерах, сообщает N+1.


Схемы самолетов с распределенными двигательными установками
Изображение Делфтского технического университета

Как пишет Aviation Week, за основу исследователи взяли модель пассажирского лайнера Airbus A320. По итогам компьютерного моделирования исследователи выяснили, что в нынешнем виде лайнер A320 и самолеты «подобной конфигурации» непригодны для полетов с распределенными гибридными двигательными установками.

чашка, принт May there  always  be skyЛЕТАЙТЕ ДЕШЕВЛЕ! Бронируйте авиабилеты заранее! --->>>

Некоторые разработчики считают гибридные летательные аппараты наилучшим компромиссом между традиционными самолетами с двигателями внутреннего сгорания и перспективными электрическими машинами. Предполагается, что именно гибридные летательные аппараты обладают сбалансированным соотношением между продолжительностью, экономичностью и экологичностью. Традиционные гибридные летательные аппараты оснащаются двигателем внутреннего сгорания, аккумуляторной батареей и электромоторами, которые раскручивают воздушные винты. В такой схеме двигатель внутреннего сгорания раскручивает генератор, который уже подзаряжает аккумуляторы и питает электромоторы. Двигатель непосредственного участия в приведении движителей не принимает.

Распределенной гибридной двигательной установкой называют систему, в которой электромоторы с движителями устанавливаются в разных местах планера летательного аппарата на удалении от генератора и аккумуляторов. При этом в некоторых схемах таких установок генератор может принимать прямое участие во вращении движителей, непосредственно приводя их при необходимости. В целом считается, что распределенные установки позволяют оптимизировать аэродинамические характеристики летательных аппаратов и точнее попасть в его центровку.

В рамках своего исследования голландские специалисты разработали 35 различных моделей A320 с распределенной гибридной двигательной установкой, после чего отобрали из них три, наиболее подходящих для современных скоростей полета пассажирских лайнеров. Первая отобранная специалистами модель, условно названная HS1, получила уменьшенные турбовентиляторные двигатели, мотор-генератор и аккумуляторные батареи. В этой схеме основной полет проходит с помощью турбовентиляторных двигателей. На взлете и при посадке, когда требуется повышенная мощность двигателей, мотор-генератор переключается в режим электромотора, передавая дополнительную мощность на редукторы вентиляторов турбовентиляторных двигателей.

В модели, условно названной HS2, турбовентиляторные двигатели под консолями крыла заменены двумя небольшими газотурбинными генераторами, заряжающими бортовые аккумуляторные батареи и питающими электромоторы с небольшими воздушными винтами. Последние установлены по пять на передних кромках левой и правой консолей крыла. Наконец, модель HS3 получила вместо двух турбовентиляторных двигателей два газотурбинных генератора, по восемь электромоторов воздушными винтами в общих обтекателях в задней части левой и правой консолей крыла и два больших электровентилятора в хвостовой части вместо традиционного стабилизатора.

Исследователи отмечают, что моделирование проводилось с большими допущениями. В частности, плотность аккумуляторных батарей в моделях составляла 500 ватт на килограмм (современные аккумуляторы имеют плотность в среднем около 350 ватт на килограмм, но у некоторых моделей этот показатель достигает 435 ватт на килограмм). Кроме того, в расчетах не учитывалась масса преобразователей напряжения, системы охлаждения и проводки.

По итогам моделирования выяснилось, что у модели HS2 масса двигательной установки оказалась на 600 процентов больше массы традиционных турбовентиляторных двигателей. У модели HS3 этот показатель составил 730 процентов. При этом экономии в расходе топлива у гибридных двигательных установок не получилось: у моделей HS2 и HS3 они по сравнению обычным A320 потребляли топлива на 34 и 51 процент больше соответственно. Модель HS1 показала лучшие результаты. Ее двигательная установка оказалась на 3 процента меньше традиционной. При этом ее потребление топлива в моделированном полете оказалось на 10 процентов меньше аналогичного показателя для традиционного A320.

Исследователи продолжают вести моделирование и расчеты. Пока же они пришли к выводу, что гибридные двигательные установки могут дать выигрыш в максимальной взлетной массе и расходе топлива только на небольших летательных аппаратах, например, региональных самолетах с небольших числом мест. На крупных пассажирских самолетах с вместимостью более 150 пассажиров распределенные гибридные установки, вопреки изначальным ожиданиям, дают лишь увеличение максимальной взлетной массы летательных аппаратов и рост расхода топлива в полете.

Ранее стало известно, что европейский вертолетный холдинг Airbus Helicopters начнет проводить летные испытания перспективного скоростного винтокрылого летательного аппарата RACER (Rapid and Cost-Effective Rotorcraft, быстрый и экономически выгодный винтокрыл) в 2020 году. На первый прототип машины, которая также разрабатывается в рамках программы Clean Sky 2, будет смонтирована гибридная силовая установка французской компании Safran, состоящая из двух турбовальных двигателей и одного вспомогательного электромотора. Предполагается, что в крейсерском полете один из двух турбовальных двигателей вертолета будет выключаться. При необходимости, например, при посадке электромотор будет быстро раскручивать остановленный двигатель до запуска и рабочих оборотов.

При взлете, посадке и чрезвычайном режиме электромотор будет передавать часть мощности на вал несущего винта, снижая нагрузку на двигатели. Предполагается, что новый вертолет в полете будет потреблять меньше топлива современных сопоставимых по взлетной массе и пассажировместимости машин.


Источник информации: Aviation Explorer

Поделиться ссылкой:  
 Tweet



Оригинальные подарки авиационной тематики


Перепечатка материалов разрешается только при наличии гиперссылки на www.aviation.com.ua
Перепечатка, копирование, воспроизведение или иное использование материалов, в которых содержится ссылка на агентства УНИАН, Iнтерфакс-Україна, строго запрещено