Dowty шукає лопаті гвинта літака наступного покоління

Джонатан Честні, інженерний керівник Dowty.
Кредит: Дауті

Джонатан Честні, інженерний керівник дочірньої компанії GE Aerospace Dowty, говорить з Aviation Week Network про досягнення в дизайні лопатей авіаційного гвинта та їх вплив на процеси технічного обслуговування.

Як ви визначаєте наступне покоління композитних лопатей гвинта?

Прагнення до сталого розвитку викликало відновлення інтересу до гвинтів. Перед нами, мабуть, найбільша можливість для гвинтів з моменту першої переробки реактивного двигуна на турбогвинтовий у 1940-х роках. Існує потенціал для розширення за межі поточних встановлених меж, щоб відповісти на потреби промисловості щодо скорочення викидів вуглецю.

Компанія Dowty зосередила свої зусилля на ефективності, швидкості та шумі, щоб переконатися, що ми виконуємо нашу мету сприяти майбутньому сталого польоту з гвинтом. Удосконалення методів аналізу, таких як обчислювальна динаміка рідини, підкріплене тестуванням, продемонструвало, що можна досягти значного покращення як ефективності, так і шуму.

Форми лез стають усе складнішими для забезпечення цих покращень, що вимагає постійних інновацій у структурі для забезпечення безпеки, довговічності та надійності. Знову ж таки, були потрібні удосконалення інструментів аналізу, щоб гарантувати, що конструктивні характеристики відповідають аероакустичним характеристикам. Гнучкість, що забезпечується використанням композитів з полімерною матрицею, ідеально відповідає потребам цих передових структур лез. Компанія Dowty працює з композитними лопатями вже понад 50 років, а її перші повністю композитні лопаті почали використовувати на літаку Saab 340 у 1984 році.

Чи є автоматизація виробництва лез серйозною проблемою?

Було розроблено багато методів, в першу чергу навколо аероструктур, де швидкість осадження є основним фактором, але лопаті потребують складної кривизни з малими радіусами, щоб досягти, і це обмежує використання багатьох шляхів автоматизації. Використання плетіння було популярним, і подальший розвиток цих методів виявився найбільш корисним для лез. Це стосується і останніх форм лез.

Виробничі технології також повинні бути здатними до індустріалізації, щоб досягти швидкості, необхідної для суттєвих змін у навколишньому середовищі в рамках визначених галуззю часових рамок. Автоматизація є лише одним із елементів рішення; усі переваги цифрових технологій також є критично важливими для максимізації ефективності та створення основ цифрового двійника, необхідного для досягнення економічної ефективності протягом усього життя.

Як нові, більш ефективні джерела палива, такі як стійке авіаційне паливо (SAF) і електричні двигуни, впливають на виробництво гвинтів?

Немає чіткого шляху вперед, окрім поступових удосконалень із сучасними рушійними технологіями, і ми наближаємося до межі того, чого можна досягти завдяки підвищенню теплової ефективності газових турбін. Промисловість з нетерпінням чекає альтернативних видів палива, зокрема SAF і водню, а також підвищення рівня електрифікації.

Ми узгоджуємо наші технологічні дорожні карти з вимогами широкого спектру революційних технологій трансмісії, включаючи повністю електричні, гібридно-електричні, водневі паливні елементи (рідкі та газоподібні), SAF, водень для згоряння та конфігурації відкритого ротора.

Ці новітні технології пропонують різний ступінь перспективності, але ще потрібно відповісти на питання щодо здійсненності та економічної ефективності. Ми повинні бути готові прийняти всі варіанти, особливо тому, що одним із небагатьох пунктів згоди в галузі є те, що жодне рішення не зможе повністю задовольнити потреби сталого розвитку.

Які ключові характеристики з’являються для майбутнього виробництва пропелерів?

По-перше, вага: використання композитних матеріалів у лопатях дає цінну перевагу ваги, але це має супроводжуватися подібною увагою до решти системи гвинта. Досліджується використання композиту в обтічниках, легких високоміцних металевих сплавах і застосування адитивних методів.

Ми також розглядаємо питання індустріалізації: життєво важливо, щоб виробнича технологія була масштабованою та готовою до роботи.

Нарешті, екологічна стійкість є одним із імперативів гвинта, який необхідно виконати. Аналіз життєвого циклу показав, що, незважаючи на те, що аеродинамічні характеристики є найважливішим фактором для гвинтів, зменшення викидів вуглецю в процесі виробництва також потребуватиме зосередженості. Розгляд сировини, споживання енергії у виробництві та дизайн, що дозволяє переробити, — усі ці фактори є життєво важливими для майбутніх виробничих технологій.

Чи достатньо швидко розвиваються технології, щоб задовольнити нові композитні ремонти?

Міцність продукту та ремонтопридатність завжди були пріоритетами для Dowty, а гвинти розроблені з урахуванням ремонтопридатності. Одним з аспектів, який ми розглядаємо в процесі розробки продукту, є здатність підтримувати обладнання за допомогою існуючих доступних технологій, включаючи техніку перевірки та ремонту, де це можливо.

З’являються захоплюючі технології, які спростять і покращать перевірку. Деякі можуть бути інтегровані в конструкції під час виробництва, а інші використовуватися в ремонтних майстернях. Обидва мають зменшити витрати на технічне обслуговування та потенційно підвищити безпеку ремонтних робіт. Ми також прагнемо вдосконалювати наші методи ремонту паралельно з технікою виробництва, щоб мінімізувати витрати на обслуговування та придбання.