Por que os motores turbofan não possuem um segundo ventilador contrarrotador?

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Por que as engrenagens planetárias não costumam ter um ventilador na frente do ventilador em um motor turbo. Isso não diminuiria o consumo de energia, etc?

    
por SRawes 03.04.2017 / 18:56

2 respostas

O poder de conduzir um ventilador através de uma caixa de engrenagens não está além da capacidade técnica atual. Pratt & A Whitney desenvolveu o turbofan de engrenagens, o PW1000G que funcionou pela primeira vez em 2008 e entrou em uso comercial em 2016, voando em quatro aeronaves diferentes, incluindo o Airbus A320neo. Isso permite que o ventilador gire em uma velocidade mais lenta do que a turbina de baixa pressão, de modo que a turbina gire a uma velocidade mais alta para a extração de energia do fluxo de massa de velocidade relativamente alta, enquanto a ventoinha gira a uma velocidade menor evitando a lâmina derruba a eficiência da perda ou cria ruído na decolagem, devido ao fluxo quase sônico.

O design do motor envolve compensações. A complexidade e o peso de uma ventoinha de dois estágios de rotação contrária precisam ser balanceados em relação à taxa de pressão alcançável com um ventilador de estágio único e o benefício adicional que um ventilador de dois estágios forneceria. Alguns trabalhos de design consideraram compressores de contra-rotação, por exemplo, esta tese. ou até mesmo trabalhos anteriores em 1992 . A indústria de turbinas a gás pode ser bastante conservadora - ela custa enormes quantias de dinheiro e tempo para desenvolver um novo projeto de motor, e medidas radicais são muito menos comuns do que a evolução. Pratt fez uma aposta, que parece ter valido a pena, embora ainda tenha alguns problemas. No entanto, eles levaram décadas e cerca de US $ 10 bilhões. A Rolls Royce está considerando um design similar (o UltraFan), mas a GE é mais cautelosa. Eles escolheram o uso de novos materiais, pois sentiram que a adição do componente extra aumentaria os desafios de confiabilidade, peso e durabilidade que eles poderiam evitar usando aprimoramentos de material. Por exemplo, o uso de compósitos de matriz de cerâmica na seção quente do CFM56 LEAP. Eles afirmam que isso dá 15% de economia de combustível, mas levou 25 anos para se desenvolver. Em comparação, a P & W afirma que o GTF é 16% mais eficiente em termos de combustível do que os motores da geração atual. Assim, cada fabricante escolhe a rota em que está confortável e pode chegar ao mesmo ponto final.

Em geral, o desejo tem sido aumentar a taxa de desvio, pois isso diminui o consumo específico de combustível. No entanto, o aumento do BPR resulta em ventiladores de maior diâmetro e velocidades de ponta mais altas, aproximando-se da velocidade sônica se a turbina for operada na rotação ideal. Por isso, a abordagem do ventilador de engrenagem. Claramente, Pratt & Whitney fez a análise de compromisso e decidiu que essa era a melhor abordagem para um fã de engrenagens, equilibrando risco técnico, confiabilidade, desempenho, custo em serviço e peso.

    
01.08.2017 / 21:14

A potência necessária para acionar um grande ventilador está atualmente além do que é tecnicamente possível na engenharia da caixa de engrenagens. As perdas de turbilhonamento de um ventilador de estágio único podem ser um pouco recuperadas ao inclinar os suportes segurando a carenagem do ventilador, portanto, um ventilador contra-rotativo não é uma grande ajuda, mas uma tremenda troca de calor. .com / questions / 13837 / dado-mesmo-motor-por-que-instalar-um-redutor-em-um-turboélice-mas-não-em-um-turbofa "> desafio de engenharia .

EDITAR: Esclarecimento: Ventiladores de pequeno porte existem há algumas décadas ( Lycoming ALF502 ) e o tamanho máximo dos ventiladores com engrenagens está aumentando, mas o tamanho dos maiores motores ainda está longe das possibilidades técnicas de hoje. O maior fã de equipamentos atualmente tem ⅓ do ímpeto de grandes turbofans .

    
03.04.2017 / 20:49