Вентилятор с переменным шагом - Variable pitch fan - Wikipedia

Хотя вентиляторы с регулируемым шагом используются в некоторых промышленных приложениях, в данной статье основное внимание уделяется их использованию в турбовентиляторных двигателях.

А вентилятор с переменным шагом похож на концепцию винт переменного шага и включает в себя постепенное уменьшение шага (или угла лопастей) вентилятора на ТРДД по мере дросселирования двигателя.

Хотя ни один серийный двигатель не использует такую функцию, весьма вероятно, что она потребуется по крайней мере на некоторых турбовентиляторных двигателях с высокой степенью двухконтурности следующего поколения.

Одним из методов, используемых для снижения удельного расхода топлива на тягу, является повышение эффективности тяги. Это связано с уменьшением эффективной реактивной скорости двигателя за счет уменьшения удельной тяги. Это, в свою очередь, снижает требуемую оптимальную степень давления вентилятора и, следовательно, степень давления в холодном сопле. На крейсерских скоростях сопло заглушено, а рабочая линия вентилятора довольно крутая и линейная. Однако на малых скоростях полета повышение давления в воздухозаборнике настолько мало, что сопло не засоряется. Следовательно, рабочая линия вентилятора сильно изогнута и находится слева от рабочей линии крейсерской скорости полета, что потенциально снижает запас по помпажу вентилятора до опасного уровня, особенно при более низких настройках дроссельной заслонки. Читатели, незнакомые с линиями помпажа, рабочими линиями и т. Д., Должны прочитать статья в Википедии о карте компрессора.

Есть два решения этой проблемы:

1) Откройте холодную зону сопла на малых скоростях полета, чтобы рабочая линия вентилятора была удалена от помпажа. Это мало влияет на положение или наклон линии помпажа.

ИЛИ ЖЕ

2) Сделайте эффективную линию помпажа вентилятора более мелкой, постепенно уменьшая шаг вентилятора по мере того, как двигатель дросселируется. По мере уменьшения шага диаграмма вентилятора сужается с точки зрения массового расхода и отношения давлений, при этом линия помпажа перемещается влево и вниз. Все это мало влияет на наклон и положение рабочей линии вентилятора. ^[1].

Одним из преимуществ варианта с регулируемым вентилятором является то, что изменение шага вентилятора дает возможность реверсировать тягу двигателя без необходимости использования тяжелых блокирующих дверок, каскадов и т. Д.

Шаг вентилятора можно изменить с помощью Feather, как и с помощью Turbomeca Astafan.^[2] или через Fine Pitch, как в Rolls-Royce / SNECMA M45SD-02.^[3]^[4]

При включенной реверсивной тяге воздух для вентилятора обычно поступает в двигатель через вспомогательный воздухозаборник, образованный продольным зазором, который открыт около плоскости выхода холодного сопла. Основная часть этого воздуха вытесняется через обычный воздухозаборник, создавая силу, препятствующую движению вперед. Однако оставшийся воздух должен совершить своего рода разворот, чтобы он мог войти в сердечник двигателя (то есть газогенератор), чтобы обеспечить энергию для вращения вентилятора.

Обычно турбовентилятор с низкой удельной тягой должен иметь сверхвысокий коэффициент байпаса и быть оснащен редуктором между вентилятором и валом низкого давления, чтобы компрессор ПД и турбина низкого давления могли работать на гораздо более высокой скорости вращения, чем вентилятор, чтобы уменьшить количество ступеней, необходимых в этих многоступенчатых устройствах.

Rolls-Royce в настоящее время разрабатывает Ультрафан в котором используется многое из того, что описано выше.^[5]^[6]

В 1980-е годы General Electric GE36 Unducted Fan (UDF), который действительно летал на Макдоннелл Дуглас MD-80, использовала два ряда вращающихся в противоположных направлениях лопастей вентилятора с регулируемым шагом, хотя и без корпуса вентилятора, потому что это был винтовой двигатель.

Вентилятор с переменным шагом - Variable pitch fan - Wikipedia

Рекомендации