Puas yog lub dav hlau hluav taws xob yog lwm txoj hauv kev aviation niaj hnub?

2024 Tus sau: Seth Attwood | [email protected]. Kawg hloov kho: 2023-12-16 16:06

Niaj hnub nimno roj turbine (turbofan) lub cav uas tsav cov liners yog, ntawm chav kawm, tsis yog ib tug ob-stroke rattler rau vaj cov cuab yeej, tab sis ib tug heev npaum thiab txhim khu kev qha tshuab. Txawm li cas los xij, raws li cov tuam txhab tsim dav hlau, nws yog ze rau kev tso tseg rau kev txhim kho ntxiv.

Vim li cas thiaj muaj cav - tag nrho cov dav hlau nyob hauv kev tsim kho zoo ib yam li ib tus kws tshaj lij aviation tam sim ntawd paub qhov txawv ntawm Boeing lossis Airbus los ntawm Bombardier lossis MS-21. Thiab txawm hais tias tsis muaj qhov tsis ntseeg me ntsis uas niaj hnub-hom dav hlau nrog ob lub cav roj turbine nyob rau hauv lub tis yuav dov peb hla saum ntuj rau ntau xyoo lawm, kev cia siab rau qhov tshiab layout thiab tshiab aerodynamics ntawm aircraft yog txuam nrog hluav taws xob propulsion.

Ceev, tab sis tsis ntev

Txog thaum tsis ntev los no, lo lus "hluav taws xob aircraft" tau nkag siab tias yog "ntau lub dav hlau hluav taws xob" - lub dav hlau nrog lub tis ruaj, uas cov khoom siv hluav taws xob thiab hydraulic tau hloov mus rau qhov siab tshaj plaws los ntawm cov hluav taws xob.

Tsis muaj cov kav dej thiab cov kab txuas ntxiv - txhua yam kev ua haujlwm, xws li tsav tsheb rudders thiab mechanizing lub tis, yog ua los ntawm cov hluav taws xob me me-actuators, uas tau muab lub zog thiab lub channel rau cov teeb liab tswj. Tam sim no lo lus tau sau nrog lub ntsiab lus tshiab: lub dav hlau hluav taws xob tiag tiag yuav tsum nws tus kheej txav ntawm hluav taws xob traction.

Tau kawg, qhov kev cia siab rau hluav taws xob aviation tsis yog tsuas yog (thiab tsis yog ntau heev) ntawm cov neeg tsim qauv dav hlau raws li kev nce qib hauv kev lag luam hluav taws xob. Tom qab tag nrho, lub dav hlau, raws li lawv hais, "ntawm roj teeb" muaj nyob. Lub tshuab hluav taws xob pabcuam tau muab tso rau ntawm cov gliders ntau xyoo dhau los.

Ntxiv 330LE, uas thawj zaug ya nyob rau hauv 2016, twb nqa gliders thiab teev cov ntaub ntawv ceev. Tab sis nws qhov thaiv ntawm 14 lub roj teeb muaj zog lithium-ion thiab lub tshuab hluav taws xob los ntawm Siemens tso cai rau tus menyuam no tuaj yeem nqa ob tus neeg, suav nrog tus tsav, thiab nyob hauv huab cua ntev dua 20 feeb.

Ntxiv 330LE

Ntawm chav kawm, muaj tej yaam num uas muaj ntau impressive qhia. Thaum lub Cuaj Hlis xyoo tas los, British tus nqi qis tshaj dav hlau EasyJet tshaj tawm tias nyob rau hauv kaum xyoo nws yuav tso tawm tag nrho cov hluav taws xob hauv cheeb tsam liner (ntau txog 540 km, uas yog ntau heev rau intra-European flights) nrog lub peev xwm ntawm 180 tus neeg caij tsheb.

Lub tuam txhab Asmeskas pib Wright Electric, uas twb tau tsim tsa ob lub rooj tsav dav hlau, tau dhau los ua tus khub hauv qhov project. Txawm li cas los xij, niaj hnub no lub zog ntom ntom ntawm cov roj teeb lithium-ion zoo tshaj plaws yog ntau dua li qhov kev txiav txim siab tsis zoo rau cov roj hydrocarbon. Nws tau xav tias los ntawm 2030 cov roj teeb yuav txhim kho lawv cov kev ua tau zoo los ntawm ntau tshaj ob zaug.

Turbine, nyob

Qhov xwm txheej nrog cov roj hlwb zoo li muaj txiaj ntsig zoo dua, nyob rau hauv uas cov tshuaj siv hluav taws xob ntawm cov roj hloov mus rau hauv hluav taws xob ncaj qha, hla txoj kev combustion.

Hydrogen yog suav tias yog cov roj cog lus tshaj plaws rau lub zog zoo li no. Kev sim nrog roj hlwb ua lub zog rau lub dav hlau hluav taws xob tau ua nyob rau hauv ntau lub teb chaws ntawm lub ntiaj teb no (hauv Russia, CIAM feem ntau ua haujlwm rau cov haujlwm tsim cov dav hlau zoo li no, thiab cov roj hlwb rau lawv yog tsim los ntawm IPCP RAS hauv qab no. kev taw qhia ntawm xibfwb Yuri Dobrovolsky).

Los ntawm kev ya thiab manned lub ntsiab lus, ib tus tuaj yeem rov qab los ntawm European tus qauv ENFICA-FC Rapid 200FC - nws siv ob lub roj teeb hluav taws xob thiab roj hlwb tib lub sijhawm. Tab sis lub tshuab no tseem xav tau kev txhim kho tseem ceeb thiab kev tshawb fawb ntxiv.

Qhov kev cia siab tshaj plaws rau hnub no zoo li yog qhov kev cia siab rau lub dav hlau hluav taws xob ua raws li cov tswv yim hybrid. Qhov no txhais tau hais tias lub kiv cua ntawm lub dav hlau (propeller lossis propfan) yuav raug tsav los ntawm lub tshuab hluav taws xob, tab sis nws yuav tau txais hluav taws xob los ntawm lub tshuab hluav taws xob tig … los ntawm lub cav roj turbine (lossis lwm lub tshuab hluav taws xob sab hauv). Thaum xub thawj siab ib muag, xws li ib tug tswv yim zoo li txawv txawv: lawv xav tso tseg GTE nyob rau hauv kev pom zoo ntawm lub tshuab hluav taws xob, tab sis lawv yuav tsis ua qhov no.

Muaj ob peb lub hybrid tej yaam num nyob rau hauv lub ntiaj teb no, tab sis peb nyiam nyob rau hauv Russia. Ua haujlwm ntawm lub dav hlau hluav taws xob, tshwj xeeb nrog cov tswv yim hybrid, tau ua nyob rau hauv ntau lub koom haum tshawb fawb ntawm aviation profile, xws li TsAGI lossis TsIAM.

Niaj hnub no, cov no thiab lwm lub koom haum tau koom ua ke (txij li xyoo 2014) raws li kev txhawb nqa ntawm Lub Chaw Tshawb Fawb "Lub koom haum muaj npe tom qab N. Ye. Zhukovsky", tsim los ua ib lub zog "lub hlwb kev ntseeg siab" ntawm kev lag luam. Lub luag haujlwm ntawm kev sib koom ua ke tag nrho cov haujlwm ntawm hluav taws xob aviation nyob rau hauv qhov chaw yog muab rau Sergei Galperin, uas peb twb tau hais thaum pib ntawm tsab xov xwm.

Roj teeb powered takeoff

Sergei Halperin hais tias "Kev hloov pauv mus rau lub tshuab hluav taws xob hauv aviation qhib ntau qhov kev cia siab," tab sis tsis muaj laj thawj los suav rau kev tsim lub dav hlau hluav taws xob ua lag luam nrog ntau yam tsim nyog rau Lavxias teb sab cov khoom siv hluav taws xob ntshiab (roj teeb lossis roj hlwb) nyob rau yav tom ntej: lub zog muaj peev xwm sib txawv ntau dhau ib kilogram ntawm kerosene thiab ib kilogram roj teeb. Ib qho kev tsim qauv hybrid tuaj yeem yog qhov kev sib haum xeeb tsim nyog. Nws yuav tsum to taub tias lub cav roj turbine uas ncaj qha tsim thrust thiab lub cav roj turbine uas yuav teeb tsa lub tshuab hluav taws xob hauv cov lus tsa suab tsis yog tib yam.

Qhov tseeb yog tias lub zog xav tau ntawm lub dav hlau hloov pauv loj heev thaum lub davhlau. Thaum lub sij hawm takeoff, lub dav hlau cav tsim lub hwj chim ze rau nws qhov siab tshaj plaws, thiab thaum lub sij hawm caij nkoj (uas yog, rau feem ntau ntawm lub davhlau) lub hwj chim noj ntawm lub aircraft yog txo los ntawm 5-6 lub sij hawm.

Yog li, ib txwm siv fais fab nroj tsuag yuav tsum muaj peev xwm khiav lag luam nyob rau hauv ntau hom (tsis yog ib txwm pom zoo los ntawm kev lag luam pom) thiab hloov pauv ntawm ib qho mus rau lwm qhov. Tsis muaj dab tsi ntawm hom yuav tsum tau los ntawm lub cav roj turbine hauv kev teeb tsa hybrid. Nws yuav zoo ib yam li cov roj turbines ntawm cov chaw tsim hluav taws xob, uas ib txwm ua haujlwm zoo ib yam, feem ntau cov txiaj ntsig kev lag luam. Lawv tau ua haujlwm tau ntau xyoo tsis tau nres."

Ce-liner

Nrog kev pab los ntawm lub tshuab hluav taws xob, GTE yuav muaj peev xwm ua kom muaj zog rau cov khoom siv hluav taws xob ncaj qha ntawm lub tshuab hluav taws xob, nrog rau tsim kom muaj kev cia hauv cov roj teeb. Kev pab roj teeb yuav xav tau tsuas yog thaum tawm mus.

Tab sis txij li thaum lub lag luam ntawm hluav taws xob motors nyob rau hauv takeoff hom yuav siv sij hawm tsuas yog ob peb feeb, lub zog cia yuav tsum tsis txhob loj heev thiab cov roj teeb nyob rau hauv lub board muaj peev xwm ua tau heev nyob rau hauv loj thiab hnyav. Nyob rau tib lub sijhawm, lub cav roj turbine yuav tsis muaj kev tawm tsam - nws txoj kev lag luam yog ntsiag to tsim hluav taws xob.

Yog li, tsis zoo li lub cav dav hlau, lub cav roj turbine hauv lub tshuab hluav taws xob hybrid yuav tsis muaj zog, txhim khu kev qha thiab ib puag ncig zoo, yooj yim hauv kev tsim, uas txhais tau tias pheej yig dua thiab, thaum kawg, yuav muaj peev txheej ntau dua.

Tshuab rau tis

Nyob rau tib lub sijhawm, kev hloov pauv mus rau hluav taws xob motors qhib qhov kev cia siab rau kev tsim kho tshiab hauv kev tsim ntawm pej xeem aircraft yav tom ntej. Ib qho ntawm cov ncauj lus sib tham tshaj plaws yog kev tsim cov chaw tsim hluav taws xob faib hluav taws xob.

Niaj hnub no, lub classic liner layout xav hais tias ob lub ntsiab lus ntawm thrust daim ntawv thov, uas yog, ob, tsis tshua muaj plaub, haib cav dai rau pylons nyob rau hauv lub tis. Nyob rau hauv hluav taws xob dav hlau, layout ntawm ib tug loj tus naj npawb ntawm hluav taws xob motors raws tis, raws li zoo raws li nyob rau hauv nws kawg, yog xam. Vim li cas qhov no xav tau?

Lub ntsiab lus yog dua nyob rau hauv qhov sib txawv ntawm takeoff thiab cruise hom. Thaum takeoff ntawm qhov tsawg ceev ntawm qhov xwm txheej ntws, ib lub dav hlau xav tau ib cheeb tsam loj tis los tsim nqa. Nyob rau hauv lub cruising ceev, lub dav tis tau nyob rau hauv txoj kev, tsim tshaj nqa.

Qhov teeb meem yog daws los ntawm complex tshuab - retractable flaps thiab slats. Cov dav hlau me me, tawm ntawm tshav dav hlau me me thiab muaj tis loj rau qhov no, raug yuam kom caij nkoj nrog lub kaum sab xis ntawm kev tawm tsam, uas ua rau muaj roj ntxiv.

Tab sis, yog hais tias ntawm takeoff ntau lub tshuab hluav taws xob txuas nrog lub kiv cua yuav ntxiv rau lub tis, nws yuav tsis tau ua kom dav dhau. Lub dav hlau yuav tawm nrog lub dav hlau luv luv, thiab ntawm qhov chaw caij nkoj, lub tis nqaim yuav tsis tsim teeb meem. Lub tsheb yuav raug rub mus rau pem hauv ntej los ntawm cov kiv cua uas tau tsav los ntawm cov propulsion motors, thiab cov kiv cua nyob rau ntawm lub tis nyob rau theem no yuav muab folded los yog retracted ua ntej tsaws.

Ib qho piv txwv yog NASA's X-57 Maxwell project. Lub tswv yim ua qauv qhia tau nruab nrog 14 lub tshuab hluav taws xob nyob rau ntawm lub tis thiab ntawm lub tis. Tag nrho lawv ua haujlwm tsuas yog thaum tawm mus thiab tsaws. Ntawm qhov chaw caij nkoj, tsuas yog tis tis motors koom nrog.

Xws li kev tso ntawm cov motors tso cai rau txo qhov tsis zoo ntawm cov vortices uas tshwm sim hauv cov chaw no. Ntawm qhov tod tes, lub tshuab hluav taws xob hloov mus rau qhov nyuaj, uas txhais tau hais tias nws kim dua rau kev tswj hwm thiab qhov ua tau ntawm kev ua tsis tiav kuj tseem siab dua. Feem ntau, cov kws tshawb fawb thiab cov kws tsim qauv muaj qee yam xav txog.

X-57 Maxwell

Yuav pab tawm kua nitrogen

"Lub dav hlau hluav taws xob muab ntau lub sijhawm rau kev ua kom zoo," Sergei Halperin hais. - Koj tuaj yeem sim, piv txwv li, nrog kev sib xyaw ua ke ntawm rub thiab thawb screws. Lub tshuab hluav taws xob muaj txiaj ntsig zoo dua piv rau cov roj turbine xyaw hauv convertiplanes, vim tias kev nyab xeeb ntawm kev sib hloov ntawm lub tshuab hluav taws xob mus rau txoj kab rov tav tsis tuaj yeem muaj qhov teeb meem zoo li no xws li cov tshuab ib txwm muaj.

Hauv lub dav hlau hluav taws xob, koj tuaj yeem ua kom muaj kev sib koom ua ke ntawm txhua lub tshuab, tsim kom muaj kev tswj hwm tshiab. Txawm tias hybrid tsheb yuav tsim suab nrov tsawg thiab emissions."

Zoo li cov roj teeb, hluav taws xob motors nce hauv huab hwm coj, ntim thiab kub dissipation thaum lub zog nce. Cov thev naus laus zis tshiab yuav tsum ua kom lawv muaj zog dua thiab sib dua.

Rau cov neeg tsim khoom hauv tsev ntawm hybrid propulsion systems, qhov kev ua tiav tiag tiag yog kev koom tes nrog Lavxias lub tuam txhab SuperOx, yog ib qho ntawm tsib tus neeg muag khoom loj tshaj plaws ntawm cov khoom siv nrog cov khoom kub-kub superconductivity (HTSC) hauv ntiaj teb. Tam sim no SuperOx tab tom tsim lub tshuab hluav taws xob nrog lub stator ua los ntawm cov khoom siv superconducting (txias nrog kua nitrogen).

Cov cav nrog cov yam ntxwv zoo aviation yuav tsim lub hauv paus ntawm kev cog hluav taws xob hybrid rau lub dav hlau hauv cheeb tsam, uas yuav coj mus rau saum ntuj nyob rau hauv nruab nrab ntawm kaum xyoo tom ntej. Xyoo no, ntawm MAKS huab cua qhia, CIAM cov kws tshaj lij tau nthuav tawm cov qauv kev teeb tsa nrog lub peev xwm ntawm 10 kW. Lub dav hlau npaj yuav tau nruab nrog lub tshuab hluav taws xob hybrid nrog ob lub cav 500 kW txhua.

Halperin hais tias "Ua ntej tham txog lub tshuab hluav taws xob hybrid," hais tias Halperin, "nws yog ib qho tsim nyog los sim peb qhov kev teeb tsa hauv av thiab tom qab ntawd hauv chav kuaj ya. Peb cia siab tias nws yuav yog Yak-40. Hloov chaw radar, peb tuaj yeem muab 500-kilowatt HTSC lub cev muaj zog rau hauv lub qhov ntswg ntawm lub tsheb.

Peb yuav nruab ib lub tshuab hluav taws xob turbo nyob rau hauv tus Tsov tus tw es tsis txhob ntawm lub hauv paus cav. Ob lub tshuab Yak uas tseem tshuav yuav txaus los ntsuas peb lub hlwb hauv ntau qhov siab (txog 8000 m) thiab nrawm (txog 500 km / h). Thiab txawm hais tias kev txhim kho hybrid tsis ua haujlwm, lub dav hlau tuaj yeem ua tiav kev ya davhlau thiab av. Lub chaw ua qauv qhia yuav tau nruab raws li txoj kev npaj hauv 2019. Lub voj voog xeem tau teem sijhawm rau xyoo 2020.

Ntuj ntse

Hluav taws xob thiab hybrid propulsion occupies ib qho chaw tseem ceeb nyob rau hauv cov kev npaj ntawm lub ntiaj teb no tus loj tshaj plaws aircraft manufacturers. Qhov no yog li cas cov yam ntxwv tseem ceeb ntawm cov neeg caij aviation ntawm nruab nrab ntawm lub xyoo pua no zoo li raws li Smarter Skies program ntawm lub tuam txhab AIRBUS.

"Green" ya davhlau

Lub dav hlau ntawm lub neej yav tom ntej yuav raug tsim los txo qis hydrocarbon hneev taw hauv huab cua. Hydrogen gas turbine xyaw, hybrids thiab roj teeb-powered tag nrho cov-hluav taws xob aircraft yuav muaj koob meej.

Nws tau xav tias cov roj teeb yuav raug them rov qab los ntawm ib puag ncig tus phooj ywg ntawm hluav taws xob. Cov tsos ntawm cov cua ua liaj ua teb loj lossis cov chaw tsim hluav taws xob hnub ci hauv thaj tsam ntawm airfields yog ua tau.

Kev ywj pheej nyob saum ntuj

Intelligent liners yuav nws tus kheej npaj txoj kev raws li ib puag ncig tus phooj ywg thiab roj efficiency tsis raws li kev soj ntsuam ntawm huab cua thiab atmospheric cov ntaub ntawv. Lawv kuj tseem tuaj yeem sib sau ua ke hauv cov txheej txheem xws li pab pawg ntawm cov noog, uas yuav txo qis kev rub rau ib tus neeg lub dav hlau hauv kev tsim thiab txo lub zog siv rau kev ya davhlau.

Es los ntawm av

Cov txheej txheem tshiab propulsion thiab aircraft aerodynamics yuav tso cai rau lawv tawm mus raws txoj kev taug kev siab tshaj plaws txhawm rau txo cov suab nrov hauv thaj chaw tshav dav hlau thiab mus txog qib kev caij nkoj sai li sai tau, qhov twg lub dav hlau pom cov yam ntxwv zoo ntawm kev lag luam.

Kev tsaws tsis muaj cav

Cov dav hlau yav tom ntej yuav tuaj yeem tsaws hauv hom gliding. Qhov no yuav txuag tau roj thiab txo cov suab nrov hauv cheeb tsam tshav dav hlau. Kev tsaws nrawm kuj yuav txo qis. Qhov no yuav txo qhov ntev ntawm txoj kev khiav.

Tsis muaj pa tawm

Lub tshav dav hlau ntawm lub neej yav tom ntej yuav tshem tawm tag nrho kev siv lub tshuab combustion uas hlawv roj. Rau kev caij tsheb tavxij, cov liners yuav nruab nrog lub log hluav taws xob. Raws li ib qho kev xaiv - high-speed unmanned hluav taws xob tsheb laij teb, uas yuav muaj peev xwm sai sai xa lub dav hlau los ntawm lub apron mus rau lub runway thiab vice versa.