Pohonné jednotky/motory

[vojvoda]

O materiáloch turbínových lopatiek

- doposiaľ vačšinový podiel materiálového zloženia lopatiek tvorí(l) nikel
- nové materiály na základe zliatiny hliníka a titánu, vyššia účinnosť a nižšia hmotnosť, použitie na chladnejšie turbínové stupne

To by vysvetľovalo prečo u PD-14 si dovolia tvrdiť, že jeho merná spotreba paliva je o 10-15% lepšia od analogických motorov
https://www.uecrus.com/products-and-ser ... tel-pd-14/

[Skeptik]

To by vysvetľovalo prečo u PD-14 si dovolia tvrdiť, že jeho merná spotreba paliva je o 10-15% lepšia od analogických motorov

To ovšem platí pouze vůči ruským / ukrajinským motorům a starším motorům "západní" provenience.
Mimochodem P&W deklaruje totéž ... jen uvádí, že řada P&W1000G je lepší o 19%

Ve srovnání s moderními "západními" motory (řada P&W1000G resp. CFM LEAP) je měrná spotřeba paliva PD-14 naopak o něco vyšší ... o cca 3-5%.
Což je dáno hlavně menším obtokovým poměrem PD-14.

A je nutné si rovněž uvědomit, že porovnáváme motor, který je ve vývoji s motory, které jsou v provozu již 5 let ...
Pokud bychom PD-14 porovnávali se srovnatelnými "západními' motory ve vývoji, tak by jeho odstup byl ještě větší.
A nesrovnáváme ani servisní intervaly, které jsou u "západních" motorů delší = další úspora.
Technologická převaha "západních" motorů je prostě ještě pořád značná ... byť se ten gap zmenšuje.
Dtto ale platí i pro ruské vs čínské motory.

Jenže Rusko (a brzo to bude platit i o Číně) prostě jiné motory k dispozici nemá. To je na druhé straně výrazná motivace v rozvoji vlastního motorářského průmyslu. Ale nejde to hned.

[vojvoda]

Tak to mohli janse uviesť, ale to zase by sa nebolo čím chváliť,"naše lučšie v mire" Ono sa mi to i tak nepozdávalo, preto jediné vysvetlenie som videl v nových lopatkách.

[Skeptik]

Ale ono to samozřejmě je i v těch lopatkách, resp. materiálech všeobecně.
Ale ten vývoj neprobíhá jen na jednom místě ... probíhá kontinuálně na několika místech (a často i ve spolupráci). Takže se zlepšují všichni.

[vojvoda]

Čo limituje stupeň stlačenia? Účinnosť kompresora? Na akú teplotu zhruba sa takto stlačený vzduch ohreje? Ovšem vzduch stále prúdi, nezrovnávam to s tlačením do uzavretej nádoby, preto ma to zaujíma

[kenavf]

A tie špičkové západné motory tú vyššiu účinnosť väčšinou dosahujú pri dosahovaní väčšej teploty na konci kompresie a zároveň aj nižšom počte stupňov kompresora a turbíny.(tak som to niekde čítal). Takže rusi a číňani majú čo doháňať.

[Skeptik]

Stupeň stlačení jednoznačně limituje kvalita kompresoru ... primárně jeho vysokotlaké části.
Hlavními parametry jsou schopnosti lopatek vydržet vysokou teplotu a rychlost otáčení.

U nadzvukových letadel pak i tvar a konstrukce vstupního ústrojí - významnou část stlačení vzduchu u nich tvoří náporové stlačení.

U špičkových civilních "podzvukových" motorů činí stlačení na kompresoru asi 40:1 až 50:1, přičemž těch 40 je jakési "minimum".
HP kompresory technologicky nejvyspělejších civilních motorů jsou schopny dosáhnout 20.000 otáček a více. Při běžném chodu pak 12.000 až 15.000 otáček.

Co se teploty na kompresoru týče, no je to už dlouho, co jsem to počítával , ale pokud si dobře pamatuji tak nějakých 450-500°C.
To je teplota vzduchu vstupujícího do spalovací komory.
Dosahovat víc je kontraproduktivní, kvůli správnému spalování ... tak se chladí.

Rozhodující pro účinnost leteckého proudového motoru je ale jiná teplota, a to teplota před turbínou, tedy teplota výstupu ze spalovací komory. Dnešní špičkové civilní motory jsou schopny dosahovat nějakých 1.600 - 1.700° C.
U vojenských je to víc ... F135 udává až 1.980°C, ale víme jaké problémy má s termickou stabilitou, takže to nejspíš bude jen krátkodobý údaj.
Pozn. Zde je zajímavá hodnota cca 2.250°C. Pokud by se podařilo zkonstruovat motor s touto teplotou před turbínou, nepotřeboval by přídavné spalování ... veškerý kyslík by se spotřeboval již ve spalovací komoře, a tak forsáž by byla zbytečným vstřikováním paliva do "jalového" plynu bez kyslíku.

Co se počtu stupňů kompresoru a turbíny týče pak to jistý vliv má, ale ne zas tak zásadní. Pokud srovnáme PW1000G / LEAP / PD-14 tak je to:
Kompresor
1+3+8 / 1+3+10 / 1+3+8
Turbína
2+3 / 2+7 / 2+6

[vojvoda]

F135 to môže dosahovať vďaka veľmi výkonnému chladeniu, ktoré si určite vyžaduje aj značný príkon. A chladenie zase znamená len stratu energie, takže na výslednej práci sa bude podieľať nižšia teplota.
Môj skromný názor - kontraproduktívne riešenia. Skôr také marketingové: "aha koľko tam máme a ešte sa to nerozsypalo"
Bol by to obrovský skok oproti cca 1650°C u F119 a <1550°C u tých najlepších motoroch 4. generacie. F100-PW-229 dokonca údajne len 1350°C.
Už sme na túto tému viedli niekde debatu s "expertom"

[kenavf]

Moja chyba, mal som na mysli teplotu pred turbínou.

Počet stupňov s drahými lopatkami môže významne ovplyvňovať cenu motoru.

[Skeptik]

vojvoda
F-35 výkonné chlazení skutečně má, ale to je kvůli elektronice, hlavně AESA radaru.

Lopatky turbíny (hlavně vysokotlaké části) sice vnitřní chlazení mají rovněž, ale jejich odolnost je dána primárně materiálem. To chlazení lopatek je z energetického pohledu marginální.

kenavf
Počet stupňů turbíny i kompresoru sice nějaký vliv na cenu mít může, ale uvědom si, že pro daný výkon motoru musíš stlačit daný objem vzduch na potřebný objem a pro to kompresor potřebuje podobnou energii, ať má stupňů kolik chce. Stejně tak libovolný počet stupňů turbíny musí tuto energii odebrat z tahu motorů.
Jinými slovy, pokud máš více stupňů, je to technologicky jednodušší a tom i levnější je vyrobit, než když máš menší počet technologicky složitější, a tím i dražší, systém ... byť potřebuješ méně stupňů.

Výhoda menšího počtu stupňů tkví v něčem jiném - rotační části vycházejí lehčí a provozně jednodušší. Motor má tedy větší měrný výkon.

[vojvoda]

Práve to chladenie lopatiek som myslel, bavíme sa o motore. Chladiaci vzduch ich pokrýva ochranným filmom čo som sa dočítal. Rovnež sa v článku uvádzalo aj že lopatky by sa bez chladenia tavili pri 1300? °C nepamatám presne

Počet stupňov určuje tiež pre letectvo významnú veličinu - hmotnosť. Aj AL-31 bol pôvodne zamýšľaný s dvojstupňovými turbínami. Ale ked zistili čo to váži, prešli na technologicky náročné jednostupňové turbíny s monokryštalyckými lopatkami
http://www.leteckemotory.cz/motory/al-31/

[Alchymista]

Často nejde o tavenie ako také, ale o stratu pevnosti materiálu, ktorý pri obrovských odstredivých silách na rotujúcich lopatkách začína "tiecť", lopatky sa natiahnu a dôjde ku kontaktu s plášťom/statorom turbíny. Medzera medzi koncom lopatky turbíny a statorom je pár milimetrov, občas i len zlomok milimetra.

[Wasp1]

F-35 má i ovládání s elektronickými aktuátory které vychylují ovládací plochy. Jeho nároky na chlazení elektrických systémů jsou veliké a F-35 potřebuje velké investice do motoru právě z tohoto důvodu - najít větší výkon pro chlazení avioniky.
Lockheed o tomto věděl už dlouho před dnešní situací.

[vojvoda]

Lopatky prúdových motorov

[vojvoda]

Žiaruvzdorné zliatiny, výroba turbínových lopatiek

[vojvoda]

viewtopic.php?f=29&t=288&start=820
Штатный двигатель для Су-57 требует доработки, заявил глава ОАК
Štandardný motor pre Su-57 si vyžaduje ďalší vývoj, povedal šéf OAK

A čo Američania? Vykonávajú už so svojimi motormi letecké skúšky? Som zvedavý ako dlho potrvá ladenie takéhoto motora im. Vyjadrenia mali že sú pripravení na sériovú výrobu.

[Skeptik]

V USA zkoušeli proudové motory s měnitelným obtokovým poměrem již 2x ... YF120 (pro program ATF) a z něj vycházející F136 (pro program JSF). Ani jeden se nepodařilo dotáhnou do série.

Pro Rusko je Izdelie 30 také druhým pokusem, po sovětském AL-41F (neplést s AL-41F1 a AL-41F1S) pro program MFI.
Uvidíme, zda tentokrát uspějí.

V USA běží v současné době dva projekty tohoto motoru pro 5-tou generaci (nazývat tak motory F119 či F135 je pouze PR ... je to stejné, jako bychom motory pro 5-tou generaci nazývali AL-41F1 či AL-41F1S), a to XA100 a XA101. Oba zatím běžely jen na pozemním standu, do vzduchu se nedostal ani jeden (pokud vím).

[vojvoda]

V USA rovno vyvíjajú už trojprúdové motory, tam ten variabilný obtok môže narobiť ďaleko vačšiu šlamastiku ako v ruskom dvojprúdovom. No ale až letové skúšky ukážu.

[kenavf]

▲ Čo je "trojprúdový" motor?

[vojvoda]

Rozdelenie prúdu vzduchu v motore na 3 časti pre lepšiu účinnosť, napríklad NK-32 z Tu-160. https://en.wikipedia.org/wiki/Kuznetsov_NK-32 a myslím že aj niektoré motory dopravných lietadiel
1. prúd ide cez spaľovaciu komoru a vysokotlakú turbínu, 2. prúd už spaľovaciu komotu obteká, 3. prúd je ešte nad ním
Pre každý prúd môže byť pridružená samostatná turbína s kompresorom, teda trojhriadeľová koncepcia

Tento motor od GE je dvojhriadeľový

*teraz tak kukám a NK-32 je dvojprúdový ale s trojhriadeľovou koncepciou. Trojprúdový má opodstatnenie asi len ak má premenlivý obtokový pomer, technológia s ktorou sa zápasí od konca 80. rokov