Azkarrago, isilagoa, garbiagoa - Hegazkin-motor berria

Bihurtzen da hegazkinean asko aldatzeko, ez duzula helize berriak, diseinu futuristak edo espazioko materialak bilatu behar. Nahikoa da transmisio mekaniko sinple samarra erabiltzea ...

Hau da azken urteotako berrikuntzarik garrantzitsuenetako bat. Geared turbofan motor (GTF) konpresoreari eta haizagailuari abiadura ezberdinetan biratzeko aukera ematen diote. Haizagailuaren engranajeak haizagailuaren ardatzarekin biratzen du baina haizagailuaren motorra presio baxuko konpresoretik eta turbinatik bereizten du. Haizagailuak abiadura motelagoan biratzen du, konpresoreak eta presio baxuko turbinak abiadura handiagoan funtzionatzen duten bitartean. Motor-modulu bakoitzak eraginkortasun ezin hobean funtziona dezake. 20 urteko I+G eta I+G gastua 1000 mila milioi dolar ingurukoa izan ondoren, Pratt & Whitney PurePower PW2016G turbofan familia martxan zegoen duela urte batzuk eta XNUMXaz geroztik masiboki sartu da hegazkin komertzialetan.

Turbofan motor modernoek bultzada bi modutan sortzen dute. Lehenik eta behin, konpresoreak eta errekuntza-ganbera bere muinean kokatzen dira. Aurrealdean haizagailu bat dago, nukleoak bultzatuta, airea motorren nukleoaren inguruko bypass-ganberetatik bideratzen duena. Saihesbide-erlazioa nukleotik igarotzen den aire-kantitatearen eta bertatik igarotzen den aire-kantitatearen arteko erlazioa da. Oro har, saihesbide-erlazio handiagoak motor isilagoak, eraginkorragoak eta indartsuagoak esan nahi ditu. Ohiko turbohaizegailuek 9 eta 1eko saihesbide-erlazioa dute. Pratt PurePower GTF motorrek 12 eta 1eko saihespen-erlazioa dute.

Saihesbide-erlazioa handitzeko, motorraren fabrikatzaileek haizagailuen palen luzera handitu behar dute. Hala ere, luzantzean, palaren amaieran lortutako biraketa-abiadurak hain handiak izango dira, ezen nahi ez diren bibrazioak sortuko baitira. Haizagailuen palak behar dituzu moteltzeko, eta horretarako da engranaje-kutxa. Pratt & Whitneyren arabera, halako motor bat ehuneko 16koa izan daiteke. erregai-ekonomia handia eta ehuneko 50. ihes isuri gutxiago eta ehuneko 75 da. isilik. Duela gutxi, SWISSek eta Air Baltic-ek iragarri zuten beren GTF C serieko jet-motorrek fabrikatzaileak agintzen duena baino are erregai gutxiago kontsumitzen dutela.

PW1100G-JM motorra ekoizpen lerroan

TIME aldizkariak PW1000G motorra 50ko 2011 asmakizun garrantzitsuenetako bat eta ingurumena errespetatzen duten sei asmakizunetako bat izendatu zuen, Pratt & Whitney PurePower garbiagoa, isilagoa, indartsuagoa eta lehendik dauden jet-motorrak baino erregai gutxiago erabiltzeko diseinatuta baitago. 2016an, Richard Andersonek, orduan Delta Air Lines-eko presidenteak, motorra "benetako lehen berrikuntza" izendatu zuen Boeing-en Dreamliner-ek konposite eraikuntza irauli zuenetik.

Isurien aurrezpena eta murrizketa

Hegazkin komertzialaren sektoreak 700 milioi tona karbono dioxido baino gehiago isurtzen ditu urtero. Ehuneko 2 inguru besterik ez bada ere. karbono dioxidoaren isuri globalak, hegazkin erregaietan berotegi-efektuko gasek eragin handiagoa dutela atmosferan altitude handiagoetan askatzen diren heinean frogak daude.

Motor fabrikatzaile nagusiek erregaia aurreztea eta isurketak murriztea bilatzen dute. Pratt arerioak CFM International-ek duela gutxi LEAP izeneko motor aurreratu propioa aurkeztu du, konpainiako arduradunek diotenez, antzeko emaitzak ematen dizkio turbofan engranaje bati beste irtenbide batzuen kontura. CFM-k dio turbofan arkitektura tradizionalean onura berdinak lor daitezkeela trenaren pisu eta arrastatze gehigarririk gabe. LEAPek material konposatu arin eta karbono-zuntzezko haizagailuen palak erabiltzen ditu konpainiak dioen energia-eraginkortasunaren hobekuntzak lortzeko, Pratt & Whitney motor batekin lortutakoen parekoak direla.

Orain arte, A320neorako Airbus motorren eskaerak gutxi gorabehera berdin banatzen dira CFM eta Pratt & Whitneyren artean. Azken enpresa honen zoritxarrez, PurePower motorrak arazoak sortzen ari zaizkie erabiltzaileei. Lehenengoa aurten agertu zen, Qatar Airways Airbus A320neo-ko GTF motorren hozte irregularra erregistratu zenean. Hozte irregularrak piezen deformazioa eta marruskadura ekar ditzake, eta, aldi berean, hegaldien arteko denbora handitu. Ondorioz, aire konpainiak ondorioztatu zuen motorrak ez zituela funtzionamendu-baldintzak betetzen. Handik gutxira, Indiako hegazkin-agintariek PurePower GTF motorrekin funtzionatzen zuten 11 Airbus A320neo hegazkinen hegaldiak eten zituzten. Economic Times egunkariaren arabera, erabakia Airbus GTF-k bultzatutako hegazkinek bi astetan zehar hiru motor matxura izan ostean iritsi da. Pratt & Whitneyk zailtasun horiek gutxiesten ditu, erraz gainditzen direla esanez.

Airbus haizagailu elektronikoa

Rolls-Royce hegazkin-motorren alorreko beste erraldoi bat Power Gearbox propioa garatzen ari da, eta 2025. urterako turbohaizegailu handietan erregai-kontsumoa %25 murriztuko du. Trent motor sorta ezaguneko modelo zaharragoekin alderatuta. Horrek, noski, Pratt & Whitney diseinu lehiaketa berri bat esan nahi du.

Britainiarrak beste berrikuntza mota batzuetan ere pentsatzen ari dira. Azken Singapurreko Airshow-n, Rolls-Royce-k IntelligentEngine Initiative abian jarri zuen, eta helburua da hegazkin-motor adimentsuak garatzea, seguruagoak eta eraginkorragoak, elkarren artean komunikatzeko gaitasunaren bidez eta laguntza-sare baten bidez. Motorrarekin eta zerbitzu-ekosistemako beste atal batzuekin etengabeko bi norabideko komunikazioa eskainiz, motorrak arazoak gertatu baino lehen konpondu ahal izango ditu eta errendimendua nola hobetu ikasiko du. Beren lanaren eta beste motor batzuen historiatik ere ikasiko zuten, eta, oro har, beren burua konpondu beharko lukete joan-etorrian.

Drive-k bateria hobeak behar ditu

Europako Batzordeak 2050erako abiazio-ikuspegiak CO isuriak murriztea eskatzen du.₂ ehuneko 75, nitrogeno oxidoak ehuneko 90. eta zarata ehuneko 65. Ezin dira lortu dauden teknologiekin. Propultsio sistema elektriko eta hibrido-elektrikoek erronka horiei aurre egiteko teknologiarik itxaropentsuenetako bat bezala ikusten dira gaur egun.

Bi eserlekuko hegazkin elektriko arin daude merkatuan. Lau eserlekuko ibilgailu hibrido elektrikoak horizontean daude. NASAk aurreikusten du 20ko hamarkadaren hasieran, bederatzi eserlekuko hegazkin mota honek hegazkin-zerbitzuak komunitate txikiagoetara itzuliko dituela. Bai Europan, bai AEBetan, zientzialariek uste dute 2030erako posible dela hegazkin hibrido-elektriko bat eraikitzea 100 eserlekuko edukiera duena. Hala ere, aurrerapen garrantzitsuak beharko dira energia biltegiratzearen arloan.

Gaur egun, baterien energia-dentsitatea ez da nahikoa. Hala ere, hori guztia alda daiteke. Elon Musk Teslako buruzagiak esan zuen bateriak kilogramo bakoitzeko 400 watt-ordu ekoizteko gai direnean eta zelulen potentziaren eta pisu osoaren arteko erlazioa 0,7-0,8koa dela, hegazkin transkontinental elektrikoa "alternatiba zaila" bihurtuko dela. Kontuan izanda litio-ioizko bateriak 113 Wh/kg 1994an, 202 Wh/kg 2004an, eta gaur egun 300 Wh/kg inguruko energia-dentsitatea lortzeko gai zirela, hurrengo hamarkadan pentsa daiteke 400 Wh/kg mailara iritsiko da.

Kitty Hawk bi eserlekuko aire-taxi elektrikoaren proiektua

Airbus, Rolls-Royce eta Siemens-ek E-Fan X erakusle hegalaria garatzeko lankidetzan aritu ziren, hegazkin komertzialen propultsio hibrido elektrikoan aurrerapauso garrantzitsua izango dena. E-Fan X hibridoaren teknologia elektrikoaren erakustaldia espero da -Fan X-k 2020an hegan egingo du lurreko proba kanpaina zabal baten ondoren. Lehen fasean, BAe 146k lau motorretako bat XNUMX MW-ko motor elektriko batekin ordezkatuko du. Ondoren, sistemaren heldutasuna frogatu ondoren bigarren turbina motor elektriko batez ordezkatzea aurreikusi da.

Airbus integrazio orokorraz eta propultsio elektriko hibridoaz eta bateria kontrolatzeko arkitekturaz eta hegaldiaren kontrol sistemekin integratzeaz arduratuko da. Rolls-Royce gas-turbinaren motorra, XNUMX megawatt-eko sorgailua eta potentzia elektronikaz arduratuko da. Airbusekin batera, Rolls-Royce-k haizagailuak lehendik dagoen Siemens-en gondolera eta motor elektrikora egokitzen ere lan egingo du. Siemens-ek XNUMX MW-ko motor elektrikoak eta potentzia-kontrolagailu elektroniko bat hornituko ditu, baita inbertsore, bihurgailu eta potentzia banatzeko sistema ere.

Mundu osoko ikerketa zentro asko hegazkin elektrikoetan ari dira lanean, tartean NASA, X-57 Maxwell eraikitzen ari dena. Kitty Hawk bi eserlekuko aire-taxi elektrikoaren proiektua eta zentro, enpresa edo enpresa txiki handietako beste hainbat egitura ere garatzen ari dira.

Bidaiarien eta zama-hegazkinen batez besteko bizi-iraupena 21 eta 33 urtekoa dela, hurrenez hurren, nahiz eta bihar ekoitzitako hegazkin berri guztiak elektrikoak izan, bizpahiru hamarkada beharko lirateke erregai fosilez elikatzen diren hegazkinak pixkanaka kentzeko.

Beraz, ez du azkar funtzionatuko. Bien bitartean, bioerregaiek ingurumena arin dezakete abiazio sektorean. Karbono dioxidoaren emisioak ehuneko 36-85 murrizten laguntzen dute. Erregai-motorrentzako bioerregaien nahasketak 2009an ziurtagiria lortu bazuten ere, abiazio industriak ez du presarik aldaketak ezartzeko. Bioerregaien ekoizpena industria mailara eramatearekin lotutako oztopo eta erronka teknologiko gutxi daude, baina disuasio nagusia prezioa da: beste hamar urte behar dira erregai fosilekin parekotasuna lortzeko.

Etorkizunean sartu

Aldi berean, laborategiak hegazkin-motorren kontzeptu futuristagoak lantzen ari dira. Orain arte, adibidez, plasma-motor batek ez du oso errealista dirudi, baina ezin da baztertu lan zientifikoak zerbait interesgarria eta erabilgarria bilakatzea. Plasma-bultzagailuek elektrizitatea erabiltzen dute eremu elektromagnetikoak sortzeko. Gas bat konprimitu eta kitzikatzen dute, hala nola airea edo argona, plasma batean —egoera beroa, trinkoa eta ionizatua—. Haien ikerketak sateliteak kanpoko espazioan (ioi-bultzagailuak) abiaraztearen ideiara eramaten du. Hala ere, Berlingo Unibertsitate Teknikoko Berkant Goekselek eta bere taldeak plasma-helburuak jarri nahi dituzte hegazkinetan.

Ikerketaren helburua aire-jet-plasma-motor bat garatzea da, aireratze nahiz altuera handiko hegaldietarako erabil daitekeena. Plasma-zorrotadak normalean hutsean edo presio baxuko atmosferan funtzionatzeko diseinatuta daude, non gas hornidura behar den. Hala ere, Gökselen taldeak airean atmosfera bateko presioan funtzionatzeko gai den gailu bat probatu zuen. "Gure plasma toberak segundoko 20 kilometrorainoko abiadura har dezakete", dio Göckelek Journal of Physics hitzaldi-sailean.

SABRE motorra etorkizuneko ibilgailu hipersonikoan

Hasteko, taldeak 80 milimetroko luzerako miniaturazko propultsatzaileak probatu zituen. Hegazkin txiki batentzat, taldeak posible denaren milarainokoa izango da. Mugarik handiena, noski, bateria arinak ez izatea da. Zientzialariek hegazkin hibridoa ere aztertzen ari dira, zeinetan plasma-motor bat barne-errekuntzako motorrekin edo suziriekin konbinatuko litzatekeen.

Erreakzio-motorren kontzeptu berritzaileei buruz hitz egiten dugunean, ez dezagun ahaztu Reaction Engines Limited-ek garatutako SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine). Suposatzen da atmosferan zein hutsean funtzionatuko duen motor bat izango dela, hidrogeno likidoarekin funtzionatzen duena. Hegaldiaren hasierako fasean, oxidatzailea atmosferako airea izango da (hegazkin-motor konbentzionaletan bezala), eta 26 km-ko altueratik (ontziak 5 milioi urteko abiadura hartzen du) - oxigeno likidoa. Suziria modura aldatu ondoren, 25 Mach-eko abiadura lortuko du.

HorizonX, proiektuan parte hartzen duen Boeing-en inbertsio-ardatzak, oraindik ez du erabaki SABER-ek nola erabil dezakeen, izan ezik, "teknologia iraultzailea erabiltzea Boeing-i hegaldi supersonikoen bila laguntzeko".

RAMJET eta scramjet (errekuntza-ganbera duen jet motor supersonikoa) abiadura handiko hegazkinaren zaleen ahotan daude aspalditik. Gaur egun, batez ere helburu militarretarako garatzen dira. Hala ere, hegazkinaren historiak irakasten duenez, armadan probatuko dena abiazio zibilera joango da. Pazientzia pixka bat besterik ez da behar.

Rolls Royce-ren motor adimendunaren bideoa:

Rolls-Royce | Berrikuntza IntelligentEnginen