Что сдерживает использование авиационных двигателей с открытым ротором

Наиболее существенным изменением в новой конструкции двигателя является вентилятор с открытым ротором, также называемый вентилятором без контура, который обеспечивает существенное повышение эффективности использования топлива при обеспечении высокой тяги.

В целом, открытый ротор - это газотурбинный двигатель, вентилятор которого не находится внутри гондолы. В таких конструкциях вентилятор часто называется пропеллером и может быть либо пропеллером одинарного вращения (т. е. турбовинтовым), либо парой пропеллеров встречного вращения (т. е. открытым ротором).

Технологии с открытым ротором предлагают потенциал для значительного снижения расхода топлива и выбросов CO₂ по сравнению даже с новыми турбовентиляторными двигателями.

Для «традиционных» турбовентиляторных двигателей более высокая тяговая эффективность достигается за счет увеличения степени двухконтурности, что, соответственно, приводит к увеличению диаметра вентилятора. Однако, эффективность такой технологии уменьшается по мере увеличения диаметра гондолы, Кроме того, при этом значительно увеличивается вес двигателя и его лобовое сопротивление.

Спустя четверть века после того, как General Electric в США продемонстрировала в полете, что двигатели с открытым ротором могут обеспечить значительную экономию расхода топлива по сравнению с обычными турбовентиляторными двигателями, разрабатываются перспективные двигатели такой схемы с использованием новых материалов и технологий.

Уровни шума ранее препятствовали попыткам разработать двигатель с открытым ротором. Открытая конструкция означает отсутствие корпуса вентилятора, который бы заглушал звук вращающихся лопастей. Но проект «Чистое небо» считает, что, изменив форму и конфигурацию лопастей ротора, можно снизить уровень шума до параметров, соответствующих нормативным требованиям.

Ныне европейские исследования сосредоточены на двух препятствиях, которые могут помешать использованию открытых роторов для нового поколения совершенно новых узкофюзеляжных авиалайнеров: шум и безопасность.

Действительно, у двигателей с открытым ротором встречного вращения существует множество технических проблем, но две из них являются наиболее существенными.

Первая - разработка системы привода лопастей для уменьшения шума, создаваемого лопастями встречного вращения, который у «классического» двигателя в значительной степени глушится мотогондолой и сложность управления коммуникациями и шагом лопастей через систему силовых передач встречного вращения.

Вторая - установка двигателя с открытым ротором на планер. Турбовентиляторные двигатели изолированы от планера гондолой, но воздушный поток, проходящий через лопасти двигателя с открытым ротором, взаимодействует с несущей конструкцией планера, поэтому установка влияет не только на шум системы двигателя, но и на ее эффективность.

Инженеры потратили два года на снижение уровня шума, определив оптимальное расстояние между двумя вращающимися в противоположных направлениях ступенями, количество лопастей на каждой ступени и профиль самих лопастей.

Перемещение двигателей с крыла на заднюю часть фюзеляжа также снижает уровень шума и повышается безопасность использовании лопастей винта без кожуха.

Цель конструкторов - сделать открытые роторы жизнеспособным вариантом для питания узкофюзеляжных авиалайнеров следующего поколения. В перспективе открытый ротор рассматривается как возможный преемник турбореактивных двигателей.