211service.com
Effektivare jetmotor sätts i växel
En flygplansmotor som använder ett nytt växelsystem kan minska föroreningarna och öka energieffektiviteten för flygresor.
Växla: Insugsfläkt och turbiner i PurePower turbofläktmotor kan rotera med olika hastigheter, vilket förbättrar bränsleeffektiviteten.
amerikansk motortillverkare Pratt och Whitney , som utvecklade motorn, har tecknat ett avtal som bör se till att motorn tas i bruk 2016 på nästa generations Airbus A320. Designen lovar att sänka buller och lustgasutsläpp avsevärt och minska bränsleförbrukningen med upp till 15 procent. Bränslebesparingen borde innebära att varje flygplan kommer att släppa ut 3 600 färre ton koldioxid årligen, säger Tom Enders , VD och vd för Flygbuss .
Det nya växelsystemet kopplar bort motorns turbin, som roterar när luft strömmar genom den, från den stora luftintagsfläkten på dess framsida, vilket gör det möjligt att köra båda med optimala hastigheter, säger Graham Webb, chefsingenjör på Pratt and Whitney's Next Generation Product Familjegrupp i East Hartford, Connecticut.
Konceptet med en växlad turbofläkt är inte nytt, säger man Magda Attia , en flygingenjör vid Embry-Riddle Aeronautical University i Daytona Beach, Florida. De första designerna för denna typ av motorväxling går tillbaka till 1980-talet. Men branschen är väldigt motståndskraftig mot förändring, säger han. Växellådor är tunga och ökända för att vara väldigt problematiska.
Om problemen kan övervinnas bör belöningen i form av effektivitetsvinster vara betydande, säger Attia. Han säger att andra motortillverkare sannolikt kommer att följa efter och utveckla sina egna växelsystem.
Den nya motorn som utvecklats av Pratt och Whitney är en turbofan. Liksom andra jetmotorer förbränner den bränsle när tryckluft passerar igenom; den resulterande luft-gasblandningen expanderar för att generera dragkraft. Men i en turbofläktmotor tvingar en fläkt framtill långsammare luft runt motorn och blandar den med de snabbare heta gaserna för att skapa ytterligare dragkraft.
Faktum är att det mesta av dragkraften som genereras av en turbofläktmotor kommer från denna förbikopplade luft. Det krävs alltså en mindre jetmotor, så det förbränns mindre bränsle. Utrymmet runt motorn hjälper också till att minska bullret.
Storleken på kammaren runt motorn i förhållande till själva motorn kallas bypass-förhållandet. Trenden i moderna motorer är att gå med högre och högre bypass-förhållanden, eftersom de är effektivare, säger Attia. För närvarande är det genomsnittliga förhållandet runt 8:1. Växelsystemet gör att förhållandet i den nya motorn är 12:1.
Inloppsfläktarna på framsidan av turbofläktmotorer drivs av turbiner som roteras av den förbrända gas-luftstrålen. Den nya motorn låter inloppsfläkten rotera med en tredjedel av turbinens hastighet, vilket förbättrar framdrivningseffektiviteten. Detta gör att både [turbinen och inloppsfläkten] kan köra med sina optimala hastigheter, säger Webb.
Designen gör också att andra delar av motorn kan förenklas. Vi kunde ta bort flera lågtrycksturbinsteg och två lågtryckskompressorsteg, säger Webb. Detta lägger till mer än 1 500 färre bärytor i motorn, vilket avsevärt minskar underhållskostnaderna för flygbolagen.
Pratt och Whitney har testat en turbofläktdemonstrator sedan 2008 och har genomfört mer än 75 timmars testflyg. Under de kommande två åren kommer 15 motorer att testas, med motorcertifiering förväntad i slutet av 2012.