Rolls-Royce запустил демонстратор камеры сгорания для UltraFan

Первые результаты тестов под нагрузкой двух ключевых элементов будущих крупных гражданских двигателей Rolls-Royce — нового ядра и коробки передач — оказались обнадёживающими.

Мы провели значительное количество испытаний, и все технологии работают хорошо.

Фил Кернок (Phil Curnock), главный инженер программ Civil Aerospace Future

Компрессор и турбина нового поколения

Ядро высокого давления Advance3 с редукторной архитектурой привода согласно стратегическому плану компании будет основой концепции UltraFan — преемников успешного семейства Trent, выход в серию которых планируется на 2025… 2027 годы. Длительность его активных продаж должна составить от 15 до 20 лет, период эксплуатации — до 40 лет.

Новое ядро, испытания которого начались в ноябре в гибридном демонстраторе, на первом этапе будет работать внутри конструкции Advance: турбовентиляторном двигателе с прямым приводом, расход топлива которого планируется на уровне 20% ниже, чем у принятой за базу модели Trent 700 (устанавливаются на Airbus A330-200/-300).

На втором этапе Advance превращается в UltraFan, двухконтурный дизайн с ультравысоким коэффициентом: ранее испытанное ядро подключается с увеличенному вентилятору, приводимому с помощью коробки редукторов. Он должен показать результаты ещё на 5% лучше.

В демонстраторе ядро Advance3 работает между вентиляторной системой двигателя Trent XWB-84 для Airbus A350 и турбиной низкого давления двигателя Trent 1000 для Boeing 787. Задача: изучить возможность увеличения усилия на компрессоре и турбине высокого давления и снизить — на звеньях среднего давления. Производитель планирует отказаться от турбины низкого давления, что перераспределит нагрузку на подшипники — и это тоже подлежит исследованию.

К сегодняшнему дню ядро (компрессор и турбина) высокого давления Advance3 достигло 90% планируемого уровня мощности.

Эволюция двигателей Rolls-Royce
Эволюция двигателей Rolls-Royce от современного Trent XWB к перспективному редукторному UltraFan

Коробка передач

Уже третий экземпляр коробки передач UltraFan начал испытания на предприятии Rolls-Royce в Далевице, земля Бранденбург, Германия. Блок диаметром 1 метр представляет собой коробку планетарного типа с кольцевой шестернёй снаружи и пятью планетарными шестернями внутри, вращающимися вокруг центральной солнечной шестерни. Последняя будет сопряжена с валом демонстратора Advance3, поэтому редуктор должен выдерживать планируемую тягу до 335 кН.

Коробка передач перспективного двигателя Rolls-Royce UltraFan, рендер
Коробка передач перспективного двигателя Rolls-Royce UltraFan, рендер
Планетарная передача (коронная шестерня остановлена)
Принципиальная схема редуктора для двигателя UltraFan с планетарной передачей, где коронная шестерня остановлена; реальный образец имеет пять планетарных шестёрен (даны синим цветом)

Камера сгорания

Наконец, модернизированная камера сгорания с пониженным уровнем выбросов (advanced low-emissions combustion system (ALECSys), которую установили вместо стандартной в двигателе Trent 1000, была впервые запущена за несколько недель до авиашоу в Сингапуре и показала тоже весьма удовлетворительные результаты: акустического гула не зафиксировано, старт проходит гладко, распределение топлива работает «очень хорошо».

Теперь эту установку перевезут на стенд Rolls-Royce в Томпсоне, канадская провинция Манитоба, для испытаний на холодный старт, работу в зимних условиях, устойчивость при попадании льда, а также в целом для настройки антиобледенительной системы.

После этого двигатель переместится на стенд производителя, расположенный в принадлежащем NASA Космическом центре имени Джона Стенниса в округе Хэнкок, штат Миссисипи. Здесь будут проводиться шумовые тесты. И лишь потом демонстратор установят на крыло тестовой лаборатории Boeing 747-200 для лётных испытаний. На весь путь будет потрачено «несколько лет».

Потенциальные клиенты

Британский концерн информирует авиапроизводителей о своём прогрессе. Но публичных сведений о том, куда будут установлены двигатели UltraFan, пока нет.

Впрочем, для существующих моделей самолётов новинка от Rolls-Royce чрезмерно велика. При тяге в 310… 335 кН их вентилятор будет иметь диаметр 3,56 метра (140 дюймов) против 2,85 метров (112 дюймов) у Trent 1000. Наиболее логичным видимым сегодня решением является конфигурация крыла gullwing («крыло чайки») и расположение силовых установок в коротких гондолах и максимально близко к крылу.

Airbus A380
Airbus A380 — современный самолёт с самой выраженной формой «крыла чайки». Однако устанавливаемые на него двигатели Rolls-Royce Trent 900 имеют диаметр вентилятора 2,95 метра. Для потенциальных UltraFan с диаметром 3,56 метра крыло должно быть поднято заметно сильнее