[Bildquelle : Pratt & Whitney ]
Das Luft- und Raumfahrtunternehmen Pratt & Whitney integriert sein neues PW1000 PurePower-Triebwerk in moderne Flugzeuge. Das Unternehmen möchte es mit einem unkonventionellen Ansatz für Turbinentriebwerke um 15 Prozent effizienter machen.
Pratt & Whitney ist bekannt für seine Flugzeugtriebwerke. Jetzt möchte das Unternehmen das traditionelle Design von Düsentriebwerken verbessern und die Auswirkungen von Überschallturbulenzen reduzieren. Die Lösung ist bemerkenswert einfach und dennoch hochentwickelt. Statt einer festen Welle, die verbindetAls Kompressor für die Turbine stellte das Team ein Getriebe vor, um die Drehzahl des Kompressors zu ändern.
Das langsamere Drehen des Kompressors scheint nicht intuitiv zu sein. Durch Drehen der Schaufeln mit Unterschallgeschwindigkeit werden jedoch die Turbulenzen minimiert, wodurch eine optimale Geschwindigkeit erreicht wird, um den Wirkungsgrad am besten zu verbessern. Frühere Tests haben ergeben, dass der Motor 15 Prozent effizienter ist, und da der Kompressor NrBei längeren Läufen mit Überschallgeschwindigkeit wird der Schall erheblich reduziert, da keine Stoßwellen erzeugt werden. Tatsächlich können bis zu 75 Prozent des Geräusches reduziert werden.
Herkömmliche Turbinentriebwerke sind auf einen Kompressor angewiesen, um Luft in und um die Brennräume zu speisen. Der Großteil der Luft kühlt den Motor, während ein kleiner Teil für die Verbrennung verwendet wird, um das Gas schnell in die Turbine zu beschleunigen. Die Turbine verwendet einen Teil derEnergie aus dem Gas, um sich unglaublich schnell zu drehen. Sowohl der Kompressor als auch die Turbine sind mit einer Welle verbunden, was dazu führt, dass sich beide mit der gleichen Geschwindigkeit drehen.
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Der Motor arbeitet bemerkenswert gut. Je mehr Gas über die Turbinenschaufeln strömt, desto schneller dreht es sich. Dadurch dreht sich der Kompressor schneller und saugt mehr Luft an, wodurch der Turbine mehr Luft zum Verbrennen zugeführt wird, wodurch mehr Leistung und Energie erzeugt werdenDer Zyklus geht weiter. Es scheint ein ideales Szenario zu sein: Je schneller sich die Turbine dreht, desto mehr Luft und damit mehr Leistung. Die Theorie gilt größtenteils, bis die Verdichterschaufeln die Schallgeschwindigkeit erreichen.
Das Erreichen der Schallgeschwindigkeit erzeugt eine intensive Stoßwelle. Jeder, der eine Stoßwelle gehört hat, versteht die durch eine solche Kraft ausgeübte Scherkraft. Die Stoßwellen enthalten stark komprimierte und nicht komprimierte Wellen, die sich in Form von Turbulenzen in Reihe bewegen. Seit den Turbinenschaufelnnicht sehr groß sind, beeinträchtigen die Stoßwellen die Fähigkeit des Kompressors, mehr Luft einzudrücken. Infolgedessen wird die Kraftstoffeffizienz stark beeinträchtigt.
Eine solch beeindruckende Reduzierung zu erreichen war keine leichte Aufgabe. Pratt & Whitney investierte über 10 Milliarden US-Dollar und 20 Jahre in der Perfektionierung des Getriebeturbofan-Motors. Die Triebwerke sind viel leiser, sparsamer, sparsamer und umweltfreundlicher. Einige Fluggesellschaften haben die neuen Triebwerke bereits in ihre Flotte aufgenommen, sodass der Himmel etwas grüner bleibt.
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Geschrieben von Maverick Baker