
NASA и американский исследовательский центр UTRC в ближайшее время начнут продувочные испытания вентилятора, рассчитанного на всасывание воздушного пограничного слоя. Как пишет Aviation Week, такой вентилятор будет устанавливаться на новые турбовентиляторные двигатели для перспективных пассажирских и военных самолетов. Продувочные испытания нового всасывающего устройства для силовых установок будут проводиться в аэродинамической трубе Исследовательского центра имени Гленна.На современных пассажирских и некоторых военных самолетах используются дозвуковые турбовентиляторные двигатели. В крейсерском режиме полета в силовых установках такого типа большую часть тяги создает воздушный поток, образуемый вентилятором. Если говорить упрощенно, то чем больше вентилятор, тем выше его вклад в создание тяги двигателя. Однако простое увеличение диаметра вентилятора ведет к возникновению другой проблемы — существенного лобового сопротивления в полете.В полете набегающий воздух несколько тормозится вентилятором, а затем уже затягивается в двигатель. Такое торможение приводит к частичной потере эффективности силовой установки. Для соблюдения баланса между подачей воздуха в двигатель и его торможением на входе лопаткам вентилятора придают особую форму. Обычно они имеют вид сабель с неравномерным изгибом для оптимизации воздушного потока по всей длине (подробнее о вентиляторах и турбовентиляторных двигателях можно почитать в нашем материале).В качестве одного из способов уменьшения лобового сопротивления турбовентиляторного двигателя разработчики видят его «утапливание» в корпус самолета. В этом случае силовая установка получит щелевой немного выступающий над поверхностью фюзеляжа самолета воздухозаборник. Такое решение, по предварительным расчетам, существенно снизит общее лобовое сопротивление летательного аппарата и позволит повысить топливную эффективность по меньшей мере на восемь процентов.Однако невозможно взять один из существующих двигателей и «утопить» его в корпусе самолета, потому что это приведет к существенному падению мощности силовой установки и повышению расхода топлива. Дело в том, что вентиляторы на всех без исключения турбовентиляторных двигателях настроены на работу с набегающим свободным потоком воздуха. Но вентилятору «утопленного» в фюзеляж двигателя придется втягивать пограничный воздушный слой с ламинарным медленным течением.Пограничным воздушным слоем называют тонкий слой на поверхности летательного аппарата, характеризующийся сильным градиентом скорости от нуля до скорости потока вне пограничного слоя. Вентилятор, настроенный на прямой приток воздуха, в «утопленной» конфигурации будет создавать на входе сильный перепад давления, что в свою очередь будет нарушать ламинарное течение воздуха по фюзеляжу перед воздухозаборником и после него. Частично эту проблему можно решить уменьшением глубины воздухозаборника.Для нормальной работы двигателя в условиях, когда на вход подается воздух из пограничного слоя, необходимо также изменить конфигурацию лопаток вентилятора. Лопатки типичного вентилятора турбовентиляторного двигателя имеют угол атаки 27 градусов. Разработчики провели серию вычислений и компьютерное моделирование, по итогам которых пришли к выводу, что оптимальным углом атаки лопаток вентилятора, оптимизированного для втягивания пограничного слоя, являются 17 градусов.Испытания вентилятора, оптимизированного для втягивания пограничного воздушного слоя, будут проводиться в аэродинамической трубе на имитированной скорости полета в 0,8 числа Маха (988 километров в час). Как ожидается, установка такого вентилятора на обычный турбовентиляторный двигатель, «утопленный» в фюзеляже, даст прирост топливной эффективности 4,5 процента. Прибавки еще в 3,5 процентных пункта разработчики намерены добиться изменением конфигурации лопаток вентилятора.В середине октября американская компания Lockheed Martin приступила к формированию концепции перспективного самолета-заправщика KC-Z. В нем особое внимание планируется уделить малозаметности. Для ее снижения компания планирует оснастить танкеры «утопленными» в фюзеляж двигателями, воздухозаборники которых будут прикрыты от радаров гаргротом. За полет KC-Z будут отвечать турбовентиляторные двигатели с вентиляторами, оптимизированными для втягивания пограничного воздушного слоя.Василий Сычёв
