100 000 л.с., низкий уровень выбросов и экономия топлива - такова должна быть новая концепция двигателя с самой мощной в мире авиационной коробкой передач. Rolls-Royce в настоящее время работает с Мюнхенским техническим университетом над новой авиационной трансмиссией и изучает, как свойства трансмиссии меняются в зависимости от ее размера и как их можно оптимизировать.
Производительность 500 автомобилей среднего класса
Самая мощная в мире авиационная коробка передач планируется ввести в эксплуатацию в 2025 году: она является частью концепции двигателя Rolls-Royce Ultrafan. Кристиан Сейдел из Rolls-Royce объясняет: «Расход топлива двигателя Ultrafan на 25% выше, чем у первых двигателей Trent Rolls-Royce, но он также легче и тише». Сейдел возглавляет проект силовой коробки передач, что касается развития передачи энергии для ультрафана.
Картинная галерея
Картинная галерея с 8 картинками
Эта зубчатая передача имеет центральную функцию. Проще говоря, меньше топлива расходуется, если вентилятор, часть двигателя, которая видна снаружи, вращается как можно медленнее, а турбина внутри вращается как можно быстрее. «Коробка передач может эффективно передавать мощность от высокоскоростной турбины на тихоходный вентилятор», - говорит Сейдел. Трансмиссия ультрафана рассчитана на передачу до 100 000 л.с., что сопоставимо с мощностью 500 автомобилей среднего класса. Это самая мощная коробка передач, когда-либо созданная для гражданской авиации.
Большая передача с большими проблемами
Rolls-Royce работает вместе с Карстеном Шталем, профессором элементов машин в TUM, и его командой, так как ученые имеют многолетний опыт исследования и оптимизации особых свойств зубчатых передач.
Профессор Шталь объясняет особые проблемы: «Коробка передач в своем первоначальном размере имеет диаметр один метр. Если вы строите редукторы, которые являются такими большими и компактными, как того требует Ultrafan, то возникают особые проблемы, например, с охлаждением ». Редуктор вырабатывает тепловую мощность в несколько сотен киловатт, что соответствует обогреву высотного здания.
Гигантская трансмиссия на испытательном стенде
Исследователи исследуют соответствующие взаимозависимости для особых свойств передачи, используя специальные методы расчета и имитационные модели. Затем рассчитанные результаты проверяются на испытательном стенде, концепция и разработка которого были отдельным исследовательским проектом для ученых. Первоначально они столкнулись с проблемой уменьшения размеров коробки передач, испытания которой производитель заполняет в собственном здании в масштабе 1: 1, чтобы его можно было проверить в испытательных помещениях TUM - без потери свойств, подлежащих проверке.
передача инфекции
Обзор мира передач
Следующей задачей было энергоснабжение. Несмотря на сокращение, несколько мегаватт все еще должны быть переданы на передачу. С обычной технологией испытаний потребовались бы огромные электродвигатели. Чтобы уменьшить установленную мощность и, следовательно, пространство для установки, а также затраты, ученые внедрили испытательный стенд с так называемым принципом «спина к спине» или «натяжение». Две идентичные коробки передач соединены в зеркально-инвертированном виде, так что энергия с выхода одной коробки передач направляется на привод другой. «При относительно низкой мощности привода, составляющей около 200 киловатт, мы можем использовать несколько мегаватт в цикле, - объясняет Уве Вайнбергер, руководитель проекта на кафедре.
Коробка передач / сборник
Разрабатывать, оптимизировать и разбираться в коробках передач
Изучите передачу с большими данными
Датчики непрерывно записывают данные о рабочих характеристиках испытательного оборудования, включая ускорение, скорости, крутящий момент, температуры масла на входе и выходе, температуры на подшипниках и уплотнениях и давление масла. «Приблизительно 100 измерительных каналов предоставляют столько данных, что мы попадаем в область больших данных», - говорит Вайнбергер. «Чтобы оценить данные и сопоставить их друг с другом, мы сначала должны разработать методы автоматической оценки и сокращения, чтобы затем сравнивать результаты друг с другом и делать из них выводы». В течение следующих нескольких месяцев будут проверяться коробки передач с систематически различными свойствами. Затем исследователи будут использовать результаты в качестве основы для внесения конкретных предложений по оптимизации передачи в ее первоначальном размере.
Оптимизированные коробки передач испытываются в масштабе 1: 1 на испытательном стенде Rolls-Royce в Далевице, недалеко от Берлина. «Позже, конечно, после испытаний на двигателе сначала на земле, а затем на« летающем испытательном стенде »переделанного самолета», - объясняет Кристиан Сейдел. Запуск двигателя UltraFan запланирован на 2025 год. До тех пор ученые ТУМа будут продолжать поддерживать разработку своими исследованиями.