NGAD Motoare

 Continuam dezbaterile prinvind NGAD, se pare ca ambasada americana asteapta cu interes.

Am vorbit pe scurt de aerodinamica si dinamica zborului, azi continuam cu:

  1. Motorul.

Stim cu totii cit am suferit de motoare, atit la IAR 93, cit si la 99, 95, ca la omul sarac nici boii nu trag. Se pare ca nici amis nu stau prea bine.

Ma voi misca pe o gheata subtire deoarece nu sunt deloc specialist in motoare, cunostintele mele se reduc la ceva cursuri acum 60 de ani si ceva lecturi in diagonala. Oricum se vede ca se da o importanta deosebita motoarelor. Propunerile sunt GE și Pratt, XA102 și XA103, programe de propulsie adaptivă de ultima generație. Trebuie spus ca tehnologia XA 100 circula de mai multi ani ca o stafie prin domeniul reactoarelor.

Bineinteles ca scopul e consum specific redus, greutate specifica redusa, dar si, mai nou pt stealth, amprenta IR usoara si chiar reducere zgomot pt ca si asta poate deconspira prezenta unui avion.

Primele doua premize, consum, greutate, se rezolva de regula prin cresterea temperaturii la turbina. Solutia e folosirea unor materiale cu rezistenta mare la temperatura, in acest caz se vor folosi Ceramic Matrix Composite, o idee nu f noua, dar care se dezvolta continuu. Cica astfel se reduce consumul cu 25%. La aceasta contribuie si miscorarea spatiului intre palele compresorului/turbinei si carcasa. Un spatiu prea mare trage aer fals, si miscoreaza eficacitatea, dar totusi e necesar un anumit spatiu deoarece cu temperatura si fortele centrifuge palele se dilata/lungesc si ar ajunge sa frece carcasa. Sa nu uitam ca inlocuirea materialului palelor de turbina este f riscanta, prin anii 70 Rolls Royce practic a dat faliment incercind sa foloseasca materiale noi.

Ambele motoare utilizează tehnologii adaptive care ar permite unei aeronave NGAD să se adapteze la configurația ideală de tracțiune pentru situația în care se află, oferind o autonomie mai mare și o capacitate de gestionare termică mai buna decât motoarele tradiționale. Acea tehnologie a fost luată în considerare chiar pentru F-35 Joint Strike Fighter, dar Pentagonul a ales în cele din urmă să modernizeze motoarele actuale ale F-35, pe fondul preocupărilor legate de costurile motorului adaptiv și de capacitatea limitată de a se potrivi tuturor versiunilor F-35.

Deci e vorba de doua mari companii de motoare GE si Pratt & Whitney, care dezvolta separat cite un motor. Aceasta situatie precum si banii investiti, in ianuarie, Forțele Aeriene au anunțat că ambele companii au primit modificări la contractele lor inițiale NGAP, care aduc valoarea maximă a fazei prototipului fiecărui contract la 3,5 miliarde de dolari fiecare. Acest plafon ar fi de peste trei ori valoarea maximă de 975 de milioane de dolari a contractelor originale, care au fost atribuite în 2022, arata ca exista mari sperante ca perfectionarea motoarelor sa contribuie masiv la performantele avionului.

Observam ca apare termenul de tehnologie adaptiva. Ce e asta? Parerea mea de nespecialist e ca daca ar fi sa comparam cu motoarele cu piston, motoarele cu reactie au ramas in urma. La cele cu piston totul se adapteaza, camele schimba unghiul de deschidere supape, pct de aprindere se schimba, functie de regimul motorului, amestecul carburant se regleaza si el in continuu. Deci, imi pot imagina ca si la noile motoare cu reactie se va incerca ceva asemanator, probabil chiar unghiul palelor compresorului, sau al turbinei, se vor regla, probabil chiar raportul de dilutie va deveni variabil, probabil si camera de ardere va avea componente reglabile etc. Cert e ca motorul va fi plin de senzori, conform filozofiei SHM (structural health monitoring), prin care se va urmari starea componentelor, astfel incit reviziile sa nu se mai execute la intervale fixe, ci la intervale adaptate starii de uzura reale.

Mai concret designul ciclului adaptiv va cuprinde trei fluxuri, se poate direcționa aerul către cel de-al treilea flux de ocolire pentru o eficiență sporită a combustibilului și răcire, sau spre miez și fluxurile ventilatorului pentru forță, performanță suplimentare si amprenta termica.

Deci e o extindere a motorului cu dublu flux, la trei, dar si cu posibilitatea de a modifica raportul de dilutie (raportul intre debitul de aer a diferitelor fluxuri).

Cel de al treilea flux ar avea o mare influenta asupra racirii jetului si deci ar reduce amprenta IR, desigur functie de regimul si misiunea avionului. Nu mi-e clar daca se va folosi, sau nu postcombustia, eu as propune folosirea acesteia, ca un supliment de forta nu strica niciodata, in cazuri disperate, chiar daca aceasta cam strica proprietatile stealth si mai si goleste rezervoarele. Un pilot IAR 93 povestea ca amprenta termica a avionului cu PC era atit de puternica ca putea fi vazuta de la Moscova.

Picant e ca incercind sa ma documentez asupra temei, mie mi se pare fascinanta, am gasit pe google enorm de multe studii efectuate de … chinezi si nici una romaneasca de la Turbomecanica.

Tineti computerele deschise ca mai am inca una .. si ma duc, voi vorbi de Loyal Wingman, miine

neamtu tiganu

Sursa: la-neamtu-tiganu

53 de comentarii:

  1. Doar un comentariu de „nespecialist”.
    Cred ca 0poblema motoarelor e atât de tehnica, subtila și clasificata încât nu o putem dezbate real.pe aici. Expresii:: de genul: adaptiv, compozite cu matrice ceramica, 3 fluxuri. suna bine. Dar cât aduc performanta, în ce mod și ce dezavantaje au…
    În final o sa spun un truism. Tehnologia americana ( și occidentala im general) a făcut parca un scop din a creea lucruri scumpe, complexe și maintenance intensive. Și da, cu performante superioare. Unde e un echilibru? Greu de spus, dar nu la 300 de milioane de dolari zburătoarea.

    5
    • „a făcut parca un scop din a creea lucruri scumpe, complexe și maintenance intensive” sa nu uitam ca f multe tehnologii „scumpe” dezvoltate in domeniul militar devin cindva accesibile in domeniul civil! Termenul de scump e relativ, daca ai putine avioane f scumpe dar infailibile ar fi mai ieftin decit multe care pot fi doborite de dusman cu pistolul.

      Exemplul cel mai comun de material compozite e betonul armat!

      18
  2. Momentul ăla în care realizezi ca Turbomecanica era doar un atelier care incerca să realizeze un motor vechi sub o licență costisitoare… Mândria anilor’60 realizat în 80…

    10
    • E o afacere privata. Arunca un ochi pe net sa vezi ce servicii ofera. Daca le dai planurile motorului s-ar putea sa ti-l faca, pentru ca au utilaje contemporane.

      Daca nu te satisface fa tu inca o fabrica.

      3
      • Nu, nu ti-l fac. Pentru ca pe lângă ” utilajele contemporane” în motoare se regasesc materiale și tehnologii exotice. De aia chinezii nu pot reproduce motoarele rusesti.

        2
    • capatu satului

      @tomcat 1974
      Stai liniștit alții mai vestici și cu mult mai mulți bani decât noi, erau încă la elice dacă nu preluau atât rezultatele cercetărilor germane din timpul ww2 cat și inclusiv cercetătorii – paperclip, von Rickenbach, etc etc

      Să faci din nimik motor turboreactor de avion militar e…complicat
      Sigur ca în filmele de pe discovery și restu apar povești vânătorești cum ca din analiza urmelor de cauciucuri de pe pista ale Concorde au construit rușii atât Tu144 cat și motoarele aparatului

      În general, în țările multilateral dezvoltate ale estului Evropei partea de cercetare și dezvoltare motor turboreactor, este separată de producție: asa e la ruși, ucraineni și inclusiv la noi
      Turbomecanica e fabrica iar partea de cercetare și dezvoltare a motoarelor se făcea la institutu de cercetare care astăzi se numește Comoti

      Nu este exclus ca inginerii Turbomecanica să dețină cunoștințe tehnice legate de proiectarea unui turboreactor
      Dar cercetarea este un pic diferită față de producția de serie

  3. cresterea temperaturii nu asigura implicit o scaderea a consumului specific si crestere a puterii specifice. De regula, temperatura si/sau presiunea crescuta din camera de ardere duca la descopunerea moleculei de hidrocarbura inaintea arderii (acel fum negru, delatfel carbon).
    Orice proiectant de motoare are ca obiectiv controlul arderii pentru a utiliza la maxim energia calorica generata de hidrocarbura prin ardere in vederea generarii lucrului mecanic. De regula se incearca initiarea a mai multor focare de aprindere prin injectia in multe cicluri, tocmai pentru a preintampina formarea undei nefaste de presiune.
    In motoarele vehiculelor controlul arderii are 3 principii mari: management debit/momente injectie combustibil, coeficient umplere aer/evacuare gaze (turbosuflante si distributii variabile) si la otto control aprindere.
    Fizica este aceiasi, vor trebui sa adopte solutii din mai multe directii. Acel bypass pe admisie le poate optimiza debitul de aer (as completa ca este siilar unei turbosuflante cu geometrie variabila dublate de o distributie variabila), dar el va trebui dublat si de un alt management al arderii. Din experienta vehiculelor civile, managementul arderii este partea cea mai complexa si care necesita foarte multi ani de studii laborioase.

    4
    • Domnule ADR sunteti extrem de amuzant!

      Am recunoscut ca nu sunt specialist, dar totusi…

      PS De ce consuma un motor diesel mai putin decit unu pe benzina?

      7
      • Neamtu tiganu motorul diesel are randament mai mare decat motorul otto

        1
        • Domnu Florian, m-ati surprins, as fi interesat sa-mi spuneti de ce?

          3
          • Rata de compresie mai mare ce se poate realiza deoarece combustibilul este injectat treptat astfel încât sa nu se producă o creștere de presiune brusca.
            Principiu care nu poate fi aplicat la turbine.
            La motoarele cum piston ciclul este desfășurat temporal, în timp ce la cele cu turbina este spațial. Adică în piston mai întra și aer rece în timp ce la turbina în punctul cel mai fierbinte, la ieșirea din camera de ardere și întrarea în prima treapta a turbinei va fi mereu fierbinte, adicatelea 1000 de grade.
            De aia se folosesc materiale exotice. Și to de-aia, ca să narest temperatura cu 30-50 de fradevmincestivin cercetare vreo 20 de ani. Dacă ești o companie serioasa. Dacă ești din romanica te lași păgubaș.

          • Domnule Neamtu Tiganu am terminat scoala demult nu mai imi aduc aminte in amanunte de ce un motor diesel e mai eficient decat un motor otto dar stiu ca randamentul unui motor diesel fata de unul otto e aproape dubla si combustibilul e mai ieftin (fara a lua in calcul artificiile fiscale de taxare ale statului care a facut motorina mai scumpa din motive de green deal)asta la motoarele obisnuite si asta este si motivul pentru care motoarele de camioane si nave sunt preponderent diesel de multi ani acum ca la motoarele de aviatie lucrurile se pot schimba e adevarat insa trebuie sa intelegem ca nimeni la ora actuala nu va da sa zicem 100 milioane euro pe un camion cu nu stiu ce turbina otto sofisticata chiar daca ajunge sa consume mai putin decat diesel-ul similar.

            2
            • da domnul Florian, aveti perfecta dreptate, eu doar glumeam, randamentul motorulul creste cu raportul de compresie.
              desigur mai sunt si alti factori, …

      • fizica de clasa a X a ne invata ca randamentul termic al unui motor diesel este mai mare ca al unui Otto din cauza raportului de compresie superior.
        Dar totusi… temenul asta „de ce consuma mai putin” e sub nivelul unei autobaze sau statii de tractoare. In tehnica se foloseste termenul de consum specific, pentru ca te raportezi mereu si la lucrul mecanic livrat.
        Si doar ca fapt divers, poti avea motor Diesel care are un consum specific mult mai mare ca al unui motor Otto ce livreaza acelasi cuplu motor, diferenta este data de energetica arderii care genereaza mult mai eficient lucru mecanic pentru aceiasi cladura (in sens fizic) primita.
        Asta am incercat sa-ti sugerez, optimizarea unui coeficient de umplere sau cresterea temperaturii in camera de ardere nu sunt suficiente, magia este la controlul arderii in corelatie cu volumul de aer primit si sarcina, pentru ca sursa ta de energie este hidrocarbura nu fluxul de aer.
        Din cate am citit, diferenta dintre un turbofun si un turbojet este data de fluxul de aer, primul avand flux principal pe exteriorul motorului, pentru acelasi cuplu livrat duce la o racire mai slaba fata de turbojet (care foloseste tot fluxul), de aici si nevoia unor materiale cu rezistenta superioara la temperaturi. Nicidecum ca temperatura optimizeaza randamentul arderii.

        4
        • Domnu ADR, incercarile d-voastra de a demonstra ceva sunt mai mult decit penibile. Si ca observator neutru am vazut ca nu e prima data.

          Imi pare rau ca nu pot comenta asemenea aiureli.

          „magia este la controlul arderii in corelatie cu volumul de aer primit si sarcina”.. asta mi-a placut f mult, continuati…

          V-as da un sfat sa uitati tot ce ati citit si s-o luati de la capat. Cum spuneam pt mine sunteti extrem de amuzant!

          7
          • combate te rog afirmația cu argumente tehnice, cu cu povesti de nivelul unui copil de clasa a 2 a.
            E oricum e la mintea oricărui prost ca un motor diesel de acum 70 de ani consuma x4 fata de unul modern și livra cuplu motor la 1/2.
            Totul se reduce la energetica arderii, mai pe limbaj popular, cat lucrul mecanic poti obține din miligramul de hidrocarbura arsa.
            Nu are sens sa-ti explic despre injecții secvențiale, pulse convector, senzori etc… Nu mai.lucrez de 15 ani în domeniu dar e Basic.

            3
            • „cat lucrul mecanic poti obține din miligramul de hidrocarbura arsa.
              Nu are sens sa-ti explic despre injecții secvențiale, pulse convector, senzori etc… Nu mai.lucrez de 15 ani în domeniu dar e Basic.”

              Da, domnule nu trebuie sa va chinuiti sa-mi explicati de chestii atit de complicate, ca nu le pricep. Gasesc insa ca ati facut f bine ca ati incetat sa lucrati in acest domeniu de peste 15 ani.

              Si totusi atit temperatura la turbina cit si presiunea sunt definitorii pt randamentul unui motor. Nu as vrea sa va plictisesc cu detalii, observ ca sunteti un adevarat specialist.

              5
              • ok, stiu ca nu e bine sa contrazici anumite categorii de oameni care se cred atoatestiutori, dar totusi, va recomnad o carte de fizica pentru clasa a X a.
                Teoretic, randamentul este raportul dintre lucru mecanic generat si caldura primita, fiind ceva subunitar (exista si cladura cedata) si depinde de raportul de compresie. Caldura primita (Q) este masa combustibil * capacitatea calorica. In conditii teoretice pare simplu, dar in realitate din cauza unor factori diversi (cum sunt undele de presiune care descompun molecula de hidrocarbura, lipsa aer sau cu densitate scazuta de O2) NU folosesti intreaga masa de combustibil pentru a genera caldura ci doar o parte din aceasta, diferenta o regasesti sub forma de carbon (acel fum negru). Energetica arderii isi propune sa foloseasca cat mai mult din masa de combustie pentru caldura. Sper ca e clar acum.
                PS. si mai usor cu umorul de periferie, de regula ne contram fara sa ne jignim, nu de alta dar la cum arata acest eseu ma indoiesc ca puteti preda fizica la o scoala generala.

                2
      • Combustibil mai dens

  4. Cam pe unde or fi europenii si chinezii in acest domeniu?

    2
  5. Tehnologia necesara unui management termic superior exista si a fost demonstrata in curtea USAAF, https://coloradoairandspaceport.com/news/reaction-engines-completes-successful-high-temperature-propulsion-test-casp , cine reuseste primul dintre GE / P&W sa cumpere tehnologia cistiga ( REL s-a inchis anul trecut pt ca nu a gasit 20 mil. s-a certat RR cu BAe)
    “The company has successfully completed tests in the U.S. of its proprietary heat exchanger that exposed it to hypersonic conditions approaching 1,000 degrees centigrade (~1,800°F). This test program validated precooler performance under the high-temperature airflow conditions expected during high-speed flight, up to Mach 5, The heat exchanger performed its precooler function by quenching about 1,800-degree Fahrenheit temperatures in less than one-twentieth of a second”
    La urmatorul test au cuplat precoolerul lor cu un Goblin din anii ’50 si l-au facut sa mearga ca la Mach 3,5, practic cam cum ar fi sa mearga SR 71 cu Nene-uri

    5
  6. capatu satului

    La mintea mea nepricepută
    Primu motor adaptiv are mai mult de 60 de ani de la intrarea în producție
    Mă refer la J-58 care echipa SR71
    Motoru J58 avea mai multe tuburi de bypas care ocoleau o parte a motorului
    Tuburile de bypas preluau o parte a aerului livrat de compresoare și îl comprimau dinamic, aer care ulterior se destindea în ajutaju motorului
    Dacă îmi amintesc bine, la viteza de 3,2 Mach a lui SR71, aeru care intra în tuburile de bypas iar ulterior se destindea în ajutaj producea 40 % din tracțiune – fără postcombustie

    SR71 a fost un avion frumos
    Dar fără motoru J58 nu valora mare lucru

    4
    • @capatu satului
      da, multe idei sunt f vechi, invatam de multipliflux acum vreo 55 de ani in scoala. De la idee insa la realizare uneori trec generatii.

      Si da, avionul e o suma a multor tehnici, de la aerodinamica, la electronica, la motor.

      7
  7. Felicitari pentru initiativa, am citit toata seria pe blogul dumneavoastra. Daca aveti timp, v-as ruga sa va aplecati un pic si asupra modului de control a traiectoriei: pare ca derivele dispar cu totul, daca e sa ne luam dupa imaginile generate (similar cu B2 si B21). Tot dupa randari, pare ca o sa avem o aripa delta (posibil cu canard), din nou, mai aproape de siluetele bombardierelor decat al aparatelor de vanatoare stealth. Cum credeti ca vor afecta lucrurile astea manevrabilitatea / stabiliotatea avionului?
    E posibil sa vina cu ceva solutii mai radicale, gen sa foloseasca jeturi de gaze pentru controlul directiei? Similar cu controlul rachetelor in spatiu, dar nu stiu daca e fezabil in atmosfera si la viteze mari.

    4
  8. Critical design review fuse ptr X102 in decembrie 2023 iar ptr X103 in februarie 2024. Iar testele sunt așteptate la sfârșitul anilor 2020. Mai e mult până departe !!!
    PS. Off course,ivanii sunt pământ de flori iar chinezii praf de stele. Recunosc !!

    1
    • Duomnu S trump F, stiinta, tehnologia e ca la fotbal, ai o zi buna iti iese tot, ai o zi proasta nu se potriveste nimic.
      Dar, si aici e un mare dar, cu cit incerci mai mult cu atita ai sanse sa iasa ceva.
      Ma dezgusta enorm aprecierile gen, amis-s mai buni, ba nu romanii, sau europenii.

      Si mai e ceva amis isi permit sa cumpere ce e mai bun in lume, mai ales talente, cunosc o multime care s-au lasat „cumparati” de ei, nu neaparat pt bani, ci mai ales pt ca-si puteau realiza visurile profesionale, vezi von Braun,

      4
      • Posibil! Doar că,deși se chinuie de vreo două decenii,nici măcar F135 ul nu le a ieșit ca lumea. Și nu e vreo ceva WOOW(e un derivat din F119). Și cu toate astea „minunile” au stat/stau prin hangare cu sutele pe motive de motoare neperformante/nefiabile. Un lucru e cunoscut de când lumea : cu cât complici un lucru,șansele să iasă prost sau să nu funcționeze cresc. Și în caz de rezbel,fix de asta ai nevoie. Să nu îți funcționeze „sculilii” !!😭😭😭

        1
      • Acum sa nu exageram.
        Won Braun nu cred ca a avut de ales.

        • da e un pic exagerat cu Von Braun, dar pe total america colcaie de specialisti europeni, incl nemti si englezi, in schim invers sunt f putini americani in Europa.

  9. Ai de plm…
    Tipic.
    Bai, intotdeauna se gasesc destui sa vanda castraveti gradinarului la noi, e stiut, dar nivelul asta de totala ignorare tradusa prin „stiu eu mai bine de pe wiki” nu mai e vecin cu prostia, e esenta, ca e deja odihnita, invechita, in curs de maturare, face si pui.
    Ma refef la unii comentatori.
    E greu cu bun-simtu si foarte greu cu acceptatul limitelor personale.
    E articol pt specialisti (5-10, daca or mai fi) de luat notite.

    2
    • Da, domnu Xv, lumea de azi e extrem de complexa, la nivelele de sus ale stiintei, sau ale tehnologiei, sau chiar ale politicii, ale economiei, specializarea e atit de adinca, ca se ajunge la celebrul doctor in coiul drept, vs doctor in coiul sting.

      Cu atit mai importanta ar fi capacitatea cuiva de a extrage partile esentiale, cum ziceau filozofii, treaba aia cu copacii si padurea.

      Dar cu totii suntem oameni, ne place sa credem despre noi ca stim!

      8
  10. ar trebui introdus like-uri pt autor, nu numai pt diversi postaci

    2
  11. Mihail, ma bucur sa vad din nou articole pe Romania Military. Sper sa gasesti satisfactii in asta si sa ne bucuram impreuna de cunostintele impartasite si discutiile pe baza opiniilor.

    1
    • Marius B, cu un ochi rid, cu altul pling, am impresia, poate doar ca sunt un circotas batrin, ca nivelul a scazut dramatic.
      Mare pacat, nu prea mai e loc de o discutie tehnica, neutra, totul se politizeaza, nimeni nu e interesat sa afle, ci vrea sa spuna ceva.
      Mie-mi face insa placere sa aflu, sa invat lucruri noi. Si recunosc ca pe acest site au fost multe lucruri misto pe care le-am invatat!

      7
  12. hmmm, 2 niveluri de bypass, pe langa elemente variabile in turbina…

    mai lipseste ciclul de (SC)RAMJET… pentru pasaroii speciali de zboara sus si repede. Sunt curios cum arata viitorul si pe nisa respectiva…

    2

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *