Революционный реактивный двигатель прошел первые огневые испытания и показал многообещающие результаты

Впечатляющими результатами испытаний своей революционной разработки поделились в Astro Mechanica – аэрокосмический стартап, основанный в 2021 году Яном Бруком. В штате компании, как ни удивительно прозвучит, работает всего восемь сотрудников, основной задачей которых на сегодняшний день является разработка так называемого турбоэлектрического адаптивного двигателя для дозвуковых и сверхзвуковых полетов. При его создании используются технологии электромоторов для автомобилей.

Принцип работы

Данная силовая установка разработана с таким учетом, чтобы она выступала в качестве турбореактивного и турбовентиляторного двигателя в одном блоке. Уточняется, что этот агрегат разделен на две части: одна оснащена турбогенератором, который приводит в действие электродвигатель для выработки электроэнергии, питающей второй набор моторов. Они в свою очередь приводят в действие компрессор и турбовентиляторный двигатель. При этом, как утверждается, установка может изменять количество сжимаемого воздуха и, следовательно, это влияет непосредственно на объем сжатого воздуха, доступного для сгорания.


На первый взгляд это кажется довольно сложным, но на самом деле, идея с разделением компонентов вентилятора и компрессора, с тем, чтобы последний можно было привести в действие с помощью высокопроизводительных электродвигателей, оказалась многообещающей. Тем более, что и изобретать с нуля ничего не надо – подобные электрические моторы широко представлены сегодня на автомобильном рынке.

Эффективность используемой технологии разработчики уже смогли предварительно оценить в прошлом месяце, когда «Астро Механика» успешно провела первое огневое испытание своего мотора третьего поколения на мощности до 30%.

Преимущества

Обычные турбореактивные установки, которыми оснащают истребители, используют выхлопные газы для вращения вентилятора в компрессоре, чтобы втянуть воздух. Соответственно, больше выхлопных газов – больше скорость. Поэтому турбореактивная силовая установка демонстрирует максимальную производительность на сверхзвуковых скоростях. На низких – ее эффективность снижается, так как данный двигатель с трудом сжимает достаточное для эффективного сгорания количество воздуха и тратит очень много топлива.


Так, например, сверхзвуковой коммерческий пассажирский самолет Concorde, эксплуатирующийся с 1976 по 2003 год, известен своей топливной неэффективностью. По некоторым данным, этот воздушный лайнер использовал около 2 тонн (627 галлонов) топлива только для руления от выхода на взлетно-посадочную полосу. Это подчеркивает, насколько неоправданны турбореактивные двигатели на малых скоростях.

С другой стороны, оптимальную эффективность на дозвуковых скоростях демонстрирует турбовентиляторный мотор, предназначенный для перемещения огромных объемов воздуха при движении самолета вперед. Однако аэродинамическое сопротивление, создаваемое большими вентиляторами, которые не оптимизированы для сверхзвуковых полетов, создает некоторые проблемы.

В условиях многозадачности

Новый силовая установка от Astro Mechanica предназначена для работы в трех различных режимах. В первом – она обеспечивает вращение лопастного диска, который также является собственной разработкой компании. Он выполняет функцию турбовентилятора вместо традиционных лопастей, используя электропривод. Такое решение кажется оптимальным для эффективного выполнения всех наземных операций и преодоления дозвукового режима полета.


Во втором уже используется турбореактивное сгорание. Осуществляется разгон самолета до скорости, превышающей скорость звука. В этот момент электродвигатель обеспечивает компрессору набор скорости, необходимой для того, чтобы подавать в мотор достаточное количество воздуха, а не полагаться на выхлопные газы, как в традиционном турбореактивном двигателе.

Наконец, третий режим представляет собой конфигурацию, подобную прямоточному воздушно-реактивному двигателю, работающему на чистом топливе без подвижных частей. Это позволяет силовой установке потенциально достигать скорости в 3 Маха или даже выше, используя только эффект давления набегающего потока. За счет скорости самолета нагнетается огромное количество воздуха во впускное отверстие и обеспечивается достаточное сжатие для сгорания.

Экономическая эффективность

По мнению основателя компании, Яна Брука, при таком подходе к проектированию силовой установки, тот же Concorde мог бы иметь на 61% больше дальности полета, если бы он был оснащен турбоэлектрическим адаптивным двигателем Astro Mechanica.

В ходе ранее проведенных испытаний прототип такого мотора первого поколения продемонстрировал впечатляющие возможности. Он сумел набрать скорость, достигающую 900 м/с или около 3 Маха.


Не последнее место при разработке силовой установки Astro Mechanica уделяет экономической эффективности. Например, двигатель CFM LEAP-1B, установленный в Boeing 737 MAX, стоит около 14 млн долл. (порядка 1,3 млрд рублей). В то же время, как утверждается, новый адаптивный двигатель будет стоить значительно меньше. Правда, к сожалению, его предварительная стоимость пока не озвучена.

Плюс ко всему, эти силовые установки будут иметь меньше движущихся частей и, за счет этого, естественно, будут дешевле в обслуживании, сроки которого также увеличатся.

Более того, эти моторы предназначены для работы на сжиженном природном газе. Он в 10 раз дешевле традиционного реактивного топлива и при этом обеспечивает больше энергии на единицу веса. А вот вредных выбросов при сгорании он, наоборот, производит гораздо меньше – до 30%.

При этом, по словам Брука, данный двигатель также эффективно может работать на синтетическом метане. Так что можно также отметить высокую адаптивность этого силового агрегата к потенциальным будущим видам топлива. В перспективе, как ожидается, воздушные суда перейдут на более экологичное, так называемое устойчивое авиационное топливо, полученное с использованием, в том числе, технологии метанирования.


Как стало известно, останавливаться только на разработке двигателя компания Astro Mechanica не собирается. В перечне ближайших планов у них стоит строительство экспериментального планера, оснащенного четырьмя турбоэлектрическими адаптивными реактивными двигателями и двумя силовыми установками GE CT7. Воздушное судно будет использовано в качестве летающей лаборатории по сбору данных во время совершения беспосадочного сверхзвукового перелета из Сан-Франциско в Токио. Но это уже совсем другая история, за которой мы обязательно продолжим следить.