Общий КПД был бы меньше, если этот сжатый воздух использовался только для наддува кабины. Но изначально воздух из компрессора нужен для питания камеры сгорания, а на эшелоне его не прям чтобы много и из-за отбора падает КПД самого двигателя. В итоге по заявлениям самого Boeing экономия топлива от электрического наддува около 3%, несмотря на потери генератора и электрического компрессора
Вы правы, что на первый взгляд выглядит как "длиннее цепочка = больше потери". Логика у вас очень хорошая....ноо
Bleed air — это не просто "взяли воздух из компрессора". Давление на входе постоянно меняется вместе с режимом двигателя, поэтому его всё равно надо дросселировать до нужного,а это потери в любом случае. Сжали, потратили энергию, потом часть этой работы выкинули в атмосферу через клапан. Конструктивный минус, от которого никуда не деться!
Плюс по всему самолёту тянутся тяжёлые пневматические трубопроводы — от двигателей через крыло, через фюзеляж, с кучей клапанов и теплообменников. Это вес, который самолёт тащит всегда, на каждом рейсе, нужен он сейчас или нет
На 787 электрические компрессоры берут ровно столько, сколько нужно прямо сейчас. И вся эта мешанинаиз труб, клапанов и теплообменников просто убирается из конструкци. Самолёт легче. А в авиации легче = экономичнее — меньше вес, меньше тяга нужна, меньше топлива на весь рейс
Boeing посчитал, что выигрыш есть не за счёт того, что каждое звено цепочки эффективнее, а за счёт того, что архитектура в целом чище. Спорили долго, не все соглашались, но 787 летает уже больше десяти лет и по расходу топлива делает конкурентов своего класса.
Ну и бонусом давление в кабине выше, влажность выше
/Первая — bleed air это паразитная нагрузка на двигатель. Вы отбираете сжатый воздух из компрессора, который мог бы участвовать в создании тяги. На 787 этого нет, и двигатель работает эффективнее./
А электричество откуда берётся? Из генератора, ротор которого крутится от вала двигателя. Общий кпд такой системы явно меньше, чем прямой отбор воздуха от компрессора.
Иллюминатор закрыт. Снаружи минус 57. Разреженность как на Эвересте — там на такой высоте без кислородной маски вы потеряете сознание примерно за 20-30 секунд. А в салоне 200 человек смотрят кино, едят, спят.
Как так вообще работает?
Большинство людей, если задуматься, скажут что-то вроде «ну там фильтры, рециркуляция». И будут правы, но только наполовину. Штука в том, что воздух в самолёт берётся не из атмосферы напрямую. Он берётся из двигателей. И вот тут начинается самое интересное.
Турбореактивный двигатель, грубо говоря — это большая труба, в которую с одной стороны засасывается воздух, а с другой вылетает горячая реактивная струя. Внутри этой трубы воздух сначала сжимается компрессором, потом смешивается с топливом и сгорает, потом крутит турбину и улетает в сопло.
Вот в компрессоре, до того, как воздух попадёт в камеру сгорания — его и берут. На промежуточных ступенях сжатия. Воздух уже под давлением, уже чистый (никакого топлива рядом нет), и по трубопроводу он идёт не в сопло, а в самолёт.
Называется это bleed air — «отборный воздух».
Он выходит горячим, под давлением. Дальше его прогоняют через теплообменники, охлаждают до нормальных значений, смешивают с рециркулированным воздухом из салона — примерно 50 на 50 — и подают через сопла над головами пассажиров.
Двигатель одновременно толкает самолёт вперёд и поставляет воздух для всех пассажиров.
На крейсерском эшелоне — FL380, это около 11 600 метров — снаружи давление примерно 0,19 атмосферы. Для сравнения: на вершине Эвереста (8 849 м) давление около 0,33 атмосферы, и там люди умирают без кислородных приборов. На нашем эшелоне всё ещё хуже.
Внутри самолёт поддерживает давление, соответствующее высоте примерно 2 000–2 400 метров. Это как Алматы или Мехико-сити. Не Москва, но дышать нормально. Разница в давлении между снаружи и внутри на крейсере — колоссальная. Фюзеляж работает как баллон с воздухом, который пытается разорваться наружу.
Поддерживает это давление специальный клапан в хвосте — outflow valve. Маленькая заслоночка, которая постоянно чуть приоткрыта и стравливает воздух наружу с точно рассчитанной скоростью.
Если давление в кабине начинает падать — outflow valve прикрывается. Если нужно сбросить давление при снижении — открывается шире. Всё автоматически.
Bleed air берётся из компрессора работающего двигателя. Нет двигателей — нет bleed air.
Когда самолёт стоит на перроне с выключенными двигателями и закрытыми дверьми, воздух берётся из двух источников. Первый — APU, вспомогательная силовая установка. Это маленький турбореактивный двигатель, спрятанный в хвосте. Он жужжит, когда самолёт стоит у гейта — многие слышали этот звук на посадке и думали, что это что-то сломалось. Нет, это норма. APU работает специально для этого.
Второй вариант — наземный кондиционер, который подключается снаружи через разъём в фюзеляже. В больших аэропортах часто используют именно его — экономия топлива, меньше шума.
Без одного из этих источников в закрытом самолёте становится душно довольно быстро. Я не в переносном смысле — буквально: концентрация CO₂ начинает расти, и через время люди чувствуют усталость, головную боль. Поэтому при задержках на земле APU либо работает, либо подключён наземник.
Dreamliner поломал эту схему полностью. На 787 нет bleed air в том смысле, в каком он есть на всех остальных самолётах. Воздух берётся электрическими компрессорами, которые питаются от генераторов двигателей. Двигатели крутят генераторы, генераторы гонят электричество, электричество питает компрессоры, компрессоры закачивают воздух в салон.
Это называется more electric aircraft — «более электрический самолёт».
Зачем так сложно? Несколько причин.
Первая — bleed air это паразитная нагрузка на двигатель. Вы отбираете сжатый воздух из компрессора, который мог бы участвовать в создании тяги. На 787 этого нет, и двигатель работает эффективнее.
Вторая — электрические компрессоры точнее управляемы. Это позволило поднять давление в кабине до эквивалента 1 800 метров вместо стандартных 2 400. На 600 метров ниже — и это ощутимо. Пассажиры после длинных рейсов на 787 реально чувствуют себя свежее. Плюс влажность в салоне выше, потому что без bleed air не надо так жёстко сушить поступающий воздух.
Часто слышу: «в самолёте воздух рециркулируется, поэтому там все болеют». Хочу разобраться с этим мифом как следует.
Да, около половины воздуха в салоне — рециркулированный. Но перед тем как вернуться к пассажирам, он проходит через HEPA-фильтры — те же, что в медицинских учреждениях. Они задерживают частицы размером от 0,3 микрона с эффективностью 99,97%. Большинство вирусов — размером 0,1–0,3 микрона, но они обычно передаются не в виде отдельных частиц, а на каплях слизи, которые крупнее.
Вторая половина воздуха — свежий bleed air с улицы, минус 57 снаружи, на высоте 11 км. Там ничего живого нет.
Проблема не в рециркуляции. Проблема в том, что вы сидите в закрытом пространстве рядом с незнакомыми людьми на протяжении нескольких часов. Это работает независимо от системы вентиляции.
Весь этот разговор сводится к простой вещи: за то, чтобы вы нормально дышали на высоте 11 километров, отвечает система, которая работает тихо и незаметно. Bleed air из двигателей, теплообменники, HEPA-фильтры, outflow valve в хвосте.
Вы садитесь в кресло, пристёгиваетесь, просите кофе. За иллюминатором минус 57 и почти вакуум. А внутри — все ок.
Если зашло — я веду телеграм-канал «Будни пилота». Пишу про авиацию изнутри: как устроены самолёты, что происходит в кабине, почему одни машины летают, а другие стоят на земле.
Заходите, там уже много всего: t.me/budnipilot
