Двигатель выглядит как две воронки (одна из которых немного обрезана), соединённые вместе. Это псевдогиперболоид 2-го порядка, фигура из мира Геометрической Волновой Инженерии (ГВИ) псевдоповерхностей переменной отрицательной кривизны с одной верхней фокальной зоной концентрации волновой энергии . Нижняя фокальная зона концентрации волновой энергии псевдогиперболоид 2-го порядка - обрезана.
Топливо и воздух втягиваются сверху, загораются в центре — БАХ! 💥 Взрывная волна мчится по стенкам, пере отражается и создаёт в верхней зоне концентрации волновой энергии - волновой барьер . Это, как невидимая пробка, которая в момент БАХ! 💥 не даёт газикам вырваться туда, откуда втягивалось топливо и воздух. Вместо этого газики с силой вылетают вниз, создавая тягу. Барьер исчезает, и всё повторяется — до 300 раз в секунду, как космический ритм! 🎵
Почему это взрывает мозг?
Не убиваемая надёжность: Ни одной движущейся детали — только форма управляет потоком! 💪
Компактный масштабируемый монстр: Идеален для любых размеров, что недоступно для дефлаграционной классики ПуВРД 🛰️
Мощь на максимум: Меньше потерь энергии, чем у бесклапанных ПуВРД, — каждый импульс бьёт точно в цель! ⚡
Следующий шаг — псевдогиперболоид 3-го порядка с кольцевым волновым барьером, который сделает двигатель ещё мощнее и эффективнее! 🚀 Следите за публикациями, следующая публикация - это спиновый детонационный на основе псевдогиперболоид 3-го порядка.
PS:
Это не апгрейд известных дефлаграционных бесклапанных ПуВРД — это новый класс технологий для авиации, космоса и энергетики 🚀.
Ежегодно от работы авиационных двигателей в атмосферу попадает около 6-8 млн тонн оксидов азота. Это опасные загрязнители, образующиеся при сгорании топлива. Они не просто угрожают качеству воздуха, а планомерно воздействуют на верхние слои атмосферы, вызывая кислотные дожди, усиливая парниковый эффект и приводя к постепенному потеплению климата. Борьба с подобными выбросами ведется через ужесточение международных стандартов и технические инновации в двигателестроении. Ученые Пермского Политеха разработали оригинальный виртуальный измеритель концентрации окислов азота в камере сгорания, адаптированный под разные режимы полета самолета. Новый подход к построению системы на основе нейронной сети позволил на 82,8% повысить точность расчетов концентрации эмиссии газов.
Статья опубликована в сборнике «XIV Всероссийское совещание по проблемам управления».
Окислы азота (или оксиды азота) — это общее название для целой группы химических соединений, в которых атомы азота и кислорода соединены друг с другом в разных пропорциях. Главный источник их образования — процессы горения при высоких температурах: когда в камере сгорания двигателя она достигает 1300 °C, атомы начинают распадаться и вступать в реакцию. Окислы азота — одни из самых опасных долгоживущих загрязнителей воздуха, и их воздействие от авиации особенно значительно, потому что выбросы происходят в верхних слоях тропосферы и нижних слоях стратосферы. Там эти газы сильнее влияют на образование озона и оказывают более серьезное воздействие на климат, чем выбросы на земле. Кроме того, выбросы оксидов азота воздействуют и на человека: при выпадении осадков они переходят в кислоты, вызывая кислотные дожди, что отрицательно сказывается на здоровье и окружающей среде.
Допустимые нормы выбросов для авиадвигателей постоянно ужесточаются, что требует разработки новых высокотехнологичных методов их снижения. Для этого важно уметь точно управлять и измерять концентрацию оксидов азота в камере сгорания. Прямое измерение с помощью физических датчиков – сложная и дорогая задача. Им приходится работать в экстремальных условиях, при высокой температуре и давлении, что приводит к их быстрому износу, выходу из строя и частой замене. Кроме того, они не обеспечивают достаточную точность и непрерывный контроль.
На смену датчикам приходят различные физико-химические или нейросетевые компьютерные модели, которые способны смоделировать все реакции образования вредных веществ и спрогнозировать их выбросы в атмосферу. Но чаще всего подобные системы очень ресурсоемки, требуют много мощности и времени, не всегда соответствуют требуемым нормативам и изменяющимся условиям работы.
Ученые Пермского Политеха разработали оригинальный виртуальный нейросетевой измеритель окислов азота, который адаптируется под режимы работы газотурбинного двигателя и обеспечивает как точность, так и быстродействие системы.
– Одним из основных преимуществ разработки является способность работать без прямого контакта с газами высокой температуры внутри камеры сгорания, а за счет косвенных измерений. В режиме реального времени система анализирует несколько ключевых параметров работы газотурбинного двигателя: расход топлива, давление и температуру в камере сгорания, коэффициент избытка воздуха. Эти данные легко получить с помощью стандартных датчиков, а по ним наша система с достаточно высокой точностью вычисляет концентрацию окислов азота, – объясняет Вячеслав Никулин, ассистенткафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ.
Структуру нейронной сети ученые построили на базе персептрона – простой классической модели, которая состоит из одного скрытого слоя нейронов, в режиме реального времени обрабатывающих множество входных данных. Чем больше нейронов используется, тем больше времени уходит у измерителя на расчет выбросов газа. В ходе серии экспериментов ученые определили, что сеть из 3 нейронов позволяет проводить расчеты всего за 3,63 миллисекунды с достаточной точностью.
Уникальность разработки ученых – в ее адаптивности. Двигатель самолета работает в разных режимах: взлет, набор высоты, посадка, руление. Каждый из них имеет свои особенности и характеристики горения. Эксперты обучили нейросеть отдельно для каждого режима. Введение механизма подстройки весовых коэффициентов в адаптивной модели с учетом режима работы двигателя позволило более достоверно выдавать информацию о содержании эмиссии (выделения) оксидов азота. Внедрение такого блока адаптации на 82,8% повышает точность измерений по сравнению с системой, где использован неадаптивный измеритель.
Таким образом, разработанный виртуальный измеритель — это не отдельный физический датчик, а программный алгоритм, встраиваемый в систему управления авиационным двигателем. Во время полета в режиме реального времени он получает и обрабатывает данные о расходах топлива, давлении и температуре в камере сгорания. На их основе быстро (3,63 миллисекунды) рассчитывает концентрацию оксидов азота. Благодаря этой информации система управления может корректировать параметры работы двигателя и тем самым повлиять на снижение выбросов без ущерба для тяги и экономичности.
Разработка ученых Пермского Политеха открывает новые возможности для создания экологичных и эффективных систем управления авиационными двигателями. Внедрение инновационного виртуального измерителя обеспечит более точный и оперативный контроль процесса сгорания, что способствует сокращению вредных выбросов в атмосферу.
Наши СМИ как всегда. Мы делаем то, что делает лишь 2 страны в мире, то до чего всем остальным как до Луны пешком. Всякие там китайцы, может и научились, наконец, делать лучше нас автомобили, но настоящие технологии они вот здесь, в таких устройствах, и до них нашим узкоглазым братьям еще вечность и технологическая пропасть. Вот именно такие девайсы показывают кто на самом деле обладает высокими технологиями. А наши СМИ молчат.
ОДК скромно называют его демонстратором технологий, но видно, что это полноценный двигатель, хотя пусть и собранный пока по обходным и не серийным технологиям. И он огромен! Я был там на ЗИС в Новых Лядах, и тогда о создании ПД-35 только мечтали. Вот тут обязательно почитайте, там очень много интересного. В том числе и про то, как нас китайцы окучивали, просили перенести испытания двигателя к ним. Но мы вежливо отказались. И вот на видео результат - свой собственный комплекс для испытаний этого гиганта. И сам гигант.
Понятно, впереди еще много лет разработок и испытаний. Мы никуда не спешим, такие моторы нам вот прямо завтра не нужны. Но создание такого мотора, даже вот на этой стадии, это билет в высшую лигу мирового двигателестроения.
Подписывайтесь на Телеграм «Сделано у нас» тут, а на сообщество на Пикабу можно подписаться здесь
Двигатель GE9X - это громадина диаметром больше метро-тоннеля, которая весит как два автомобиля и развивает тягу космической ракеты. Казалось бы - куда дальше совершенствовать такого монстра? Оказывается, инженеры General Electric думали иначе.
За несколько лет они взяли и переделали этот революционный двигатель. Не косметически подкрутили винтики, а буквально разобрали по болтикам и собрали заново. Зачем затевать такую кардинальную переработку? Дело в том, что первая версия GE9X-2B67B, при всех своих достоинствах, все еще оставалась компромиссом между мощностью и экономичностью.
Новая модификация этот компромисс убила. И вот как им это удалось.
Охлаждение как у космического корабля
Знаете, в чем главная проблема авиадвигателей? Они работают в экстремальных условиях - температуры как в доменной печи, а крутиться должны десятки тысяч раз в минуту. Малейший перегрев - и лопатка турбины превращается в кусок металлолома за 200 тысяч долларов.
В старом GE9X-2B67B инженеры проделали в турбинных лопатках 47 микроканалов для охлаждения. Работало неплохо, но хотелось лучше. В новой версии этих каналов стало 61, причем расположены они совершенно по-другому.
Представьте кровеносную систему - вместо прямых артерий сделали целую сеть капилляров. Температура в камере сгорания упала на 85 градусов при той же тяге. Не звучит как прорыв? А вот главный инженер проекта рассказывал на конференции в Сиэтле: каждые десять градусов экономии дают лопатке дополнительные 500 часов жизни.
Переводим на язык денег: экономия 2,3 миллиона долларов за весь срок службы двигателя. Неплохо для кучки дырочек размером с волос, правда?
Керамика - безумие или гениальность?
А вот тут началось совсем интересное. Помните первые керамические ножи? Острые как бритва, но уронишь - и привет. С авиационной керамикой история другая.
В исходном двигателе керамические композиты использовали только в неподвижных частях - там, где особо не трясет. Рабочие лопатки делали по старинке, из специальных сталей. Логично - зачем рисковать?
Но парни из исследовательского центра GE в Цинциннати решили. Была разработана керамика третьего поколения, которая могла выдерживать температуру до 1650 градусов - это на 170 градусов больше, чем металл. И не смотря все это, на 340 килограммов меньше.
Звучит фантастически, но проверили на практике - работает. Один механик из Lufthansa рассказывал:
Такие лопатки становятся только крепче от постоянных нагревов-охлаждений. Выдерживают в три раза больше циклов, чем стальные. Для авиакомпаний, совершающих много коротких рейсов, это золотое дно.
Лопасти-трансформеры
Самое красивое нововведение касается гигантского вентилятора. У старой версии лопасти были одинаковые по всей длине - классика жанра. Новые сделали переменными.
У корня - одна форма, в середине - другая, на конце - третья. Каждый участок заточен под свою задачу. Корень качает максимум воздуха, середина борется с шумом, кончик режет воздух без завихрений.
КПД подскочил с 91,3% до 93,7%. На первый взгляд - мелочь. На деле - экономия почти тонны топлива на рейсе до Америки. При нынешних ценах на керосин авиакомпании чувствуют каждый литр.
Но главная фишка - "умные" законцовки лопастей. Там стоят датчики, которые тысячу раз в секунду мерят воздушные потоки и подстраивают форму концов. Как у птиц - перья на кончиках крыльев постоянно шевелятся, оптимизируя полет.
Двигатель с мозгами
Электроника - отдельная песня. Старая система управления FADEC была неплохая, но новая - просто космос. Обрабатывает в 50 раз больше информации и принимает решения быстрее любого пилота.
Например, чувствует приближение грозы за 50 километров и заранее перестраивает работу. Или анализирует вибрации и за трое суток предупреждает: "Ребята, подшипник в компрессоре скоро накроется, готовьте замену".
Из авиакомпании United Airlines рассказывают: раньше на диагностику тратили полдня, теперь - 12 минут. И точность предсказания поломок - почти 95%. Планировать техобслуживание стало в разы проще.
Считаем деньги
Теперь самое вкусное - экономика. Все эти технические навороты дают снижение эксплуатационных расходов на 12,3%. Для большой авиакомпании это десятки миллионов долларов в год.
Конкретно по пунктам:
Жрет топлива на 15% меньше - экономия 4,2 миллиона в год на один самолет;
Простаивает в ремонте на 23% реже - больше рейсов, больше денег;
Шумит тише - можно летать ночью над спящими городами;
Летает дальше на 630 километров — новые маршруты без дозаправки.
А экология? Выбросов стало меньше на 13-18%. Один такой борт экономит атмосфере почти 3 тысячи тонн углекислого газа в год. Гринпис доволен, авиакомпании — тоже.
Итоги: когда техника меняет мир
Честно говоря, когда впервые прочитал характеристики обновленного 777X, подумал - маркетинговая шумиха. Слишком хорошо, чтобы быть правдой. Но цифры не врут, а главное - конкуренты нервничают.
Airbus срочно анонсировал разработку A350-1000 neo. Значит, угроза реальная. Boeing действительно сделал прорыв, причем не на бумаге, а в железе.
Самое интересное впереди. Крупные авиакомпании уже пересматривают маршрутные сетки - появились рейсы, которые раньше считались нерентабельными. География полетов расширяется благодаря одному самолету.
А вы знали, что благодаря новому двигателю скоро появится прямой рейс Перт-Лондон? 17 часов без посадки - самый длинный пассажирский маршрут в истории. Еще недавно это было невозможно. Теперь - будни авиации.
Как по вашему это отразится на ценах на авиаперелёты? Как часто вы летаете? Поделитесь вашим мнением в комментарии!
Тепловое состояние лопатки при запылении отверстий перфорации после воздействия критической концентрации вулканического пепла на крейсерском (а), номинальном (б) режимах.
Ежегодно по всему миру происходит до 60 извержений вулканов, пепел которых представляет серьезную угрозу для авиации. Это микроскопические частицы горной породы и стекла, которые накапливаются на элементах двигателя и способны привести к его полному отключению прямо во время полета. Попадание самолетов в вулканические облака строго контролируется авиационной безопасностью, однако такие случаи все-таки бывают. И несмотря на всю важность проблемы, вопрос последствий этого изучен не полностью. Ученые Пермского Политеха провели уникальное научное исследование и раскрыли, в каких случаях полет через пепел безопасен, а в каких он может привести к прогарам и разрушению лопаток газовой турбины. Результаты помогут усовершенствовать системы охлаждения отечественных силовых установок нового поколения.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника».
Большинство столкновений самолетов с вулканическим облаком заканчиваются без сильных повреждений. Однако в мировой практике зарегистрированы случаи, когда высокая концентрация пепла приводила к отказу двигателей пролетающих воздушных судов. Он накапливается в виде стекловидных отложений на сопловом аппарате турбины, тем самым засоряя межлопаточный канал, по которому движется газовый поток с высокой энергией. Это снижает устойчивость двигателя и приводит к его выключению. Такой инцидент произошел, например, в 1982 году, когда после воздействия пепла вулкана Галунггунг в Индонезии у самолета Boeing 747 в полете практически одновременно выключились все четыре силовые установки. И только мастерство экипажа позволило избежать катастрофы.
Сегодня ситуацию с облаками вулканического пепла отслеживают метеоспутники и метеостанции. Все данные оперативно обрабатываются, поставляются в аэронавигационные службы по всему миру, и каждому вулкану присваивают свой цветовой код, который обозначает уровень опасности для авиации. В связи с этой информацией авиакомпании корректируют маршруты полетов, чтобы избежать столкновения с пеплом, так как даже его небольшая концентрация может повредить элементы воздушного судна. Так, например, извержению Ключевского вулкана в августе 2025 года, и также выбросу пепла вулкана Шивелуч 11 апреля 2023 года на Камчатке сразу был присвоен наивысший «красный» код авиационной опасности. Это означает, что полеты на близлежащих территориях запрещены.
Если процессы формирования пепловых отложений на сопловом аппарате двигателей уже были хорошо известны, то некоторые особенности негативных последствий при запредельных уровнях концентрации пепла, исследованы не так подробно. В частности, перегрев ключевого элемента авиационного двигателя – лопатки турбины.
Ученые Пермского Политеха детально исследовали, как попадание вулканического пепла в двигатель самолета влияет на тепловое состояние лопаток турбины и приводит к деградации свойств теплозащитного покрытия.
Сопловые лопатки – это детали, которые направляют и ускоряют газы, выходящие из камеры сгорания, на рабочие лопатки, вращающие вал двигателя. Созданный высокоскоростной поток обеспечивает движение самолета. Лопатки постоянно находятся под прямым воздействием газов, раскаленных до температуры 1500 градусов. Чтобы они выдерживали такие экстремальные условия, их изготавливают из специальных высокопрочных и жаростойких материалов, а также оснащают теплозащитным покрытием и системой охлаждения – множеством микроотверстий, через которые подается холодный воздух, создающий защитную пленку от горячих газов.
– Стекловидные отложения пепла наиболее интенсивно аккумулируются на всех сопловых лопатках первой ступени турбины и перекрывают отверстия. Очевидно, что такое засорение ухудшает качество пленочного охлаждения и приводит к значительному нагреву элементов. Чтобы понять, как именно происходит этот процесс и какие его последствия, мы провели 3D-моделирование сопловой лопатки авиационного двигателя ПД-14 на разных режимах его работы в условиях воздействия вулканического пепла с различным уровнем концентрации и времени воздействия, – объясняет Николай Саженков,доцент кафедры «Авиационные двигатели», руководитель группы молодежного проектно-технологического бюро ПИШ ВШАД ПНИПУ, кандидат технических наук.
Первоначально ученые оценили температурное состояние сопловых лопаток при штатной работе до попадания двигателя в вулканическое облако для трех режимов работы ПД-14 – крейсерский (основной), номинальный (набор высоты) и полетный малый газ (посадка). Далее определяли перекрытие каждого охлаждающего отверстия пеплом и повторно вычисляли тепловое состояние.
Расчеты проводили для двух различных концентраций пепла на входе в двигатель: по нормам авиационной безопасности – 4 мг/м³ в течение одного часа – незначительное и безопасное воздействие для двигателя; и по критической концентрации – 100 мг/м³ в течение 3-6 мин, аналогичной воздействию пепла вулкана Галунггунг на двигатели.
– Результаты показали, что при концентрации согласно сертификационным нормам и при выборе режима малого газа внешний вид лопатки практически не меняется и отверстия не перекрываются. Тогда как при критической концентрации на номинальном и крейсерском режиме отверстия сильно запыляются, их проходная площадь уменьшается от 33 до 70%. Из-за этого качество и объем воздушного охлаждения существенно снижается, и теплозащитное покрытие лопатки максимально нагревается до 1297 градусов, что на 97 градусов превышает предельно допустимое значение, – поделился эксперт ПНИПУ.
Моделирование позволило узнать, что пепел в минимальном количестве, соответствующем нормам авиационной безопасности, не опасен. Стекловидные отложения аккумулируются лишь на 0,14% от общей площади лопатки. Критическая же концентрация пепла, превышающая нормативные требования почти в 250 раз, закупоривает отверстия и до 56% уменьшает расход холодного воздуха. Это приводит к критическому перегреву теплозащитного покрытия, а также основного материала лопатки.
– Полученные результаты убедительно подтверждают общие рекомендации Международной организации гражданской авиации о том, что в случае попадания самолета в облако вулканического пепла необходимо немедленно уменьшать тягу двигателя до малого газа. Такое действие позволяет избежать осаждения стекловидных отложений на лопатки турбины и избежать их повреждения. Далее экипажу следует принять меры, чтобы как можно быстрее выйти из облака вулканического пепла. Для этого необходимо выполнение разворота воздушного судна на 180° с таким снижением, какое позволяет рельеф местности, – рассказывает Николай Саженков.
Исследование ученых Пермского Политеха повысило осведомленность научной и авиационно-технической общественности о дополнительных возможных рисках при нахождении магистрального самолета в облаке вулканического пепла.
В России разработан новый однодвигательный вертолет Ми-34, который станет заменой зарубежным машинам Airbus и Bell. Об этом сообщил генеральный директор «Ростеха» Сергей Чемезов на встрече с главой правительства Михаилом Мишустиным.
По словам Чемезова, Ми-34, как и модернизированный «Ансат», будет оснащен отечественным двигателем ВК-650В. Новый мотор полностью заменит иностранные аналоги, поставки и обслуживание которых сегодня фактически прекращены.
«Сегодня мы создали свой двигатель ВК-650В. Этот двигатель будет использоваться не только для "Ансата", но и для вертолетов Ми-34. Это новый одномоторный вертолет, спрос на него будет большой, потому что сегодня и Airbus, и Bell, у нас сегодня достаточно много этих вертолетов. Их обслуживание сегодня практически приостановлено. И конечно, потребители ждут новый вертолет, наш российский. Мы такой вертолет уже создали», – отметил глава «Ростеха».
Он также добавил, что в импортозамещенной версии вертолета «Ансат» улучшатся ключевые летные характеристики. В частности, увеличится дальность полета – с 505 до 640 км, возрастет взлетный вес, появятся новые несущий и рулевой винты, что повысит маневренность и крейсерскую скорость.
Тогда Ми-34 позиционировался как убивца Робинсонов и, собственно, в посте уже освещено почему это не так и что ВК-650 приведет к утяжелению. И о чем теперь Чемезов и сообщил в этот раз. Выставив Ми-34 теперь на замену более тяжелых вертолетов Airbus и Bell.
Проект модернизации нового Ми-34, объём работ, к сожалению, указан неполный.
Новый двигатель, новые винты, новый редуктор, новый фюзеляж - новый вертолёт по факту, тут не соврали.
Однако от обозначения Ми-34 не уходят - сертификат типа то уже есть.
Вопрос его соответствия современным требованиям безопасности открытый, а это напрямую влияет на экспортный потенциал.
Впрочем, сертификация новых типов дело тоже денежное, как и допиливание старых заделов, вот только уж намного более хлопотное и мозгоёмкое.
И пока это похоже на попытку усидеть на двух стульях - новый, но Ми-34.
