211service.com
Efficiëntere straalmotor komt in versnelling
Een vliegtuigmotor die een nieuw versnellingssysteem gebruikt, zou de vervuiling kunnen verminderen en de energie-efficiëntie van vliegreizen kunnen verhogen.
Schakelen: Inlaatventilator en turbines in de PurePower-turbofanmotor kunnen met verschillende snelheden draaien, waardoor het brandstofverbruik wordt verbeterd.
Amerikaanse motorfabrikant Pratt en Whitney , die de motor ontwikkelde, heeft een overeenkomst getekend waardoor de motor in 2016 in gebruik moet worden genomen op de volgende generatie Airbus A320. Het ontwerp belooft de geluidsoverlast en de uitstoot van lachgas aanzienlijk te verminderen en het brandstofverbruik tot 15 procent te verminderen. De brandstofbesparing zou moeten betekenen dat elk vliegtuig jaarlijks 3.600 ton minder koolstofdioxide zal uitstoten, zegt Tom Enders , CEO en voorzitter van Airbus .
Het nieuwe versnellingssysteem ontkoppelt de turbine van de motor, die draait als de lucht er doorheen stroomt, van de grote luchtinlaatventilator aan de voorkant, waardoor het mogelijk is om beide met optimale snelheden te laten draaien, zegt Graham Webb, hoofdingenieur bij Pratt and Whitney's Next Generation Product Familiegroep in East Hartford, Connecticut.
Het concept van een geared turbofan is niet nieuw, zegt Magda Attia , een ruimtevaartingenieur aan de Embry-Riddle Aeronautical University in Daytona Beach, Florida. De eerste ontwerpen voor dit type motoroverbrenging dateren uit de jaren 80. Maar de industrie is erg resistent tegen verandering, zegt hij. Versnellingsbakken zijn zwaar en berucht omdat ze erg problematisch zijn.
Als de problemen kunnen worden overwonnen, zou de beloning in termen van efficiëntiewinst aanzienlijk moeten zijn, zegt Attia. Hij zegt dat andere motorfabrikanten waarschijnlijk zullen volgen en hun eigen versnellingssystemen zullen ontwikkelen.
De nieuwe motor ontwikkeld door Pratt en Whitney is een turbofan. Net als andere straalmotoren verbrandt het brandstof terwijl er perslucht doorheen wordt geleid; het resulterende lucht-gasmengsel zet uit om stuwkracht te genereren. Maar in een turbofan-motor dwingt een ventilator aan de voorkant langzamer bewegende lucht rond de motor en mengt deze met de snellere hete gassen om extra stuwkracht te creëren.
Inderdaad, het grootste deel van de stuwkracht die door een turbofanmotor wordt gegenereerd, komt uit deze omzeilde lucht. Er is dus een kleinere straalmotor nodig, waardoor er minder brandstof wordt verbrand. De ruimte rond de motor helpt ook om het geluid te verminderen.
De grootte van de kamer rond de motor ten opzichte van de motor zelf wordt de bypass-verhouding genoemd. De trend in moderne motoren is om steeds hogere bypass-ratio's te gebruiken, omdat ze efficiënter zijn, zegt Attia. Momenteel ligt de gemiddelde verhouding rond de 8:1. Dankzij het versnellingssysteem kan de verhouding in de nieuwe motor 12:1 zijn.
De inlaatventilatoren aan de voorkant van turbofanmotoren worden aangedreven door turbines die worden geroteerd door de verbrande gas-luchtstraal. De nieuwe motor laat de inlaatventilator draaien met een derde van de snelheid van de turbine, wat de voortstuwingsefficiëntie verbetert. Hierdoor kunnen zowel [de turbine als de inlaatventilator] op hun optimale snelheden draaien, zegt Webb.
Door het ontwerp kunnen ook andere elementen van de motor worden vereenvoudigd. We hebben verschillende lagedrukturbinetrappen en twee lagedrukcompressortrappen kunnen verwijderen, zegt Webb. Dit komt neer op meer dan 1.500 minder vleugelprofielen in de motor, wat de onderhoudskosten voor luchtvaartmaatschappijen aanzienlijk verlaagt.
Pratt en Whitney testen sinds 2008 een turbofan-demonstrator met versnellingen en hebben meer dan 75 uur aan testvluchten uitgevoerd. In de komende twee jaar zullen 15 motoren worden getest, en eind 2012 wordt de motorcertificering verwacht.