Революция в небе: авиадвигатель без кожуха обещает сэкономить 20% топлива к 2035 году

Франко-американское предприятие CFM International, созданное при участии Safran Aircraft Engines и GE Aerospace, объявило о начале следующей фазы разработки силовой установки с необычной конструкцией — так называемым открытым вентилятором. Как сообщается в официальном релизе, в прошлом месяце стартовала инициатива TAKE OFF, получившая финансовую поддержку от стран Евросоюза.

Координацию проекта осуществляет компания Safran, а техническим донором выступает европейская программа Clean Aviation, которая уже перечислила на эти цели около 100 миллионов евро. Общее число участников консорциума превышает два десятка организаций, включая гигантов Airbus и GKN Aerospace.

Ключевая задача партнеров — подготовить к летным экспериментам демонстрационный образец двигателя с открытым вентилятором. Первые полеты запланированы на конец текущего десятилетия. По предварительным оценкам инженеров, отказ от классического внешнего корпуса позволит снизить аппетит силовой установки и уменьшить вредные выбросы примерно на пятую часть.

Испытания в 2029 году на базе Airbus A380

Проект TAKE OFF (расшифровывается как Технологии и знания для европейского полета с открытым вентилятором) является логическим продолжением более крупной программы CFM RISE, запущенной еще в 2021 году.

Сама концепция open fan (или открытый ротор) подразумевает полный отказ от традиционного обтекателя, который обычно окружает вентилятор. Благодаря такому решению разработчики могут кардинально поднять степень двухконтурности — параметр, описывающий соотношение объемов воздуха, проходящего мимо камеры сгорания и через нее. Технология позволяет перемещать большие массы воздуха с меньшей скоростью, создавая ту же тягу при значительно уменьшенном расходе керосина.

Если у современных турбовентиляторных моторов этот показатель застрял в пределах 10:1–12:1, то разработчики TAKE OFF нацелились на рекордное значение около 60:1. Это и должно обеспечить заявленные 20% экономии топлива и снижения выбросов.

Прорывы в лабораториях и новые горизонты

С 2023 года в рамках программы RISE был разработан целый ряд ключевых узлов: опытный образец самого вентилятора, высокоскоростной компрессор, миниатюрный редуктор и облегченные несущие конструкции. Стендовые испытания подтвердили, что целевые параметры по топливной эффективности уже достигнуты. Кроме того, инженеры провели более 400 часов в аэродинамических трубах, собрав огромные массивы данных по акустике, аэродинамике и тому, как установка взаимодействует с планером.

Теперь, в рамках инициативы TAKE OFF, внимание смещается на комплексную проверку системы в целом. Создателям предстоит провести испытания на обледенение лопастей, замеры уровня шума на высоких скоростях, а также оценку ресурса и долговечности конструкции. На 2027 год намечены полномасштабные тесты на земле, год спустя — интегрированные проверки.

Если все пойдет по графику, в 2029 году начнутся летные тесты полноценного прототипа. В качестве летающей лаборатории выступит переоборудованный Airbus A380. Информация, полученная на всех этапах — от рулежки до приземления, — станет базой для финальной доводки и последующей сертификации. По самым оптимистичным прогнозам, коммерческая эксплуатация таких «голых» двигателей может начаться примерно к 2035 году.

Правда, технология open fan не лишена сложностей. Главная головная боль — это шум. Без кожуха звуку нечего экранировать, и такие двигатели исторически всегда были громче традиционных «турбовентиляторов». Впрочем, в Safran подчеркивают, что современные методы 3D-моделирования и богатая экспериментальная база помогут спроектировать достаточно тихие лопатки и обойти это ограничение.