Vad driver och / eller tillåter flytten till högre bypass turbofans på jetliners?
Obs! Jag är ingen expert på något av detta, jag är bara nyfiken.
Det förefaller vara en allmän trend mot högre och högre bypass-förhållanden i kommersiella jetlinjemotorer. (Jag tänker här på 737 / A320-storlek och större flygplan.)
Jag förstår varför detta händer (bränsleeffektivitet och buller). Men vad har dikterat utvecklingens udda takt?
Det var uppenbarligen en körning mot högre bypass tidigt. T.ex. P & W JT8D-motorer som introducerades 1962 sprang på 0,96: 1 medan - bara några år senare 1966 - körde JT9D vid 5: 1. Helt språng.
Men det verkar mig att det bosatte sig runt 5-6: 1 i 25 år. Nästa stora språng verkar vara GE90 som körs vid 9: 1. Det var 1992 och sedan avgick det till stor del igen kl 9-10: 1 under ytterligare ett decennier. Det senaste (mindre) språket verkar vara PW1000G vid 12: 1.
Vad har orsakat sådana plötsliga hopp och platåer? Varför har det inte heller varit en mer linjär progression från 1960-talet till nu? Eller en mycket snabbare framsteg mot de förhållanden vi ser idag? De är uppenbarligen önskvärda.
Jag kan bara tänka mig att P & W-ingenjörer tittar på JT9D i mitten av 1960-talet och tänker "bra, vi gick från 1: 1 till 5: 1 på en gång. Låt oss gå till 10: 1 nästa!". Men det hände inte. Det verkar som om deras nästa stora flygplansmotor var PW2000 - helt 20 år senare - vid 6: 1.
- Var det på grund av tekniska / tillverkningsbegränsningar?
- Har tonvikten på vissa prestanda egenskaper skiftats? T.ex. bosätta sig mer permanent på ekonomin över hastighet.
- Är det helt enkelt att flottorna stabiliseras kring vissa flygplan, och det behövs ingen nya motorer / önskas under lång tid?
Den sista punkten verkar mycket trovärdig. Ändå har 747-8, 737-MAX och A320neo, jämfört med sina förfäder i storlek och roll, gjort plötsliga hopp från 5-6: 1 till 10-12: 1 motorer. Det känns som något som tänkligen kan ha hänt tidigare eller mer gradvis.
Naturligtvis vet jag att bypass-förhållandet inte är enda intressant metriskt för en motor, men det är en märkbar, även till det otränna ögat. Motorerna blir helt enkelt större och större. Men det är också därför jag frågar om utvecklingshastigheten, eftersom "att göra fläkten större" verkar som ett uppenbart steg att ta (jag vet att det finns mer än det). Det verkar också som något som sannolikt kommer att hända gradvis, snarare än i spurts.
Återigen, jag är ingen expert, jag har just varit googling. Men jag kan ha missat något grundläggande.
1 svar
För en ledtråd titta på utvecklingen i priset på olja:
Historisktoljeprisdiagram( källa )
Medan den första utvecklingen i 5: 1-regionen ligger före den första oljekrisen (1973) och drivs av bränsleekonomi, bättre intervall och lägre flygbuller, slogs nästa steg av den andra krisen i början av 1980-talet. Det tog ett decennium att utveckla motorerna och de flygplan som kunde passa dem, så Boeing 777 - GE90 -kombinationen kom ut 1995 då oljepriset sjönk.
Nästa runda blev bara avstängd efter den amerikanska invasionen av Irak, vilket gjorde att oljepriserna skjuter upp från och med 2003. Återigen tog det ett decennium för motorerna att bli tillgängliga, men nu är ökningen i diameter mindre dramatisk och befintliga konstruktioner kan förses med dem ( A320neo , 737MAX ).
Förbi början av 1960-talet kunde omloppsförhållandet inte växa mer eftersom
- jetmotorer utvecklades för militära flygplan och mer betonades på högsta hastighet än på effektivitet. Flygbolagen använde vad som var tillgängligt (notera att Convair 880 var drivet av en förenklad, icke-efterbränd version av J-79 , som driver F-104 Starfighter , F-4 Phantom II och B-58 Hustler ).
- tidiga flygledare ( De Havilland Comet , Tupolev 104 ) hade sina motorer i vingsrötterna, så lite utrymme var tillgängligt för ett ökat bypass-förhållande. När Rolls-Royce utvecklade den första turbofan-motorn, begränsade de omväxlingsförhållandet till 0,25 så att den kunde passar in i kometen och HP Victor -bombben, som också hade sina motorer i vingsrötterna.
Den första oljekrisen från 1973 avstängde utvecklingen av den undude propfan (UDF) -motorn, som har bibehållits av bullerproblem. Åter tog det omkring ett decennium tills det kunde ta sig till luften.
GE36UDF-motormonteradpåMD-81(bild källa )
Utvecklingen av en ny motor tar längre tid än ett flygplan, så varje gång ett stort tryck som utlöstes av ett kraftigt hopp i oljepriset behövdes för att starta utvecklingen av en ny generation med betydligt högre bypass-förhållande. När motortekniken var klar och certifierad skulle den snabbt införlivas i många modeller, eftersom bättre bränsleekonomi skulle tvinga alla att uppgradera.
Läs andra frågor om taggar commercial-aviation jet-engine turbofan Kärlek och kompatibilitet Skor Gear 12 Stjärntecken Grunderna