Русская Википедия:Rolls-Royce/SNECMA Olympus 593
Шаблон:Газотурбинный авиационный двигатель
Rolls-Royce/SNECMA Olympus 593 — англо-французский турбореактивный двигатель с системой повторного нагрева (форсаж), который использовался на сверхзвуковом авиалайнере Конкорд. Первоначально это был совместный проект компаний Шаблон:Iw (BSEL) и SNECMA, созданный на основе двигателя Шаблон:Iw[1][2]. Во время разработки двигателя компания Rolls-Royce Limited приобрела BSEL в 1966 году, превратив BSEL в Бристольское двигательное подразделение Rolls-Royce[2].
До прекращения регулярных коммерческих полётов самолёта Конкорд в октябре 2003 года турбореактивный двигатель Olympus был уникальным в авиации как единственный турбореактивный двигатель с форсажем, используемый на коммерческих самолётах.
Общая тепловая эффективность двигателя в сверхзвуковом крейсерском полёте (суперкруиз) составляла около 43 %, что на тот момент было самым высоким показателем, зарегистрированным для любой обычной термодинамической машины[3].
Разработка
Первоначальный проект двигателя представлял собой гражданскую версию Olympus 22R, переименованную в 591[1]. Двигатель 22R был разработан для продолжительного (45 минут) полёта со скоростью 2,2 Маха[3] в качестве двигателя для Шаблон:Iw. Двигатель 591 был перепроектирован и стал называться 593, а его спецификация была завершена 1 января 1964 года[1]. Компании Bristol Siddeley из Великобритании и Snecma Moteurs из Франции должны были разделить проект. SNECMA и Bristol Siddeley также участвовали в несвязанном совместном проекте — турбовентиляторном двигателе M45H.
На ранних этапах разработки была подтверждена основная концепция конструкции, но для удовлетворения технических требований потребовалось провести множество исследований, которые включали расход топлива (SFC), коэффициент давления двигателя, вес/размер и температуру на входе в турбину. В первоначальных исследованиях рассматривались и турбореактивные двигатели, и турбовентиляторные, но меньшая площадь поперечного сечения турбореактивных двигателей в итоге оказалась решающим фактором в достижении наилучших характеристик. Конкурирующий советский Ту-144 первоначально использовал двигатель с форсажем, но затем его заменили на турбореактивный двигатель без форсажа[4].
За разработку двигателя и вспомогательного оборудования отвечала компания Bristol Siddeley, в то время как BAC отвечала за переменный воздухозаборник и общую установку двигателя, а SNECMA — за выхлопное сопло/реверс тяги/шумоподавление и форсажную камеру[5][6]. Так как Франция имела большую долю в производстве фюзеляжа, Британия должна была получить большую долю в производстве Olympus 593. Наземные испытания двигателей координировались между Bristol Siddeley в Шаблон:Iw, National Gas Turbine Establishment (NGTE) в Пайстоке, и Centre d’Essais des Propulseurs (CEPr) в Шаблон:Iw[5].
Увеличение веса самолёта на этапе проектирования привело к увеличению требований к взлётной тяге, которые не могли быть удовлетворены двигателем. Недостаток в 20 % был покрыт за счёт внедрения частичного форсажа, который был разработан компанией SNECMA[3].
В июле 1964 года были произведены первые два экземпляра двигателя 593D («D» означает «производный», Шаблон:Lang-en, то есть полученный из 22R). Эти два производных двигателя были построены для определения обоснованности концепций конструкции, таких как охлаждение статора и ротора турбины и испытания системы при высоких температурах окружающей среды. Также они показали необходимость больших по размеру двигателей, которые получили обозначение 593B[7].
Первый пробный запуск Olympus 593B состоялся в ноябре 1965 года. Модель B (Шаблон:Lang-en — «большой») представляла собой переделку модели 593D, которая планировалась для более раннего проекта Concorde меньшего размера. Результаты испытаний 593D были использованы для проектирования модели B[8]. Позже буква B была исключена из обозначения. Для тестирования масштабных моделей системы сопел SNECMA использовала двигатель Olympus 301[9].
В июне 1966 года в Шаблон:Iw был впервые запущен двигатель Olympus 593 в сборе с выхлопной системой с изменяемой геометрией. В Бристоле начались лётные испытания бомбардировщика Avro Vulcan с двигателем и его гондолой, установленными под бомбоотсеком. Из-за аэродинамических ограничений Vulcan, испытания были ограничены скоростью 0,98 Маха (1200 км/ч). Во время этих испытаний двигатель 593 развил тягу в 35 190 фунтов (157 кН), что превысило спецификацию двигателя[10].
В начале 1966 года на тестовом полигоне в Пэтчуэй Olympus 593 развил тягу в 37 000 фунтов с использованием форсажа[11]. В апреле 1967 года двигатель Olympus 593 был впервые запущен в высотной камере в Сакле[11]. В январе 1968 года лётно-испытательный стенд Vulcan налетал 100 часов, а выхлопная система с изменяемой геометрией для двигателя Olympus 593 была допущена в Мелун-Вилларош к полётам на прототипах Конкорда[11].
Прототип Конкорда 001 совершил свой первый полёт из Тулузы 2 марта 1969 года[11]. Его пилотировал Андре Туркат, главный лётчик-испытатель компании Sud Aviation. Используя форсаж, он поднялся в воздух со скоростью 205 узлов (380 км/ч) после разбега по земле в 4 700 футов (1,4 км).
Было произведено 67 двигателей Olympus 593[12].
Была предложена более тихая версия 622 с большей тягой. Для их использования форсаж больше не требовался, а меньшая скорость реактивной струи снижала шум от выхлопа[13]. Повышенная эффективность позволила бы увеличить дальность полёта и открыть новые маршруты, особенно через Тихий океан, а также трансконтинентальные маршруты через Америку. Однако из-за низких продаж Конкорда этот план по созданию версии «B» Конкорда не был реализован[14].
Конструкция двигательной установки
Olympus 593 представлял собой двухвальный турбореактивный двигатель с повторным нагревом. Компрессоры низкого и высокого давления имели по 7 ступеней и приводились в действие одноступенчатой турбиной. Из-за высокой температуры воздуха на входе при крейсерской скорости 2 Маха — более 120 градусов по Цельсию[5] — барабаны и лопатки компрессора были изготовлены из титана, за исключением последних 4 ступеней компрессора высокого давления, которые были изготовлены из никелевого сплава Nimonic 90[15][16]. Никелевые сплавы обычно требовались только в более горячих зонах турбины, но высокие температуры, возникающие в последних ступенях компрессора на сверхзвуковых скоростях полёта, диктовали их использование и в компрессоре. Статор и лопатки ротора турбины высокого давления и лопатки ротора турбины низкого давления были охлаждаемыми[17].
Для обеспечения необходимой взлётной тяги была установлена система частичного форсажа, которая дала 20 % тяги[3]. Он также использовался для трансзвукового разгона с 0,95 до 1,7 Маха; выше этой скорости самолёт летел без использования форсажа[18].
Все основные компоненты Olympus 593 были рассчитаны на срок службы в 25 000 часов, за исключением компрессора и лопаток турбины, которые были рассчитаны на срок службы в 10 000 часов[15]. Двигатель, установленный на Конкорде, можно было заменить за 1 час 50 минут[19].
Варианты
- 593 — Оригинальная версия, разработанная для Конкорда
- 593-22R — Силовая установка, устанавливаемая на прототипы. Более высокие характеристики по сравнению с оригинальным двигателем из-за изменений в спецификации самолёта.
- Тяга: 34 650 фунтов (154 кН) в сухом состоянии / 37 180 фунтов (165 кН) с использованием форсажа
- 593-610-14-28 — Окончательная версия, устанавливаемая на серийные Конкорды
- Тяга: 32 000 фунтов (142 кН) в сухом состоянии / 38 050 фунтов (169 кН) с использованием форсажа
Примечания
Шаблон:Авиадвигатели Rolls-Royce Limited Шаблон:Авиадвигатели Snecma
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Шаблон:Книга
- ↑ 2,0 2,1 Шаблон:Cite book
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ 5,0 5,1 5,2 Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 Шаблон:Статья
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite magazine
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ 15,0 15,1 Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ «Brian Trubshaw Test Pilot» Шаблон:ISBN, Appendix VIIIb
- ↑ Шаблон:Cite web
_last_flight.jpg){kind=link}
