Charlie je vrchní první důstojník na Boeingu 787 Dreamliner. Má více než 10,000 320 hodin létání jak po Evropě na rodině A787, tak po celém světě na B787 do destinací jako Los Angeles, New York, Boston, Johannesburg a Šanghaj. Nezapomeňte se každou sobotu vrátit na www.thepointsguy.co.uk, kde najdete jeho články, které vám ukazují zákulisí života pilota dálkové letecké společnosti. Pokud existuje téma, o kterém byste chtěli, aby napsal, napište mu e-mail — charliepageXNUMX@gmail.com
Srpen 03, 2019
12 min čtení
Přejít do sekce
Tento příspěvek obsahuje odkazy na produkty od jednoho nebo více našich inzerentů. Když kliknete na odkazy na tyto produkty, můžeme obdržet kompenzaci. Podmínky se vztahují na nabídky uvedené na této stránce. Pro vysvětlení našich zásad inzerce navštivte tuto stránku.
Tryskové dopravní letadlo není nic bez motorů. Motory, které jim dávají sílu vyšplhat až do výšky 43,000 XNUMX stop a dosah k letu přes půl světa, jsou tím, co dává letadlu život. Větší a výkonnější, ale tišší než kdykoli předtím, moderní proudový motor je skutečně zázrakem lidského inženýrského úspěchu.
Když je navrženo letadlo, obvykle se to provádí s několika možnostmi motoru od různých výrobců. To dává zákazníkům letecké společnosti možnost volby v závislosti na jejich obchodních potřebách. Boeing 787 Dreamliner, se kterým létám, je dodáván buď s General Electric GEnx nebo Rolls-Royce Trent 1000.
S 53 % ze všech 787 objednávek je GEnx nejoblíbenější volbou, přičemž Trent 1000 představuje 33 %. Zbývajících 14 % zakázek zůstává nerozhodnutých. GEnx má nyní objednáno více než 1,600 15 jednotek, což z něj dělá nejrychleji prodávaný vysoce tahový motor v historii GE. GEnx poskytuje o 15 % nižší spotřebu paliva a o 2 % méně CO6 než motor General Electric CF747, který poháněl 400-XNUMX.
Je to také oblíbená letecká společnost pro svou výkonnost při údržbě, používá o 30 % méně dílů a trvá o 20 % déle, než bude potřebovat větší inženýrské práce. Tato vylepšení starších motorů jsou způsobena zvýšeným používáním lehkých kompozitních materiálů a speciálními ochrannými povlaky. Pro tento vysvětlovač se zaměřím na GEnx.
Vytváření tahu
GEnx je obrovská sada. Přední rotační ventilátor měří v průměru 9.2 stop. Celý motor váží 13,200 76,100 lb a může vyvinout tah 32 XNUMX liber (libra tahu se rovná síle schopné urychlit jednu libru materiálu XNUMX stop za sekundu za sekundu.)
Pojďme si to rozebrat: 32 stop za sekundu je stejné jako gravitační síla – 9.8 m/s². Pokud by tedy motor dokázal vyvinout tah 2.2 libry, mohl by zrychlit jednokilogramový blok na 9.8 m/s². Při maximálním tahu, který může GEnx generovat, může stejnou rychlostí urychlit blok o hmotnosti 76,100 XNUMX liber. Opravdu dost silný.
A kolik to všechno stojí? Jen 28 milionů dolarů.
To vše zní opravdu působivě, ale jak přesně je tato masivní síla vytvořena? Skládá se ze čtyř odlišných částí, které lze popsat čtyřmi slovesy: sát, mačkat, bouchat a foukat.
Denní zpravodaj
Odměňte svou schránku denním zpravodajem TPG
Připojte se k více než 700,000 XNUMX čtenářům a získejte nejnovější zprávy, podrobné průvodce a exkluzivní nabídky od odborníků TPG
Sát
První fáze procesu vyžaduje nasávání velkého množství vzduchu do motoru. Během vzletu se může 9.25 stopový ventilátor přední části otáčet rychlostí téměř 2,400 1.2 otáček za minutu a každou sekundu nasát více než 1.2 tuny vzduchu. Avšak z těchto 265 tuny vstupujících do motoru každou sekundu, pouze XNUMX liber skutečně vstupuje do jádra motoru.
GEnx je motor s vysokým obtokem, což znamená, že většina nasávaného vzduchu se ve skutečnosti nepoužívá při spalování k vytváření tahu. Místo toho konstrukce motoru vytváří kanál, kterým 90 % vzduchu proudí kolem vnější části jádra motoru. To se nazývá «obtokový poměr» a s poměrem 9:1 má GEnx jeden z nejvyšších poměrů v oboru.
Když je vzduch nasáván do sání motoru, obtokový vzduch je urychlován ventilátorem předního stupně. Urychlením tak velkého objemu vzduchu vzniká určitý tah. Zbývajících 265 liber vzduchu za sekundu je směrováno do jádra motoru, kde probíhá další fáze procesu.
Zmáčknout
Jakmile vzduch projde předním ventilátorem, věci začnou být vážné. Odtud vzduch vstupuje do prvního stupně jádra motoru, kompresoru. Zde řada 14 rotujících ventilátorů mačká a stlačuje vzduch, čímž výrazně zvyšuje jeho energetický potenciál. S rostoucím tlakem roste i teplota.
Vzduch se nejprve dostane do kontaktu s nízkotlakým kompresorem (LPC) nebo «Booster». V této fázi odebírají čtyři ventilátory okolní vzduch a začnou jej stlačovat. Do této fáze vstupuje při teplotě přibližně 52 °F (při vzletu) a opouští ji při teplotě přibližně 176 °F, když přechází do druhé fáze komprese, vysokotlakého kompresoru (HPC).
V HPC 10 dalších ventilátorů odebírá tento vzduch a dále jej stlačuje. Při vstupu při 176 °F opouští při teplotě více než 1,112 40 °F a XNUMXnásobku tlaku, který byl při prvním vstupu do motoru. Je žhavý a překypující energií, nyní je připraven na velkolepou část.
Bum
Vysokotlaký vzduch o vysoké teplotě je pak vháněn do spalovací komory. Zde je palivo rozstřikováno do rychle se pohybujícího vzduchu prstencem palivových trysek. Průtok paliva je řízen elektronickým řízením motoru (EEC).
Každý motor má svůj vlastní EEC, který má plnou kontrolu nad motorem pomocí vstupů páky tahu od pilotů k ovládání výstupního tahu. Kromě mnoha dalších úkolů regulují EEC průtok paliva ve spalovací komoře v závislosti na požadovaném tahu. Pokud piloti požadují větší tah, EEC instruují palivové trysky, aby rozprášily více paliva.
Tento vzduch s vysokou energií se zapálí a vytvoří horké, expandující plyny dosahující teploty až 4,892 XNUMX °F. Výsledkem je, že tato část motoru je vyrobena z keramických materiálů. Horké plyny jsou pak posílány do zadní části motoru.
Rána
Vzduch o vysoké energii vycházející ze spalovací komory proudí do turbínového stupně motoru. Zde se energie využívá k vytvoření tahu a také k udržení chodu různých stupňů motoru před ním.
Při vstupu do stupně vysokotlaké turbíny (HPT) horký vzduch otáčí dvěma rotujícími ventilátory a poté přechází do stupně nízkotlaké turbíny (LPT), kde roztáčí dalších sedm ventilátorů. Tyto turbínové ventilátory jsou spojeny s ventilátorem předního stupně a kompresory dvěma rotory, které pohánějí přední stupně. Tyto stupně také pohánějí převodovku motoru, která dodává energii dalším systémům letadla.
Trochu zmatený? Pojďme si to vysvětlit. Přední stupeň motoru, přední ventilátor a kompresory připravují vzduch k zapálení, ale aby se mohly otáčet, potřebují výkon. Ze zadní části, stupně turbíny, pochází energie. Motor využívá tuto sílu k pohonu předních stupňů pomocí rotoru. Zadní stupně fyzicky řídí přední stupeň.
Když tento horký vzduch vystupuje ze zadní části stupně turbíny, dostává se do konečného stupně motoru, trysky. Toto je část, která ve skutečnosti vytváří tah pro pohyb letadla vpřed. Při průchodu energeticky vyčerpaného vzduchu přes trysku se kromě obtokového vzduchu z počátku vytváří výfuková síla. Toto je tah.
Snížený hluk
V poslední fázi tohoto procesu inovativní technologie snížila hluk motorů 787 ve srovnání s jinými typy. Zdá se, že na okrajích krytu motoru byly vyříznuty kusy, které vytvořily kruh zaoblených zubů. Tomu se říká vroubkování.
Když chladnější obtokový vzduch prochází přes tyto body, směřuje k proudu horkého vzduchu, kde se mírně promíchá. Toto míchání snižuje hluk vznikající při kontaktu horkého vzduchu s atmosférou.
Start motoru
„Ale jak otočíte přední jeviště, abyste získali výkon, než budete mít sílu řídit přední pódium? Je to jako slepice a vejce!” Pokud se ptáte, chápete, jak motor funguje.
Při nastartování motoru využívá elektrickou energii z malého motoru v ocasu (APU) nebo zemní energii k otáčení turbín. Jakmile dojde k rotaci v turbínách, přední stupně se začnou pohybovat. Jakmile se posunou dopředné fáze, může se začít dít proces vysvětlený výše. Nakonec, když stupně kompresoru poskytují vzduch za správných podmínek, zapalovače ve spalovací komoře začnou jiskřit. Poté, když jsou podmínky tak akorát, je palivo vstřikováno do směsi vzduchu, kde se vznítí.
Horké plyny ze zapalování paliva přecházejí do stupně kompresoru, čímž urychlují přední stupeň, čímž se vytváří ještě více stlačeného vzduchu, který se pak vznítí a vytváří vzduch s ještě vyšší energií.
Jakmile proces dosáhne kritického bodu, motor poskytuje dostatek výkonu, aby se sám udržel, a použití dodatečné elektrické energie již není potřeba.
Podívejte se na video níže. I když nejde o GEnx na 787, princip spouštění je stejný. Můžete vidět, že se přední stupeň ventilátoru začíná otáčet pomocí energie z turbín. Jakmile rotace dosáhne kritické rychlosti, můžete slyšet okamžik, kdy se vznítí palivo a rychlost rotace se dále zvyšuje.
Jakmile otáčky motoru dosáhnou svých volnoběžných otáček, zvuk se ustálí a motor nyní běží sám.
Zpětný tah
Masivní množství tahu generovaného motorem je také výhodné při přistání. Po dosednutí, s výkonem motoru na volnoběh, zatáhneme druhou sadu pák pro zařazení zpětného tahu. To způsobí otevření větracího otvoru na straně motoru a rozšíření bariér v oblasti, kde proudí obtokový vzduch.
Tyto bariéry blokují proudění obtokového vzduchu ze zadní části motoru a směřují jej dopředu skrz ventilační otvory. I když systém zpětného chodu přímo nezvyšuje účinnost brzdění, pomáhá brzdovému systému tím, že snižuje energii, kterou musí brzdy vydržet.
Elektrická energie
787 je prvním letounem nové generace, který má více systémů poháněných elektřinou než předchozí typy. Brzdy, klapky a systém spouštění motoru jsou poháněny elektricky. To znamená, že lze ušetřit obrovské množství hmotnosti snížením počtu komponent potřebných k napájení těchto systémů.
Každý motor má dva generátory startéru s proměnnou frekvencí (VFSG), napájené z převodovky motoru. Ty fungují jako spouštěcí motory při startování motoru a poté jako generátory, jakmile motory běží. Tyto čtyři generátory pak napájejí celý elektrický systém letadla.
Pokud by se jeden z motorů zastavil, APU v ocasu má také dva VFSG, které mohou převzít řízení od dvou ztracených. I kdyby došlo k selhání APU, letadlo může stále bezpečně létat na dvou zbývajících VFSG.
Palivo a olej
Během dlouhého letu může dojít k vychladnutí paliva v křídlech letícím vzduchem, který může mít až mínus 76 °F (60 °C). Přitom se olej obíhající motory dost zahřívá. Aby se palivo zahřálo na teplotu potřebnou při vstupu do spalovací komory, využívá motor teplotu horkého oleje.
Při průchodu systémem výměny tepla se obě tekutiny míjí navzájem a vyměňují si teplo. Horký olej v podstatě ohřívá studené palivo a ochlazuje olej.
Palivo odsud prochází filtrem, který zajistí odstranění případných nečistot dříve, než se dostane do spalovací komory. Poté prochází druhým stupněm natlakování před vstupem do jednotky měření paliva (FMU).
Zde EEC řídí, kolik paliva je nasměrováno do motoru v závislosti na potřebě požadované piloty.
Závěrem
Motor každého dopravního letadla je složitá sada. Musí spolehlivě běžet celé hodiny a odpočinout si jen pár hodin, než se znovu vydá. Nový GEnx na 787 posouvá tuto spolehlivost na novou úroveň. Při použití o 30 % méně komponentů je o 15 % účinnější než předchozí typy. Nová technologie také znamená, že je tišší, poskytuje pohodlnější let pro cestující a méně ruší ty, kteří žijí v okolí letišť, kam letí.
