Áttörés a hajtómű-technológiában?

Forradalmian új repülőgép-hajtómű konstrukciójáról számol be az iparág egyik óriása, a General Electric. Az áttörés lényege, hogy a hajtómű égőterében a jelenlegi típusokhoz képest sokkal magasabb hőmérséklet mellett zajlik az üzemanyag elégetése, ami egyben sokkal nagyobb teljesítményt tesz lehetővé.

A GE ismertetője szerint ez majdnem olyan egyszerű, mint egy konyhai sütőben: mennél nagyobb az elérhető hőmérséklet, annál gazdaságosabban üzemeltethető a hajtómű is. A most használt hajtóművekhez képest a GE a fejlesztés nyomán a hatékonyság 25, a hatótávolság 30 százalékos, a tolóerőnek pedig 10 százalékos növekedését ígéri.

A hőmérséklet emelése az égőtérben „trükkös dolog”, fogalmaz a General Electric közleményében a cég egyik szakembere. A most használt üzemanyag égéshője megolvasztaná a most használt anyagokat a hajtóművekben, ezért a tervezők arra kényszerülnek, hogy különféle szelepek, csatornák, apró járatok révén levegővel hűtsék a turbinalapátokat, az égésteret. Ez valóban biztonságosan hűti a szerkezetet, azonban csökkenti a hatékonyságát.

A GE kutatási részlegének tudósai azonban új, könnyű és sokkal magasabb hő elviselésére képes anyagokat tudtak kikísérletezni, a nevük keramikus mátrix kompozitok (ceramic matrix composites, CMC), amelyek 2400 Fahrenheit, 1315 Celsius-fok feletti hőmérsékletnek is ellenállnak, vagyis sokkal többet bírnak, mint a most használt ötvözetek.

A másik rendkívül izgalmas csapásiránya a kutatásoknak, hogy e magas hőmérsékletű égőtér köré olyan hajtóművet építsenek, amely egyesíti a katonai hajtóművek erejét és szuperszonikus képességeit a mai polgári repülésben használt úgynevezett nagy kétáramúságú hajtóművek gazdaságosságával. A GE és az amerikai légierő kutatólaboratóriuma közösen dolgozta ki az úgynevezett ADVENT (ADaptive Versatile ENgine Technology) hajtóműtechnikát.

Az adaptív sokoldalúság ebben az esetben azt jelenti, hogy a hajtóműben szabályozni lehet az égőtérbe áramló levegő mennyiségét. Ha több levegő jut az égőtérbe, akkor az nagyobb teljesítményt és több sebességet jelent, ami fontos a katonai gépek számára. A kevesebb levegő az égőtérben kisebb üzemanyag-felhasználást feltételez. Az ADVENT azt jelenti, hogy a hajtómű automatikusan változtathatja a kétféle üzemmódot, a pilóta rendelkezésére áll például a bevetés végrehajtásakor a légiharchoz szükséges teljesítmény, illetve a kisebb sebesség mellett a hazatéréshez a takarékos üzemmód.

A két üzemmód közti különbség egy a jelenlegi két légáramhoz, a külsőhöz és a belsőhöz képest egy harmadik csatorna beépítését jelenti, amit azonban nyitni és zárni lehet attól függően, melyik üzemmódban repül a gép. Ha a csatorna nyitva van, akkor az átáramló levegő a hajtómű kétáramúsági jellemzőit javítja, vagyis utazómagasságon gazdaságosan repülve csökkenti az üzemanyag-fogyasztást. Bezárva az ebben a csatornában áramló levegő is az égéstérbe kerül, és növeli a szuperszonikus teljesítményt, a tolóerőt.

A technológia és az új anyagok alkalmazása a GE közleményének utalásai szerint a jövő polgári hajtóműveinek fejlesztését is új irányba tereli: feltételezhető, hogy például a harmadik csatorna légárama felszálláskor az égőtérben javítja a teljestményt és lehetővé teszi, hogy a gép nagyobb felszállótömeggel, rövidebb vagy magasabban fekvő pályán is elstartolhasson, utazómagasságban pedig az első ventilátorfokozat által áramló levegővel együtt tenné még gazdaságosabbá az egyenletes sebességgel történő repülést.

A most fejlesztett legmodernebb hajtóművek, a keskenytörzsűek számára készülő LEAP, a GE9X és a Boeing 787-esen már működő GEnx hajtóművekben is léteznek már a CMC-anyagok, és a tesztek azt mutatják, hogy megtaláltuk a legjobb technológiát – állítja az ADVENT projektvezetője.