+

RU2806953C2 - Gas turbine engine with uncapped counter-rotating propellers - Google Patents

Gas turbine engine with uncapped counter-rotating propellers Download PDF

Info

Publication number
RU2806953C2
RU2806953C2 RU2021114695A RU2021114695A RU2806953C2 RU 2806953 C2 RU2806953 C2 RU 2806953C2 RU 2021114695 A RU2021114695 A RU 2021114695A RU 2021114695 A RU2021114695 A RU 2021114695A RU 2806953 C2 RU2806953 C2 RU 2806953C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
propeller
turbine engine
gas turbine
generator
propellers
Prior art date
Application number
RU2021114695A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021114695A (en
Inventor
Николя Жером Жан ТАНТО
Энтони БИНДЕР
Марио Антуан ЛЭМБИ
Original Assignee
Сафран Эркрафт Энджинз
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сафран Эркрафт Энджинз filed Critical Сафран Эркрафт Энджинз
Publication of RU2021114695A publication Critical patent/RU2021114695A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2806953C2 publication Critical patent/RU2806953C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas turbine engine.
SUBSTANCE: invention is related to a gas turbine engine of an aircraft containing an outer casing (2) that, together with the internal central part (3), limits the flow path (1) for the passage of a gas flow, in which a low-pressure turbine is located, configured to drive the low-pressure shaft into rotation. Said gas turbine engine contains, in the direction of gas flow, a first propeller (31) and a second propeller (32) located behind the first propeller, wherein the first propeller (31) is driven by said low-pressure shaft, and the second propeller is driven by rotated by an electric motor (70). The second propeller (32) is located at a distance of 1.5 to 4 chord lengths (LC1) of the first propeller (31) and determined between the corresponding axes of the angle setting (A31, A32) of each of the first and second propellers. This gap between the two propellers (31, 32) provides an aerodynamic connection that can effectively contribute to the thrust of the gas turbine engine. This gap is also the result of an aero-acoustic trade-off between: the distance between the two propellers being large enough to limit the intensity of the acoustic interaction bands between the propellers; the distance between the two propellers that is small enough to minimize the dissipation of the velocity profiles at the exit of the first propeller (input propeller) and facilitate their immediate use by deflecting the second propeller (exit propeller).
EFFECT: by configuring the variable interactions between the two propellers, the performance of the gas turbine engine is improved.
12 cl, 11 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей и, в частности, относится к газотурбинным двигателям незакапотированного типа («open rotor» на английском языке).The invention relates to the field of gas turbine engines and, in particular, relates to gas turbine engines of the uncapped type (“open rotor” in English).

Уровень техникиState of the art

Газотурбинные двигатели незакапотированного типа вписываются в контекст архитектур, предназначенных для максимального увеличения энергетической эффективности и одновременно имеющих возможность правильного интегрирования (с точки зрения геометрии и аэродинамики) в летательный аппарат.Uncapped gas turbine engines fit into the context of architectures designed to maximize energy efficiency while being able to be properly integrated (in terms of geometry and aerodynamics) into the aircraft.

В этом контексте известны многие решения. Many solutions are known in this context.

Первым решением является газотурбинный двигатель со сдвоенными воздушными винтами противоположного вращения (на английском языке “counter rotating open rotor” (CROR)), описанный, например, в документе FR 2 941 492. Такой газотурбинный двигатель содержит воздухозаборник и проточный тракт прохождения потока газа, ограниченный наружным корпусом и внутренней центральной частью. Проточный тракт проходит через газогенератор, в данном случае двухвальный газогенератор, который питает турбину, вращающую два воздушных винта противоположного вращения. Согласно этому документу, эти два воздушных винта противоположного вращения соединены во вращении с турбиной газогенератора. Преимуществом раскрытого в этом документе газотурбинного двигателя является отличный тяговый КПД, связанный с генерированием тяги через воздушные винты с очень низкой степенью сжатия, а также наружные размеры, меньшие наружных размеров газотурбинного двигателя с единственным воздушным винтом при такой же тяге, что облегчает его физическое интегрирование на летательном аппарате. Однако эта архитектура на основе сдвоенных воздушных винтов противоположного вращения имеет некоторые ограничения, в частности, по причине сложности подсистем, необходимых для ее применения (двойная система установки шага воздушных винтов, вращающиеся корпусы под каждым ротором винта, …). The first solution is a gas turbine engine with twin counter-rotating propellers (in English “counter rotating open rotor” (CROR)), described, for example, in document FR 2 941 492. Such a gas turbine engine contains an air intake and a gas flow path limited outer body and inner central part. The flow path passes through a gas generator, in this case a twin-shaft gas generator, which powers a turbine that turns two counter-rotating propellers. According to this document, these two counter-rotating propellers are connected in rotation to a gas generator turbine. The advantage of the gas turbine engine disclosed herein is the excellent thrust efficiency associated with the generation of thrust through propellers with a very low compression ratio, as well as outer dimensions smaller than the outer dimensions of a gas turbine engine with a single propeller at the same thrust, which facilitates its physical integration into aircraft. However, this architecture based on twin counter-rotating propellers has some limitations, in particular due to the complexity of the subsystems required for its application (dual propeller pitch system, rotating housings under each propeller rotor, ...).

Другим решением, представляющим собой версию с архитектурой сдвоенных воздушных винтов противоположного вращения, является архитектура USF (на английском языке “Unducted Single Fan”), содержащая ротор винта и расположенный в его вихревом следе статор с изменяемым углом установки лопастей, предназначенный для спрямления остаточного вращения ротора винта. Эту версию можно рассматривать как архитектуру типа CROR, в которой вращение выходного воздушного винта остановлено. Хотя это решение отличается большей архитектурной простотой, все же оно страдает более низким КПД модуля низкого давления, чем решение CROR, и требует более значительных диаметров, чтобы выдерживать нагрузку ротора, эквивалентную с решением CROR (эта нагрузка ротора в первую очередь обуславливает ощущаемые уровни шума).Another solution, which is a version with a twin counter-rotating propeller architecture, is the USF architecture (in English “Unducted Single Fan”), which contains a propeller rotor and a stator located in its wake vortex with a variable blade angle, designed to straighten the residual rotation of the rotor screw This version can be thought of as a CROR type architecture in which the rotation of the output propeller is stopped. Although this solution offers greater architectural simplicity, it still suffers from lower low-pressure module efficiency than the CROR solution and requires larger diameters to support rotor loads equivalent to the CROR solution (this rotor load is what primarily accounts for the perceived noise levels) .

Наконец, как одно, так и другое из вышеупомянутых архитектурных решений имеют следующие недостатки:Finally, both of the above architectural solutions have the following disadvantages:

1. Почти биективная работа газогенератора и тяговых частей: при снижении потребности в тяге для летательного аппарата (во время фаз завершения полета на крейсерской скорости и в режиме малого газа) все вращающиеся части работают с низкими уровнями энергии (низкая степень сжатия, низкие режимы вращения), что отрицательно сказывается на собственном КПД каждого компонента, в частности, внутри газогенератора, и приводит к снижению общей эффективности силовой установки.1. Almost bijective operation of the gas generator and propulsion parts: when the thrust demand for the aircraft is reduced (during the end-of-flight phases at cruising speed and in idle mode), all rotating parts operate at low energy levels (low compression ratio, low rotation modes) , which negatively affects the intrinsic efficiency of each component, in particular inside the gas generator, and leads to a decrease in the overall efficiency of the power plant.

2. Трудность в отборе значительной механической мощности на валах газотурбинного двигателя без существенного влияния на управляемость компрессоров. Действительно, в контексте увеличения потребности в отборе механической мощности для секций летательных аппаратов, которые потребляют все больше электричества, необходимо адаптировать архитектуру газотурбинного двигателя таким образом, чтобы вращать электрические генераторы все большей мощности. Это приводит к увеличению напряжений на компрессорах и заставляет увеличивать их необходимые параметры, что сказывается на их абсолютной производительности.2. Difficulty in selecting significant mechanical power on the shafts of a gas turbine engine without significantly affecting the controllability of the compressors. Indeed, in the context of increasing demand for mechanical power for aircraft sections that consume increasingly more electricity, it is necessary to adapt the gas turbine engine architecture to drive increasingly powerful electrical generators. This leads to an increase in stress on the compressors and forces them to increase their required parameters, which affects their absolute performance.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Изобретение призвано предложить архитектуру газотурбинного двигателя с двумя незакапотированными воздушными винтами, которая позволяет преодолеть вышеупомянутые недостатки.The invention is intended to propose a gas turbine engine architecture with two uncapped propellers, which overcomes the above-mentioned disadvantages.

Для этого первым объектом изобретения является газотурбинный двигатель летательного аппарата, содержащий наружный корпус, ограничивающий вместе с внутренней центральной частью проточный тракт прохождения газового потока, в котором расположена турбина низкого давления, выполненная с возможностью приводить во вращение вал низкого давления; при этом указанный газотурбинный двигатель содержит по направлению прохождения газового потока первый воздушный винт и второй воздушный винт на выходе первого воздушного винта, при этом первый воздушный винт приводится во вращение указанным валом низкого давления, а второй воздушный винт приводится во вращение электрическим двигателем, при этом второй воздушный винт расположен на расстоянии, составляющем от 1,5 до 4 длин хорд первого воздушного винта и определяемом между соответствующими осями установки угла каждого из первого и второго воздушных винтов.For this purpose, the first object of the invention is a gas turbine engine of an aircraft, comprising an outer casing that, together with the internal central part, defines a flow path for the passage of a gas flow, in which a low-pressure turbine is located, configured to drive a low-pressure shaft; wherein said gas turbine engine comprises, in the direction of gas flow, a first propeller and a second propeller at the outlet of the first propeller, wherein the first propeller is driven by said low-pressure shaft, and the second propeller is driven by an electric motor, wherein the second the propeller is located at a distance ranging from 1.5 to 4 chord lengths of the first propeller and determined between the corresponding axes of the angle of each of the first and second propellers.

Предпочтительно изобретение согласно первому своему объекту дополнено следующими отличительными признаками, рассматриваемыми отдельно или в любой технически возможной комбинации:Preferably, the invention according to its first object is supplemented by the following distinctive features, considered separately or in any technically possible combination:

- Второй воздушный винт имеет наружный диаметр, составляющий от 0,8 до 1 наружного диаметра первого воздушного винта.- The second propeller has an outer diameter that is 0.8 to 1 times the outer diameter of the first propeller.

- Газотурбинный двигатель содержит внутреннюю центральную часть, от которой отходят лопасти второго воздушного винта, при этом второй воздушный винт имеет отношение радиус центральной части / наружный радиус лопасти, составляющее от 0,22 до 0,40.- The gas turbine engine includes an inner central part from which blades of a second propeller extend, the second propeller having a central part radius/outer blade radius ratio of 0.22 to 0.40.

- Второй воздушный винт имеет длину хорды, составляющую от 0,8 до 1,2 длины хорды первого воздушного винта.- The second propeller has a chord length ranging from 0.8 to 1.2 times the chord length of the first propeller.

- Газотурбинный двигатель содержит первый электрический двигатель/генератор, выполненный с возможностью участвовать в приведении во вращение вала низкого давления, при этом первый воздушный винт приводится во вращение указанным валом низкого давления через редуктор.- The gas turbine engine includes a first electric motor/generator configured to participate in driving a low pressure shaft, wherein the first propeller is driven by said low pressure shaft through a gearbox.

Силовая установка содержит или связана с устройством накопления энергии, соединенным с первым и/или вторым электрическим двигателем/генератором, при этом устройство накопления энергии предпочтительно имеет емкость, составляющую от 200 до 500кВт⋅ч.The power plant comprises or is coupled to an energy storage device coupled to the first and/or second electric motor/generator, the energy storage device preferably having a capacity of from 200 to 500 kWh.

Первый и второй воздушные винты расположены перед входом проточного тракта прохождения газового потока.The first and second propellers are located in front of the entrance of the gas flow path.

Первый и второй воздушные винты расположены на выходе проточного тракта и снаружи проточного тракта прохождения газового потока.The first and second propellers are located at the outlet of the flow path and outside the flow path of the gas flow.

Газотурбинный двигатель содержит газогенератор, блок управления вторым электрическим двигателем/генератором, блок управления углом установки второго воздушного винта, при этом указанные блоки управления выполнены с возможностью управлять вторым двигателем и углом установки второго воздушного винта в зависимости от следующих режимов работы:The gas turbine engine contains a gas generator, a control unit for the second electric motor/generator, and a control unit for the installation angle of the second propeller, wherein these control units are configured to control the second engine and the installation angle of the second propeller depending on the following operating modes:

- первого режима работы, требующего первой заданной тяговой мощности, при этом в первом режиме работы второй двигатель/генератор приводит во вращение второй воздушный винт в направлении, противоположном к направлению вращения первого воздушного винта, и угол установки второго воздушного винта задают таким образом, чтобы второй воздушный винт обеспечивал от 20% до 40% указанной заданной тяговой мощности;- a first mode of operation requiring a first predetermined propulsion power, wherein in the first mode of operation the second engine/generator drives the second propeller in a direction opposite to the direction of rotation of the first propeller, and the installation angle of the second propeller is set so that the second the propeller provided 20% to 40% of the specified specified propulsion power;

- второго режима работы, требующего второй заданной тяговой мощности, при этом во втором режиме работы второй двигатель/генератор не приводит во вращение второй воздушный винт, и угол установки второго воздушного винта задают таким образом, чтобы максимизировать эффективность аэродинамической связи с первым воздушным винтом;- a second mode of operation requiring a second predetermined propulsion power, wherein in the second mode of operation the second engine/generator does not drive the second propeller, and the installation angle of the second propeller is set so as to maximize the efficiency of the aerodynamic connection with the first propeller;

- третьего режима работы, требующего третьей заданной тяговой мощности, при этом в третьем режиме газогенератор и первый воздушный винт регулируют таким образом, чтобы обеспечивать тяговую мощность, превышающую третью заданную тяговую мощность;- a third operating mode requiring a third predetermined propulsion power, wherein in the third mode the gas generator and the first propeller are adjusted to provide a propulsive power greater than the third predetermined propulsion power;

- четвертого режима работы, в котором угол установки первого воздушного винта 31 устанавливают в отрицательном значении и в котором второму воздушному винту задают нейтральную установку, при этом газогенератор работает в диапазоне режима высокого давления, составляющем от 90% до 100%, при этом в четвертом режиме первый воздушный винт находится в положении реверса тяги, а второй воздушный винт выполнен с возможностью разворачивать воздушный поток, чтобы питать первый воздушный винт;- a fourth operating mode, in which the installation angle of the first propeller 31 is set to a negative value and in which the second propeller is set to a neutral setting, while the gas generator operates in the high pressure mode range of 90% to 100%, while in the fourth mode the first propeller is in a reverse thrust position, and the second propeller is configured to reverse the air flow to power the first propeller;

- пятого режима работы, в котором общий уровень мощности поддерживают за счет исключительно электрического энергетического питания второго воздушного винта в течение заданного времени;- a fifth operating mode, in which the overall power level is maintained due to exclusively electrical power supply to the second propeller for a given time;

- шестого режима работы, в котором второй воздушный винт проявляет нарушение в работе:- the sixth operating mode, in which the second propeller exhibits malfunction:

- если привод угла установки второго воздушного винта неисправен, и в этом случае угол установки второго воздушного винта блокируется;- if the second propeller angle drive is faulty, in which case the second propeller angle is blocked;

- если второй двигатель/генератор второго воздушного винта неисправен, и в этом случае второй воздушный винт переходит по команде в состояние свободного колеса.- if the second engine/generator of the second propeller is faulty, in which case the second propeller is commanded to enter the free wheel state.

В третьем режиме работы угол установки второго воздушного винта можно задавать таким образом, чтобы получить угол атаки лопастей менее 0°, чтобы вращать второй воздушный винт в направлении вращения, противоположном к направлению вращения первого воздушного винта. Вторым воздушным винтом можно также управлять таким образом, чтобы получить угол атаки лопастей, превышающий 0°, чтобы вращать второй воздушный винт в направлении вращения, идентичном направлению вращения первого воздушного винта.In the third operating mode, the installation angle of the second propeller can be set so as to obtain an angle of attack of the blades less than 0° so as to rotate the second propeller in a rotation direction opposite to the rotation direction of the first propeller. The second propeller may also be controlled to obtain an angle of attack of the blades greater than 0° so as to rotate the second propeller in a direction of rotation identical to the direction of rotation of the first propeller.

Благодаря этой конфигурации переменных взаимодействий между двумя воздушными винтами, улучшаются характеристики газотурбинного двигателя.Due to this configuration of variable interactions between the two propellers, the performance of the gas turbine engine is improved.

Кроме того, можно по-разному управлять первым и вторым воздушными винтами в зависимости от режимов работы газотурбинного двигателя.In addition, the first and second propellers can be controlled differently depending on the operating conditions of the gas turbine engine.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Другие отличительные признаки, задачи и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве иллюстративного и неограничивающего примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:Other features, objects and advantages of the invention will be more apparent from the following description, given solely by way of illustrative and non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 схематично показан заявленный газотурбинный двигатель в первой конфигурации;in fig. 1 schematically shows the claimed gas turbine engine in the first configuration;

на фиг. 2 схематично показан альтернативный вариант заявленного газотурбинного двигателя;in fig. 2 schematically shows an alternative version of the claimed gas turbine engine;

на фиг. 3 схематично показан заявленный газотурбинный двигатель во второй конфигурации;in fig. 3 schematically shows the claimed gas turbine engine in the second configuration;

на фиг. 4 показано расположение воздушных винтов газотурбинного двигателя;in fig. Figure 4 shows the location of the propellers of a gas turbine engine;

на фиг. 5 представлены режимы работы заявленного газотурбинного двигателя;in fig. 5 shows the operating modes of the claimed gas turbine engine;

на фиг. 6 схематично представлен первый режим работы заявленного газотурбинного двигателя, соответствующий взлету летательного аппарата;in fig. 6 schematically shows the first operating mode of the claimed gas turbine engine, corresponding to the take-off of the aircraft;

на фиг. 7 схематично представлен второй режим работы заявленного газотурбинного двигателя, соответствующий полету на крейсерской скорости летательного аппарата;in fig. 7 schematically shows the second operating mode of the claimed gas turbine engine, corresponding to flight at cruising speed of the aircraft;

на фиг. 8 схематично представлен третий режим работы заявленного газотурбинного двигателя согласно первому варианту осуществления, соответствующий режиму малого газа при снижении летательного аппарата;in fig. 8 schematically shows the third operating mode of the claimed gas turbine engine according to the first embodiment, corresponding to the idle mode when the aircraft is descending;

на фиг. 9 схематично показан профиль прогиба пера воздушного винта заявленного газотурбинного двигателя;in fig. 9 schematically shows the deflection profile of the propeller blade of the claimed gas turbine engine;

на фиг. 10 схематично показана передняя кромка воздушного винта заявленного газотурбинного двигателя;in fig. 10 schematically shows the leading edge of the propeller of the inventive gas turbine engine;

на фиг. 11 схематично показан третий режим работы заявленного газотурбинного двигателя согласно второму варианту осуществления, соответствующий режиму малого газа при снижении летательного аппарата.in fig. 11 schematically shows the third operating mode of the claimed gas turbine engine according to the second embodiment, corresponding to the idle mode when the aircraft is descending.

На всех фигурах подобные элементы имеют одинаковые обозначения.In all figures, similar elements have the same designations.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

Как показано на фиг. 1, 2 и 3, газотурбинный двигатель летательного аппарата содержит кольцевое пространство 1 для прохождения газового потока, ограниченное наружным корпусом 2 и внутренней центральной частью 3. В дальнейшем такое кольцевое пространство 1 будет называться проточным трактом прохождения газового потока.As shown in FIG. 1, 2 and 3, the gas turbine engine of an aircraft contains an annular space 1 for the passage of a gas flow, limited by an outer housing 2 and an internal central part 3. In the following, such an annular space 1 will be called a flow path for the passage of a gas flow.

Проточный тракт 1 прохождения газового потока содержит от входа к выходу по направлению прохождения газового потока (вдоль оси АА’, показано стрелкой F) компрессор 11 низкого давления, компрессор 12 высокого давления, камеру 13 сгорания, турбину 14 высокого давления и турбину 15 низкого давления.The gas flow flow path 1 contains, from inlet to outlet in the direction of gas flow (along the axis AA', shown by arrow F), a low-pressure compressor 11, a high-pressure compressor 12, a combustion chamber 13, a high-pressure turbine 14 and a low-pressure turbine 15.

Турбина 15 низкого давления выполнена с возможностью приведения во вращение вала 25 низкого давления, тогда как турбина 14 высокого давления выполнена с возможностью приводить во вращение вал 24 высокого давления.The low pressure turbine 15 is configured to drive the low pressure shaft 25, while the high pressure turbine 14 is configured to drive the high pressure shaft 24.

По направлению прохождения газов газотурбинный двигатель содержит первый воздушный винт 31 и второй воздушный винт 32, расположенный за первым воздушным винтом 31. Первый и второй воздушные винты являются незакапотированными (согласно английской терминологии такая архитектура называется “open rotor”).In the direction of gas flow, the gas turbine engine contains a first propeller 31 and a second propeller 32 located behind the first propeller 31. The first and second propellers are not cowled (according to English terminology, this architecture is called “open rotor”).

Первый и второй воздушные винты 31, 32 отходят от внутренней центральной части 3 и содержат несколько лопастей, отходящих от этой внутренней центральной части 3.The first and second propellers 31, 32 extend from the inner central part 3 and comprise a plurality of blades extending from the inner central part 3.

Ниже следует описание двух конфигураций, а именно первой конфигурации со ссылками на фиг. 1 и 2 и второй конфигурации со ссылками на фиг. 3.The following will be a description of two configurations, namely the first configuration with reference to FIGS. 1 and 2 and the second configuration with reference to FIGS. 3.

Согласно первой конфигурации, первый и второй воздушные винты 31, 32 расположены перед входом в проточный тракт 1 прохождения газового потока.According to the first configuration, the first and second propellers 31, 32 are located in front of the entrance to the gas flow path 1.

Альтернативно, согласно второй конфигурации, первый и второй воздушные винты 31, 32 расположены на выходе из проточного тракта прохождения газового потока. В частности, первый и второй воздушные винты 31, 32 расположены на выходе и снаружи сзади и над проточным трактом 1 прохождения газового потока.Alternatively, according to the second configuration, the first and second propellers 31, 32 are located at the outlet of the gas flow path. In particular, the first and second propellers 31, 32 are located at the outlet and outside behind and above the gas flow path 1.

Эти две конфигурации отличаются друг от друга положением первого и второго воздушных винтов по отношению ко входу и выходу проточного тракта 1 прохождения газового потока (вход и выход определены по направлению прохождения газового потока).These two configurations differ from each other in the position of the first and second propellers with respect to the inlet and outlet of the gas flow path 1 (the inlet and outlet are determined in the direction of the gas flow).

Предпочтительно, согласно одной или другой из двух вышеупомянутых конфигураций, второй воздушный винт 32 расположен на расстоянии, составляющем от 1,5 до 4 длин хорды первого воздушного винта, определяемом между соответствующими осями установки каждого из первого и второго воздушных винтов 31, 32, что будет описано ниже со ссылками на фиг. 4.Preferably, according to one or the other of the above two configurations, the second propeller 32 is located at a distance of 1.5 to 4 chord lengths of the first propeller determined between the respective mounting axes of each of the first and second propellers 31, 32, which will is described below with reference to FIGS. 4.

На фиг. 4 показано расположение первого 31 и второго 32 воздушных винтов вдоль продольной оси АА’ газотурбинного двигателя. В соответствии с этой фигурой можно уточнить, что под длиной хорды LCi (i=1 для первого воздушного винта, i=2 для второго воздушного винта) следует понимать длину хорды 42, то есть длину сегмента (или хорды) между передней кромкой 41 и задней кромкой 43 воздушного винта. Кроме того, промежуток между двумя воздушными винтами 31, 32 измеряют между соответствующими осями установки А31, А32 каждого из воздушных винтов 31, 32. На этой фигуре воздушные винты отстоят друг от друга на три длины хорды LC.In fig. Figure 4 shows the location of the first 31 and second 32 propellers along the longitudinal axis AA' of the gas turbine engine. In accordance with this figure, it can be clarified that the chord length LCi (i=1 for the first propeller, i=2 for the second propeller) should be understood as the length of the chord 42, that is, the length of the segment (or chord) between the leading edge 41 and the trailing edge edge 43 of the propeller. In addition, the distance between the two propellers 31, 32 is measured between the corresponding installation axes A31, A32 of each of the propellers 31, 32. In this figure, the propellers are spaced from each other by three chord lengths LC.

Такой промежуток между двумя воздушными винтами 31, 32 обеспечивает аэродинамическую связь, которая может эффективно участвовать в тяге газотурбинного двигателя.This gap between the two propellers 31, 32 provides an aerodynamic link that can effectively contribute to the thrust of the gas turbine engine.

Этот промежуток является также результатом аэро-акустического компромисса между:This gap is also the result of an aero-acoustic compromise between:

- расстоянием между двумя воздушными винтами, достаточно большим, чтобы ограничивать интенсивность полос акустических взаимодействий между воздушными винтами;- a distance between the two propellers sufficiently large to limit the intensity of the acoustic interaction bands between the propellers;

- расстоянием между двумя воздушными винтами, достаточно малым, чтобы минимизировать рассеяние профилей скорости на выходе из первого воздушного винта (входного воздушного винта) и способствовать их немедленному использованию посредством отклонения второго воздушного винта (выходного воздушного винта).- a distance between the two propellers that is small enough to minimize the dissipation of the velocity profiles at the exit of the first propeller (input propeller) and facilitate their immediate use by deflecting the second propeller (exit propeller).

Кроме того, этот промежуток учитывает потребность в интегрировании механизмов изменения шага каждого воздушного винта, для размещения которых необходим определенный осевой объем.In addition, this gap takes into account the need to integrate the pitch control mechanisms of each propeller, which require a certain axial volume to accommodate them.

Предпочтительно второй воздушный винт 32 имеет следующие геометрические характеристики:Preferably, the second propeller 32 has the following geometric characteristics:

- наружный диаметр, составляющий от 0,8 до 1 наружного диаметра первого, входного воздушного винта 31;- outer diameter, ranging from 0.8 to 1 outer diameter of the first, inlet propeller 31;

- относительный диаметр втулки (отношение внутренний радиус/наружный радиус лопасти), составляющий от 0,22 до 0,40;- relative diameter of the bushing (the ratio of the inner radius/outer radius of the blade), ranging from 0.22 to 0.40;

- средняя хорда, составляющая от 0,8 до 1,2 средней хорды первого, входного воздушного винта 31.- average chord, ranging from 0.8 to 1.2 times the average chord of the first, input propeller 31.

Предпочтительно первый воздушный винт 31 приводится во вращение турбиной 15 низкого давления только через вал 25 низкого давления и первый редуктор 50 или при помощи комбинации первого электрического двигателя/генератора 60 и турбины 15 низкого давления через тот же первый редуктор 50. Таким образом, первый двигатель/генератор 60 позволяет компенсировать возможные неисправности вала 25 низкого давления.Preferably, the first propeller 31 is driven by the low pressure turbine 15 via the low pressure shaft 25 and the first gearbox 50 alone, or by a combination of the first electric motor/generator 60 and the low pressure turbine 15 via the same first gearbox 50. Thus, the first motor/generator 60 and the low pressure turbine 15 via the same first gearbox 50. generator 60 allows you to compensate for possible malfunctions of the low pressure shaft 25.

В этом варианте в случае нарушения в работе турбины низкого давления, участвующей в энергетическом питании первого воздушного винта 31, двигатель/генератор 60 обеспечивает подачу части энергии, необходимой для первого воздушного винта 31.In this embodiment, in the event of a malfunction of the low pressure turbine involved in powering the first propeller 31, the engine/generator 60 provides a portion of the energy required for the first propeller 31.

Эту конфигурацию, показанную на фиг. 2, можно также применить для конфигурации, показанной на фиг. 3, где воздушные винты находятся на выходе кольцевого пространства прохождения газового потока.This configuration shown in FIG. 2 can also be applied to the configuration shown in FIG. 3, where the propellers are located at the exit of the annular space for the passage of the gas flow.

Второй воздушный винт 32 приводится во вращение только вторым электрическим двигателем/генератором 70 через второй редуктор 80. The second propeller 32 is driven only by the second electric motor/generator 70 through the second gearbox 80.

Предпочтительно первый редуктор 50 и второй редуктор 80 являются:Preferably, the first gearbox 50 and the second gearbox 80 are:

- механическими (эпициклического или планетарного типа) с передаточным числом в режиме вращения, составляющим от 8 до 12; или- mechanical (epicyclic or planetary type) with a gear ratio in rotation mode ranging from 8 to 12; or

- электромагнитными.- electromagnetic.

В зависимости от конфигураций газотурбинный двигатель может содержать первый электрический двигатель/генератор 60 и второй электрический двигатель/генератор 70, которые могут работать как «двигатель», а также как «генератор электричества».Depending on configurations, the gas turbine engine may include a first electric motor/generator 60 and a second electric motor/generator 70 that can operate as a “motor” as well as an “electricity generator.”

В связи с этим следует отметить, что силовая установка содержит устройство 90 накопления энергии, соединенное с первым и/или вторым электрическим двигателем/генератором, при этом устройство накопления энергии предпочтительно имеет емкость от 200 до 500 кВт⋅ч.In this regard, it should be noted that the power plant includes an energy storage device 90 coupled to the first and/or second electric motor/generator, the energy storage device preferably having a capacity of from 200 to 500 kWh.

Когда электрический двигатель/генератор 60, 70 работает в режиме двигателя, устройство 90 накопления энергии является источником питания для электрического двигателя/генератора 60, 70, тогда как, кода воздушные винты 31, 32 не вращаются электрическим двигателем/генератором 60, 70, электрический двигатель/генератор обеспечивает подзарядку устройства 90 накопления энергии.When the electric motor/generator 60, 70 operates in motor mode, the energy storage device 90 provides power to the electric motor/generator 60, 70, whereas when the propellers 31, 32 are not rotated by the electric motor/generator 60, 70, the electric motor /generator provides recharging of the energy storage device 90.

Действительно, электрический двигатель/генератор 60, 70 может иметь режимы работы, в ходе которых он не работает в качестве «двигателя», для подзарядки устройства 90 накопления.Indeed, the electric motor/generator 60, 70 may have operating modes during which it is not operating as a “motor” to recharge the storage device 90.

Независимо от конфигурации, газотурбинный двигатель может содержать связанный с каждым воздушным винтом блок управления углом установки воздушного винта (блоки UC1 и UC’1 на фигурах), который характеризуется:Regardless of the configuration, the gas turbine engine may contain a propeller angle control unit associated with each propeller (blocks UC1 and UC'1 in the figures), which is characterized by:

- для первого воздушного винта - отклонением, предпочтительно составляющим от -30° до +30°;- for the first propeller - a deflection, preferably between -30° and +30°;

- для второго воздушного винта - отклонением, предпочтительно ограниченным положительными углами установки, как правило от 0° до +90° / максимально от 0° до 110°.- for the second propeller - deflection, preferably limited to positive installation angles, typically from 0° to +90° / maximum from 0° to 110°.

В данном случае термин «угол установки воздушного винта» используют для угла установки каждой лопасти воздушного винта.In this case, the term "propeller angle" is used to refer to the angle of each propeller blade.

Предпочтительно второй воздушный винт 32 используют по-разному в зависимости от нескольких режимов работы силовой установки летательного аппарата. Как будет описано ниже (со ссылками на фиг. 5) второй воздушный винт 32 может иметь несколько функций, чтобы участвовать в работе летательного аппарата в соответствии с этими разными конфигурациями.Preferably, the second propeller 32 is used differently depending on several modes of operation of the aircraft propulsion system. As will be described below (with reference to FIG. 5), the second propeller 32 may have multiple functions to participate in the operation of the aircraft in accordance with these different configurations.

Так, газотурбинный двигатель содержит блок UC2 управления вторым двигателем/генератором, связанным со вторым воздушным винтом 32, при этом блок UC2 управления вторым двигателем/генератором 70 позволяет непрерывно управлять подачей электрической мощности для этого второго двигателя/генератора между крайними случаями нулевой подачи и подачи, соответствующей максимальной мощности второго двигателя/генератора 70, которую от способен выдавать, исходя из своих размеров.Thus, the gas turbine engine includes a control unit UC2 for a second engine/generator coupled to a second propeller 32, wherein the control unit UC2 for a second engine/generator 70 allows the electrical power supply to that second engine/generator to be continuously controlled between the extreme cases of zero supply and supply, the corresponding maximum power of the second engine/generator 70, which it is capable of delivering, based on its size.

Первый режим работы М1 соответствует взлету/набору высоты летательного аппарата, когда газотурбинный двигатель нуждается в большой тяговой мощности, называемой заданной тяговой мощностью:The first operating mode M1 corresponds to the take-off/climb of the aircraft, when the gas turbine engine needs high traction power, called the given traction power:

- второй двигатель/генератор 70 находится в режиме «двигателя» и использует энергию устройства 90 накопления в качестве источника питания с целью приведения во вращение второго воздушного винта 32;- the second engine/generator 70 is in "motor" mode and uses the energy of the storage device 90 as a power source to drive the second propeller 32;

- угол установки второго воздушного винта регулируют таким образом, чтобы второй воздушный винт 32 обеспечивал тягу на уровне примерно 20-40% заданной тяговой мощности (то есть ~5 МВт максимум для класса летательного аппарата короткой/средней дальности) и чтобы угол атаки лопастей Ai превышал 0° (как показано на фиг. 6);- the angle of installation of the second propeller is adjusted so that the second propeller 32 provides thrust at a level of approximately 20-40% of the specified thrust power (that is, ~5 MW maximum for the short/medium range aircraft class) and that the angle of attack of the blades Ai exceeds 0° (as shown in Fig. 6);

- газогенератор работает в уменьшенном диапазоне режима высокого давления (N2K), составляющем от 90 до 100% в зависимости от расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания.- the gas generator operates in a reduced range of high pressure mode (N2K), ranging from 90 to 100% depending on the fuel flow supplied to the combustion chamber.

В ходе этого первого режима работы М1 приведение во вращение второго воздушного винта 32 позволяет снизить уровень энергии, необходимый для первого воздушного винта 31, чтобы обеспечивать общую тягу, ожидаемую от силовой установки, что позволяет ограничить диаметр первого воздушного винта 31 значением, меньшим, чем требовалось в известном решении в отсутствие подачи дополнительной тяги через воздушный винт 32. Такое уменьшение диаметра позволяет выполнить первый воздушный винт 31, который можно легко интегрировать, одновременно сохраняя высокий энергетический КПД общей силовой установки.During this first mode of operation M1, driving the second propeller 32 reduces the level of energy required for the first propeller 31 to provide the total thrust expected from the power plant, thereby limiting the diameter of the first propeller 31 to a value less than required in a known solution, in the absence of additional thrust being supplied through the propeller 32. This reduction in diameter allows for a first propeller 31 that can be easily integrated while maintaining high energy efficiency of the overall propulsion system.

Кроме того, требуемый уровень энергии на валу низкого давления стал ниже, как и уровень энергии, ожидаемый от газогенератора, вследствие чего кольцевое пространство прохождения газов можно ограничить меньшим значением, адаптированным к этому меньшему ожидаемому уровню энергии. Получают выигрыш в массе газотурбинного двигателя вместе с более высокими характеристиками, а также снижение звукового влияния, связанного с выпуском газов на выходе газогенератора.In addition, the required energy level at the low pressure shaft has become lower, as has the energy level expected from the gas generator, whereby the gas flow annulus can be limited to a smaller value adapted to this lower expected energy level. There is a gain in the weight of the gas turbine engine along with higher performance, as well as a reduction in the sound impact associated with the release of gases at the outlet of the gas generator.

Второй режим работы М2 соответствует полету на крейсерской скорости летательного аппарата, когда газотурбинный двигатель нуждается в промежуточной тяговой мощности:The second operating mode M2 corresponds to flight at cruising speed of the aircraft, when the gas turbine engine requires intermediate thrust power:

- второй двигатель/генератор 70 не используется, второй воздушный винт 32 не получает механической мощности и находится в состоянии «свободного колеса»;- the second engine/generator 70 is not used, the second propeller 32 does not receive mechanical power and is in a “free wheel” state;

- угол установки второго воздушного винта 32 задают в соответствии с углом установки первого воздушного винта 31 с целью максимизации тяговой эффективности его комбинации с первым, входным воздушным винтом 31 опять же таким образом, чтобы угол атаки лопастей Аi превышал 0° (как показано на фиг. 7). Таким образом, второй воздушный винт 32 работает как спрямляющий аппарат. Его режим вращения является свободным и зависит от аэродинамической связи с первым воздушным винтом 31: он либо не вращается, либо вращается очень медленно. Газогенератор и первый воздушный винт 31 отрегулированы таким образом, чтобы они точно отвечали ожидаемой энергетической потребности. Углы установки получают в результате предварительного аэродинамического проектирования.- the installation angle of the second propeller 32 is set in accordance with the installation angle of the first propeller 31 in order to maximize the propulsion efficiency of its combination with the first, input propeller 31, again so that the angle of attack of the blades Ai exceeds 0° (as shown in Fig. 7). Thus, the second propeller 32 operates as a straightener. Its rotation mode is free and depends on the aerodynamic connection with the first propeller 31: it either does not rotate or rotates very slowly. The gas generator and the first propeller 31 are adjusted to precisely meet the expected energy requirement. Installation angles are obtained as a result of preliminary aerodynamic design.

- газогенератор работает в уменьшенном диапазоне режима высокого давления, составляющем от 80 до 90%.- the gas generator operates in a reduced range of high pressure mode, ranging from 80 to 90%.

В ходе этого второго рабочего режима М2 тяговую эффективность первого воздушного винта 31 доводят до максимума за счет использования его остаточного вращения. Вращение потока (нежелательное, так как не способствует повышению скорости потока вдоль тяговой оси), исходящего от первого воздушного винта, рекуперируют за счет взаимодействия с лопастями второго воздушного винта (в данном случае почти неподвижного) и используют в виде вектора скорости потока, ориентированного вдоль главной тяговой оси.During this second operating mode M2, the propulsion efficiency of the first propeller 31 is maximized by utilizing its residual rotation. The rotation of the flow (undesirable, since it does not contribute to increasing the flow speed along the traction axis) emanating from the first propeller is recovered through interaction with the blades of the second propeller (in this case almost stationary) and is used in the form of a flow speed vector oriented along the main traction axle.

Третий режим работы М3 соответствует режиму малого газа при снижении летательного аппарата, когда газотурбинный двигатель нуждается в небольшой мощности:The third operating mode M3 corresponds to the idle mode when the aircraft is descending, when the gas turbine engine needs little power:

- газогенератор и первый воздушный винт 31 регулируют по рабочей точке, превышающей реальную тяговую потребность;- the gas generator and the first propeller 31 are adjusted to an operating point that exceeds the actual traction requirement;

- избыточно генерируемая энергия проявляется в виде избытка энтальпии и вращательного движения на выходе первого воздушного винта 31. Эту избыточную энергию рекуперируют на втором воздушном винте 32, который в этом случае приводится во вращение и работает в режиме ветрового генератора через соответствующий выбор угла установки. Механическая энергия, рекуперируемая таким образом на втором воздушном винте 32, питает второй двигатель/генератор 70, который работает при этом в режиме генератора, подзаряжая устройство 90 накопления.- the excess generated energy manifests itself in the form of excess enthalpy and rotational motion at the output of the first propeller 31. This excess energy is recovered at the second propeller 32, which in this case is driven into rotation and operates as a wind generator through an appropriate choice of installation angle. The mechanical energy thus recovered from the second propeller 32 powers the second engine/generator 70, which then operates in generator mode to recharge the storage device 90.

- газогенератор работает в уменьшенном диапазоне режима высокого давления, составляющем 90-100% в зависимости от расхода топлива, подаваемого в камеру сгорания.- the gas generator operates in a reduced range of high pressure mode, amounting to 90-100% depending on the fuel consumption supplied to the combustion chamber.

В ходе этого третьего рабочего режима М3 энергетическое разъединение тяговой потребности и рабочей точки газогенератора и первого воздушного винта 31 позволяет поместить последние в зоны производительности, намного более благоприятные, чем в классической конфигурации в режиме малого газа. Это позволяет также отойти от критических зон работы компрессора через регулирование газогенератора на средних/высоких уровнях мощности, при которых работа является менее критической, чем в условиях малого газа.During this third operating mode M3, the energetic decoupling of the thrust demand and the operating point of the gas generator and the first propeller 31 allows the latter to be placed in performance zones much more favorable than in the classic idle configuration. This also allows for movement away from critical areas of compressor operation by regulating the gasifier at medium/high power levels where operation is less critical than at idle conditions.

Этот рабочий режим М3 можно получить в соответствии с двумя вариантами осуществления:This operating mode M3 can be obtained in accordance with two embodiments:

- в первом варианте осуществления (показанном на фиг. 8) угол установки второго воздушного винта 32 изменяют таким образом, чтобы угол атаки лопастей Ai был меньше 0°. Это изменение угла атаки Ai лопастей позволяет получить коэффициент подъемной силы менее 0° и позволяет приводить во вращение второй воздушный винт 32 в направлении, противоположном к направлению вращения первого воздушного винта 31. Этот вариант осуществления позволяет сохранить такое же направление вращения второго воздушного винта 32, что и на других рабочих режимах, и позволяет избежать усложнения коробки скоростей. С другой стороны, он вынуждает изменить геометрию воздушного винта путем уменьшения прогиба Fl профиля пера, соответсвующего максимальному расстоянию между хордой и линией изгиба (показано на фиг. 9). Кроме того, чтобы избежать срыва потока, необходимо предусмотреть лопасти с широкой передней кромкой Ва (показано на фиг. 10);- in the first embodiment (shown in Fig. 8), the installation angle of the second propeller 32 is changed so that the angle of attack of the blades Ai is less than 0°. This change in the angle of attack Ai of the blades makes it possible to obtain a lift coefficient of less than 0° and allows the second propeller 32 to be driven in a direction opposite to the direction of rotation of the first propeller 31. This embodiment makes it possible to maintain the same direction of rotation of the second propeller 32, which and in other operating modes, and avoids complicating the gearbox. On the other hand, it forces a change in the geometry of the propeller by reducing the deflection Fl of the airfoil profile, corresponding to the maximum distance between the chord and the bend line (shown in Fig. 9). In addition, to avoid stalling, it is necessary to provide blades with a wide leading edge Ba (shown in Fig. 10);

- Во втором варианте осуществления (показанном на фиг. 11) угол установки второго воздушного винта 32 изменяют таким образом, чтобы угол атаки лопастей Ai превышал 0°. Это изменение угла атаки Ai лопастей позволяет приводить во вращение второй воздушный винт 32 в том же направлении, что и первый воздушный винт 31. Этот вариант осуществления предполагает проектирование коробки скоростей, позволяющей второму воздушному винту 32 вращаться в обоих направлениях, но, с другой стороны, он не предполагает изменения геометрии воздушного винта, учитывая, что его аэродинамическая работа остается такой же, как и на других режимах работы.- In the second embodiment (shown in Fig. 11), the installation angle of the second propeller 32 is changed so that the angle of attack of the blades Ai exceeds 0°. This change in the angle of attack Ai of the blades allows the second propeller 32 to be driven in the same direction as the first propeller 31. This embodiment involves designing a gearbox that allows the second propeller 32 to rotate in both directions, but on the other hand, it does not involve changing the geometry of the propeller, given that its aerodynamic performance remains the same as in other operating modes.

Четвертый режим работы М4 соответствует торможению летательного аппарата:The fourth mode of operation of M4 corresponds to the braking of the aircraft:

- первый воздушный винт 31 регулируют с отрицательным значением угла установки;- the first propeller 31 is adjusted with a negative installation angle;

- второй воздушный винт 32 оставляют в положении нейтральной установки (на английском языке “windmilling”), которое позволяет не генерировать никакой механической мощности на воздушном винте;- the second propeller 32 is left in the neutral position (in English “windmilling”), which allows no mechanical power to be generated on the propeller;

- газогенератор работает в уменьшенном диапазоне режима высокого давления, составляющем от 90 до 100%.- the gas generator operates in a reduced range of high pressure mode, ranging from 90 to 100%.

В ходе этого четвертого рабочего режима М4 происходит реверс тяги на первом воздушном винте 31, и второй воздушный винт 32 имеет угол установки, выбираемый таким образом, чтобы обеспечивать разворот воздушного потока, питающего первый воздушный винт 31.During this fourth operating mode M4, the thrust of the first propeller 31 is reversed, and the second propeller 32 has an installation angle selected to reverse the air flow feeding the first propeller 31.

Пятый режим работы соответствует нарушению в работе первого воздушного винта 31 или нарушению в работе газогенератора:The fifth operating mode corresponds to a malfunction in the operation of the first propeller 31 or a malfunction in the operation of the gas generator:

- угол установки первого воздушного винта 31 устанавливают в нейтральное положение установки (“windmilling”), если нарушение в работе этого первого воздушного винта это позволяет, или сохраняют в его значении угла установки в момент наступления нарушения в работе;- the installation angle of the first propeller 31 is set to the neutral installation position (“windmilling”), if the malfunction of this first propeller allows this, or is maintained at its installation angle value at the time of the malfunction;

- угол установки второго воздушного винта 32 устанавливают в положении полной тяги, то есть в соответствии с углом установки, аналогичным углу установки первого воздушного винта 31, когда он работает в условиях обеспечения максимальной мощности;- the installation angle of the second propeller 32 is set in the full thrust position, that is, in accordance with the installation angle similar to the installation angle of the first propeller 31 when it operates under maximum power conditions;

- на второй двигатель/генератор 70 подают команду для подачи максимальной мощности на второй воздушный винт 32.- the second engine/generator 70 is commanded to provide maximum power to the second propeller 32.

В ходе этого пятого режима работы М5 минимальный общий уровень тяги сохраняют в течение некоторого времени (через питание второго воздушного винта 32, чтобы поддерживать его тяговую мощность, при этом тягу генерирует исключительно второй воздушный винт 32), при этом указанное время обусловлено мощностью второго электрического двигателя/генератора 70 и имеющейся в наличии мощностью в связанном с ним устройстве 90 накопления. Этот пятый рабочий режим позволяет минимизировать влияние потери тяги первого воздушного винта 31 или потери поступления первичной энергии от газогенератора.During this fifth mode of operation M5, a minimum overall thrust level is maintained for a period of time (by powering the second propeller 32 to maintain its propulsive power, the thrust being generated solely by the second propeller 32), the time being determined by the power of the second electric motor. /generator 70 and the available power in the associated storage device 90. This fifth operating mode minimizes the effect of loss of thrust of the first propeller 31 or loss of primary energy input from the gas generator.

Шестой режим работы М6 тоже соответствует нарушению в работе, но на этот раз второго воздушного винта 32:The sixth operating mode of M6 also corresponds to a malfunction, but this time of the second propeller 32:

- если нарушение в работе связано с тем, что невозможно задать угол установки второго воздушного винта 32, то угол установки второго воздушного винта 32 сохраняют заблокированным в его последнем занимаемом положении;- if the malfunction is due to the fact that it is impossible to set the installation angle of the second propeller 32, then the installation angle of the second propeller 32 is kept locked in its last occupied position;

- если нарушение в работе возникло во втором двигателе/генераторе 70, то второй воздушный винт 32 оставляют в состоянии свободного колеса, пока диапазон угла установки позволяет обеспечивать тягу.- if a malfunction occurs in the second engine/generator 70, then the second propeller 32 is left in a free wheel state as long as the mounting angle range allows for thrust.

Такой шестой режим работы М6 позволяет предусмотреть архитектуру газотурбинного двигателя, стойкую к отказу второго воздушного винта.This sixth mode of operation of the M6 makes it possible to provide a gas turbine engine architecture that is resistant to failure of the second propeller.

Как было указано выше, первый двигатель/генератор 60, связанный с первым воздушным винтом 31, может быть использован в дополнение к приведению во вращение турбиной 15 низкого давления (см. фиг. 2).As discussed above, the first engine/generator 60 coupled to the first propeller 31 may be used in addition to being driven by the low pressure turbine 15 (see FIG. 2).

Эта конфигурация обеспечивает:This configuration provides:

- усиление вала низкого давления (первого входного воздушного винта 31) со стороны первого электрического двигателя/генератора 60;- strengthening the low pressure shaft (the first input propeller 31) from the side of the first electric motor/generator 60;

- в случае первого рабочего режима: усиление при взлете одновременно с работой, уже производимой вторым воздушным винтом 32;- in the case of the first operating mode: amplification during take-off simultaneously with the work already performed by the second propeller 32;

- в случае неисправности газогенератора в ходе пятого рабочего режима: возможность вращать первый воздушный винт в течение времени, ограниченного емкостью энергетического накопителя;- in the event of a malfunction of the gas generator during the fifth operating mode: the ability to rotate the first propeller for a time limited by the capacity of the energy storage device;

- передачу энергии в реальном времени между вторым воздушным винтом 32 и валом низкого давления: даже если накопитель, связанный с первым двигателем/генератором, в режиме «генератора» является пустым, второй воздушный винт 32 может получать механическую энергию в соответствии с потребностями;- real-time energy transfer between the second propeller 32 and the low-pressure shaft: even if the storage unit associated with the first engine/generator is empty in the “generator” mode, the second propeller 32 can receive mechanical energy according to the needs;

- более эффективный профиль подзарядки первого двигателя/генератора в режиме «двигателя», поскольку он напрямую связан с турбиной низкого давления.- a more efficient charging profile for the first engine/generator in “engine” mode, since it is directly connected to the low pressure turbine.

Claims (20)

1. Газотурбинный двигатель летательного аппарата, содержащий наружный корпус (2), ограничивающий вместе с внутренней центральной частью (3) проточный тракт (1) прохождения газового потока, в котором расположена турбина низкого давления, выполненная с возможностью приведения во вращение вала низкого давления; при этом указанный газотурбинный двигатель содержит по направлению прохождения газового потока первый воздушный винт (31) и второй воздушный винт (32), расположенный за первым воздушным винтом, причем первый воздушный винт (31) приводится во вращение указанным валом низкого давления, а второй воздушный винт приводится во вращение электрическим двигателем (70), при этом второй воздушный винт (32) расположен на расстоянии от первого воздушного винта, составляющем от 1,5 до 4 длин хорд (LC1) первого воздушного винта (31), при этом указанное расстояние определяется между соответствующими осями установки угла (А31, А32) каждого из первого и второго воздушных винтов.1. A gas turbine engine of an aircraft, comprising an outer casing (2) that, together with the inner central part (3), limits the flow path (1) for the passage of a gas flow, in which a low-pressure turbine is located, configured to drive the low-pressure shaft into rotation; wherein said gas turbine engine comprises, in the direction of gas flow, a first propeller (31) and a second propeller (32) located behind the first propeller, wherein the first propeller (31) is driven by said low-pressure shaft, and the second propeller is driven by an electric motor (70), wherein the second propeller (32) is located at a distance from the first propeller of 1.5 to 4 chord lengths (LC1) of the first propeller (31), wherein said distance is determined between the corresponding axes for setting the angle (A31, A32) of each of the first and second propellers. 2. Газотурбинный двигатель по п. 1, в котором второй воздушный винт (32) имеет наружный диаметр, составляющий от 0,8 до 1 наружного диаметра первого воздушного винта (31).2. The gas turbine engine according to claim 1, wherein the second propeller (32) has an outer diameter of 0.8 to 1 times the outer diameter of the first propeller (31). 3. Газотурбинный двигатель по п. 1 или 2, содержащий внутреннюю центральную часть (3), от которой отходят лопасти второго воздушного винта (32), при этом для второго воздушного винта (32) отношение радиуса центральной части к наружному радиусу лопасти составляет от 0,22 до 0,40.3. Gas turbine engine according to claim 1 or 2, containing an internal central part (3), from which the blades of the second propeller (32) extend, while for the second propeller (32) the ratio of the radius of the central part to the outer radius of the blade is from 0 .22 to .40. 4. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-3, в котором второй воздушный винт (32) имеет длину хорды (LC2), составляющую от 0,8 до 1,2 длины хорды (LC1) первого воздушного винта (31).4. Gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-3, wherein the second propeller (32) has a chord length (LC2) of 0.8 to 1.2 times the chord length (LC1) of the first propeller (31). 5. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-4, содержащий первый электрический двигатель/генератор (60), выполненный с возможностью принимать участие в приведении во вращение вала низкого давления, при этом первый воздушный винт (31) приводится во вращение указанным валом (25) низкого давления посредством редуктора (50).5. Gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-4, comprising a first electric motor/generator (60) configured to participate in driving a low pressure shaft, wherein the first propeller (31) is driven by said low pressure shaft (25) via a gearbox (50) . 6. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-5, содержащий устройство (90) накопления энергии, соединенное с первым и/или вторым электрическим двигателем/генератором (60, 70), при этом устройство накопления энергии предпочтительно имеет емкость, составляющую от 200 до 500 кВт·ч.6. Gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-5, comprising an energy storage device (90) coupled to a first and/or second electric motor/generator (60, 70), the energy storage device preferably having a capacity of from 200 to 500 kWh. 7. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-6, в котором первый и второй воздушные винты (31, 32) расположены на входе в проточный тракт (1) прохождения газового потока.7. Gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-6, in which the first and second propellers (31, 32) are located at the entrance to the flow path (1) of the gas flow. 8. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-6, в котором первый и второй воздушные винты (31, 32) расположены на выходе из проточного тракта (1) и снаружи проточного тракта (1) прохождения газового потока.8. Gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-6, in which the first and second propellers (31, 32) are located at the outlet of the flow path (1) and outside the flow path (1) of the gas flow. 9. Газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-8, содержащий газогенератор, блок (uc2) управления вторым электрическим двигателем/генератором (70), блок (uc2’) управления углом установки второго воздушного винта (32), при этом указанные блоки управления выполнены с возможностью управлять вторым двигателем и углом установки второго воздушного винта в зависимости от следующих режимов работы:9. Gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-8, comprising a gas generator, a control unit (uc2) for the second electric motor/generator (70), a unit (uc2') for controlling the installation angle of the second propeller (32), wherein said control units are configured to control the second motor and the installation angle the second propeller depending on the following operating modes: - первого режима работы (М1), требующего первой заданной тяговой мощности, при этом в первом режиме работы второй двигатель/генератор приводит во вращение второй воздушный винт в направлении, противоположном к направлению вращения первого воздушного винта, при этом угол установки второго воздушного винта задан так, чтобы второй воздушный винт обеспечивал от 20% до 40% указанной заданной тяговой мощности;- a first operating mode (M1), requiring a first specified traction power, wherein in the first operating mode, the second engine/generator rotates the second propeller in the direction opposite to the direction of rotation of the first propeller, and the installation angle of the second propeller is set as follows: so that the second propeller provides 20% to 40% of the specified specified propulsion power; - второго режима работы (М2), требующего второй заданной тяговой мощности, при этом во втором режиме работы второй двигатель/генератор не приводит во вращение второй воздушный винт, а угол установки второго воздушного винта задан так, чтобы максимизировать эффективность аэродинамической связи с первым воздушным винтом;- a second mode of operation (M2), requiring a second specified propulsion power, wherein in the second mode of operation the second engine/generator does not drive the second propeller, and the angle of installation of the second propeller is set so as to maximize the efficiency of the aerodynamic connection with the first propeller ; - третьего режима работы (М3), требующего третьей заданной тяговой мощности, при этом в третьем режиме газогенератор и первый воздушный винт отрегулированы так, чтобы обеспечивать тяговую мощность, превышающую третью заданную тяговую мощность;- a third mode of operation (M3), requiring a third set propulsive power, wherein in the third mode the gas generator and the first propeller are adjusted to provide a propulsive power greater than the third set propulsive power; - четвертого режима работы (М4), в котором угол установки первого воздушного винта (31) установлен в отрицательном значении, а второй воздушный винт установлен в нейтральном положении, при этом газогенератор работает в диапазоне режима высокого давления, составляющем от 90% до 100%, при этом в четвертом режиме первый воздушный винт находится в положении реверса тяги, а второй воздушный винт выполнен с возможностью разворачивать воздушный поток, питая первый воздушный винт;- a fourth operating mode (M4), in which the angle of the first propeller (31) is set to a negative value and the second propeller is set to a neutral position, while the gas generator operates in the high pressure mode range of 90% to 100%, in this case, in the fourth mode, the first propeller is in the thrust reverse position, and the second propeller is configured to reverse the air flow, feeding the first propeller; - пятого режима работы (М5), в котором общий уровень мощности поддерживается исключительно за счет электрического энергетического питания второго воздушного винта в течение заданного времени;- the fifth operating mode (M5), in which the overall power level is maintained solely by the electrical power supply of the second propeller for a given time; - шестого режима работы (М6), в котором второй воздушный винт имеет нарушение в работе:- sixth operating mode (M6), in which the second propeller has a malfunction: - если привод угла установки второго воздушного винта неисправен, и в этом случае угол установки второго воздушного винта блокируется;- if the second propeller angle drive is faulty, in which case the second propeller angle is blocked; - если второй двигатель/генератор второго воздушного винта неисправен, и в этом случае второй воздушный винт переходит по команде в состояние свободного колеса.- if the second engine/generator of the second propeller is faulty, in which case the second propeller is commanded to enter the free wheel state. 10. Газотурбинный двигатель по п. 9, в котором в третьем режиме работы (М3) угол установки второго воздушного винта задан так, чтобы получить угол атаки лопастей менее 0°, чтобы приводить во вращение второй воздушный винт в направлении вращения, противоположном к направлению вращения первого воздушного винта.10. The gas turbine engine according to claim 9, in which in the third operating mode (M3) the installation angle of the second propeller is set so as to obtain an angle of attack of the blades of less than 0° in order to drive the second propeller in a direction of rotation opposite to the direction of rotation the first propeller. 11. Газотурбинный двигатель по п. 9, в котором в третьем режиме работы (М3) угол установки второго воздушного винта задан так, чтобы получить угол атаки лопастей, превышающий 0°, чтобы приводить во вращение второй воздушный винт в направлении вращения, идентичном направлению вращения первого воздушного винта.11. The gas turbine engine according to claim 9, in which in the third operating mode (M3) the installation angle of the second propeller is set so as to obtain an angle of attack of the blades exceeding 0° in order to rotate the second propeller in a direction of rotation identical to the direction of rotation the first propeller. 12. Силовая установка, содержащая газотурбинный двигатель по любому из пп. 1-5 и дополнительно содержащая устройство (90) накопления энергии, соединенное с первым и/или вторым электрическим двигателем/генератором (60, 70), при этом устройство накопления энергии предпочтительно имеет емкость, составляющую от 200 до 500 кВт·ч.12. A power plant containing a gas turbine engine according to any one of paragraphs. 1-5 and further comprising an energy storage device (90) coupled to the first and/or second electric motor/generator (60, 70), the energy storage device preferably having a capacity of from 200 to 500 kWh.
RU2021114695A 2018-10-26 2019-10-25 Gas turbine engine with uncapped counter-rotating propellers RU2806953C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1859925 2018-10-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021114695A RU2021114695A (en) 2022-11-28
RU2806953C2 true RU2806953C2 (en) 2023-11-08

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2367823C1 (en) * 2008-04-17 2009-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Birotary screw-type blower
RU2472942C2 (en) * 2007-02-10 2013-01-20 РОЛЛС-РОЙС Пи-Эл-Си, Великобритания Aircraft engine and method of its operation
FR2994707A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-28 Snecma HYBRID TURBOMACHINE WITH CONTRAROTATIVE PROPELLERS
CA2855442A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-30 The Boeing Company Contra-rotating open fan propulsion system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472942C2 (en) * 2007-02-10 2013-01-20 РОЛЛС-РОЙС Пи-Эл-Си, Великобритания Aircraft engine and method of its operation
RU2367823C1 (en) * 2008-04-17 2009-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Birotary screw-type blower
FR2994707A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-28 Snecma HYBRID TURBOMACHINE WITH CONTRAROTATIVE PROPELLERS
CA2855442A1 (en) * 2014-06-30 2015-12-30 The Boeing Company Contra-rotating open fan propulsion system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
С.А. Вьюнов, Ю.И. Гусев, А.В. Карпов и др., Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Авиационные двигатели и энергетические установки", под общ. ред. Д.В. Хронина, Москва, Машиностроение, 1989, с. 68. Известия высших учебных заведений, Авиационная техника, 2020, N1, с. 118, формула (2). Газотурбинные двигатели, Иноземцев А.А., Сандрацкий В.Л., ОАО "Авиадвигатель", Пермь, 2006, с. 236. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11987369B2 (en) Turbomachine with unducted dual propellers
EP3569498B1 (en) Hybrid aircraft propulsion system
CN109110137B (en) Propulsion system for aircraft and method of operation thereof
CA2963776C (en) Hybrid gas-electric turbine engine
US10676198B2 (en) Distributed propulsion systems
US11718395B2 (en) Electrically controlled vertical takeoff and landing aircraft system and method
CA3009004C (en) Propulsion system for an aircraft
EP2995555B1 (en) Propulsion system
US10710734B2 (en) Hybrid aircraft propulsors having electrically-driven augmentor fans
CA2958814A1 (en) Propulsion system for an aircraft
JP7362678B2 (en) Aircraft propulsion systems and aircraft powered by such propulsion systems integrated into the aft fuselage of the aircraft
US9951695B2 (en) Multi-axis accessory gearboxes of mechanical drive systems and gas turbine engines including the same
US11619192B2 (en) Synergistic hybrid propulsion
EP2033893A2 (en) Aircraft engine system with gearbox unit
US20210095636A1 (en) Drive system for counter-rotating parts
CN110481803A (en) Aircraft propulsion
EP3034395B1 (en) Aircraft boundary layer removal with auxilliary power unit suction
US10093412B2 (en) Pneumatic taxi system
US8794902B1 (en) System and method to improve the exhaust pressure across a RAM air turbine through secondary flow mixing
RU2806953C2 (en) Gas turbine engine with uncapped counter-rotating propellers
CN220204012U (en) Hybrid power system of turboprop engine
US12275530B2 (en) Aircraft propulsion system
US20230038062A1 (en) Aircraft propulsion system
JP2020056372A (en) Internal combustion engine
RU2782719C2 (en) Propulsion unit of aircraft, and aircraft driven by such a propulsion unit built in rear part of fuselage of aircraft
点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载