Boeing и зазубрины: тише не всегда экономичнее
Приветствую, коллеги и любители неба! С вами «Авиаузел"⁸, и сегодня мы поговорим о деталях, которые вы, возможно, замечали на двигателях Boeing, но не задумывались об их назначении — о "шевронных» соплах, или, проще говоря, зазубринах на выхлопных трубах двигателей. И о том, как Boeing пытался найти решение проблемы авиационного шума, но в итоге перешел на новый этап развития технологий.
В 2006 году Boeing начал активно внедрять шевроны, или зазубренные края, на турбовентиляторные двигатели, прежде всего для снижения уровня шума. Они появились на двигателях 737 MAX, B787 Dreamliner и 747–800. Выглядят интересно, не правда ли? Но за этим дизайном стоит целая история инженерных поисков.
Давайте вспомним, как возникает этот «рев мотора», который мы слышим в аэропорту. Современные реактивные двигатели шумят, когда холодный воздух от турбовентилятора смешивается с горячим воздухом из ядра двигателя. Это как столкновение двух воздушных потоков, создающих турбулентность и, как следствие, шум.
И тут на сцену выходит NASA — агентство, запускающее ракеты в космос. Совместно с Boeing они решили поработать над тем, чтобы «приглушить» эти двигатели. Идея заключалась в том, чтобы зазубрины создавали узкие воздушные каналы, уменьшающие смешение горячего и холодного воздуха. На бумаге всё выглядело отлично, но как обстояло дело на практике?
Поначалу, признаюсь, были неудачи. Как говорил Джеймс Бриджес из NASA: «Поначалу у нас не было достаточно продвинутой диагностики, инструментов и понимания, чтобы определить, что мы сделали хуже, а не лучше. Иногда сама идея была хорошей, но реализация приводила к еще большему шуму». Знакомо, правда? В авиации, как и в жизни, не всегда удаётся сразу достичь желаемого результата.
Но, как говорится, дорогу осилит идущий. NASA разработала передовые методы тестирования в аэродинамических трубах, используя лазеры и высокоскоростную фотосъемку. И вот, шевроны заработали! Boeing установил их на свои 747–800, 737 MAX и B787.
Главная цель — уменьшить шум при взлете и посадке. Это важно не только для комфорта пассажиров, но и из-за ужесточения экологических норм во многих странах. Как пилот, я всегда рад, когда мы можем летать, не нарушая покой жителей близлежащих районов.
Эффективность и недостатки шевронов
Снижение шума — это лишь одна сторона вопроса. Boeing также рассчитывал, что шевроны помогут повысить топливную эффективность. Уменьшая турбулентность, они должны были улучшить воздушный поток и снизить расход топлива. Ещё один бонус — снижение веса. Шевроны позволили убрать часть звукоизоляции, что сделало самолёты легче и экономичнее. На Boeing 787 Dreamliner, например, удалось убрать около 270 килограммов звукоизоляции, снизив шум на 15 децибел.
Казалось бы, вот он, «автопилот» в борьбе за тишину и экономию. Но не тут-то было. Boeing обнаружил, что шевроны незначительно уменьшают тягу.
Вот что рассказал Петтер Хёрнфельдт, пилот 737 MAX: «Каждый раз, когда создается вихрь, он отнимает энергию у объекта, который его создает. Добавляя шевроны, мы создаем вихри, и они немного уменьшают тягу двигателя, примерно на 0,5%».
Для большинства пассажиров и даже для пилотов эти полпроцента могут показаться мелочью. Но в авиации мелочей не бывает. И хотя снижение веса компенсировало потерю тяги, Boeing решил отказаться от шевронов на новых моделях, таких как 777X.
Альтернативные решения и будущее технологий
Почему? Как объяснил Терри Бихолд, главный инженер проекта 777X: «Мы заменяем шевроны новой технологией конструкции сопла. Она обеспечивает эквивалентный уровень шума для салона и окружающей среды, но легче по весу и имеет меньшее сопротивление».
А что же Airbus, главный конкурент Boeing? Они пошли другим путём. Вместо шевронов, на которые у Boeing были патенты, Airbus сосредоточился на улучшенной изоляции и снижении шума за счет высокой степени двухконтурности. То есть, больше воздуха проходит через двигатель, минуя турбину, что замедляет скорость выхлопа и снижает шум.
В итоге, как утверждают в Airbus, их двигатели достигают сравнимых показателей по шуму и производительности.
Мораль этой истории? В авиации нет универсальных решений. То, что работает в одной ситуации, может не сработать в другой. И даже самые гениальные инженерные решения требуют постоянной проверки и доработки. Главное — не бояться экспериментировать и искать новые подходы. Ведь небо, как известно, любит смелых и любознательных. А нам с вами остаётся следить за развитием технологий и выбирать самые тихие и комфортные рейсы. До новых встреч в небе!
