Welche Funktion hat der hintere Stator in der Motorkonstruktion mit offenem Rotor von CFM?

Kurze Antwort: Diese Kraftstoffeinsparung hängt nicht von der Statorstufe ab. ^[1] Die hintere Statorfunktion ist die Wirbelrückgewinnung, vorausgesetzt, ihr Gewichtsnachteil kann ausgeglichen werden.

Das Design von GE

Das Patent von GE (Teil von CFM) für dieses Triebwerk wurde 2020 eingereicht: Unducted Thrust Producing System Architecture US20200308979A1 . Aus dem Patent geht hervor, dass der zweite Satz Blätter optional ist, und sie könnten sich auch optional um ihre Längsachse drehen, um ihren Anstellwinkel einzustellen. Vorausgesetzt, die Gewichtsstrafe kann tatsächlich ausgeglichen werden. ^[1]

Die Schaufeln 31 sind so bemessen, geformt und konfiguriert, dass sie dem Fluid einen entgegenwirkenden Drall verleihen, so dass das Fluid in einer stromabwärtigen Richtung hinter beiden Reihen von Schaufeln einen stark reduzierten Grad an Drall aufweist, was sich in einem erhöhten Grad an induzierter Effizienz niederschlägt.

Das oben zitierte Konzept der Wirbelrückgewinnung ist nicht neu. Und die Zahl von 20 % weniger Kraftstoffverbrauch, die Sie lesen , gilt laut einem NASA-Bericht aus den 80er Jahren vor jeglicher Wirbelrückgewinnung: ^[1]

Bei Zwischenstufenlängen werden Kraftstoffeinsparungen von 15 bis 20 Prozent für Propfans mit einfacher Rotation ohne Drallrückgewinnung erwartet, wobei die Vorteile in gewissem Maße von der Wahl der Reisegeschwindigkeit abhängen. Die Vorteile werden voraussichtlich sogar noch größer sein, wenn der Wirbel ohne übermäßige Gewichtsnachteile eliminiert werden kann, sei es durch Wirbelrückgewinnungstechniken, die auf Einzelrotationssysteme angewendet werden, oder durch die Verwendung von Gegenrotationsantriebssystemen.

Nicht neu

Propfans/offene Fans/UDFs/UBEs (oder wie Flight 1985 witzelte, „eine Ladung herumwirbelnder Bananen“) tauchen jedes Jahrzehnt im Marketing auf . Hier ist ein Auszug aus der Berichterstattung von Flight International über die Paris Air Show 1985:

Propfan begann sein Leben als Einzelrotations-Traktorkonfiguration. Es gibt Hinweise darauf, dass ein Flügel hinter dem Propulsor einen Teil der Wirbelenergie zurückgewinnt, jedoch nicht so viel wie die Gegenrotation. [Hervorhebung von mir]

FLIGHT International, 15. Juni 1985

Das Design von GE von dieser Flugschau hatte das oben erwähnte gegenläufige Design:

Lärm

In Bezug auf den Lärm, nach dem Sie zumindest für die Passagiere fragen, würde Luft, die auf ein Objekt trifft, das wie in diesem Fall nicht abgezogen ist , den Lärm verstärken. GE sagte 2007 , dass der Lärm "akzeptabel und zertifizierbar" sei, was nicht so leise ist wie bei Turbofans. In Bezug auf die Verwendung von Statoren in Turbofans hinter dem Fan werden sie tatsächlich verwendet, siehe: In einem Turbofan, warum gibt es keine Statoren hinter dem Fan?

Treibstoffpreise

Nur wenn die Treibstoffpreise in die Höhe schnellen und hoch bleiben, wären Propfans attraktiv, andernfalls werden die Fluggesellschaften an Impeller festhalten ( Was geschah mit Propfans?, 2007, Flight):

Die Zeichen waren im Jahr zuvor [dh ein Jahr vor 1989] vorhanden, als Welsch [General Manager of Commercial Operations von GE] zugab, dass der Kraftstoffpreis mit 65 ¢ pro Gallone zu niedrig war, um die UDF zu rechtfertigen. "Wenn der Treibstoff einen Dollar oder so eine Gallone kosten würde, würden sie schreien", sagte er.

Unter Berücksichtigung der Inflation ist der Gallonenpreis heutzutage zum Zeitpunkt des Schreibens billiger als oder sehr nahe an den oben genannten 65 ¢ von 1988.

Skalierung

Eine andere Sache ist die Skalierbarkeit. Ein gegenläufiger Propfan wie der des McDonnell Douglas MD-94X- Demonstrators erzeugte einen Schub von ~100 kN, was man von einem zweistrahligen Narrow-Body erwarten würde. Wenn der Schub durch Weglassen des zweiten rotierenden Satzes halbiert wird (Ballpark), würden mehr Motoren benötigt, was ein No-Go ist (je weniger Motoren, desto besser).

Ein 60 kN Propfan findet vielleicht einen Markt in Geschäftsflugzeugen, aber das ist ein Marktsegment, das sich wirklich nicht um Treibstoff oder die sparsamste Reisegeschwindigkeit kümmert. Wenn man in den Bereich von 200 bis 300 kN geht, wird die Anzahl und Größe der benötigten Blätter zunehmen und am besten in einem Kanal verpackt werden, wie sie es jetzt sind.

1: Whitlow Jr., JB und GK Sievers. "Treibstoffeinsparpotenzial des NASA Advanced Turboprop Program." Symposium zur Einsparung von Flugbenzin: 10.-11. September 1984. The Administration, 1984. https://ntrs.nasa.gov/citations/19840021809