В конструктивных схемах современных авиационных двухконтурных турбореактивных двигателей (ТРДД) выделяются две закономерности: реализация противоположного вращением роторов и установка редукторного привода вентилятора. Примером может служить двигатель, установленный на первых образцах отечественного среднемагистрального самолёта МС-21. Статья посвящена оценке результатов введения противоположного вращения роторов двигателя.
Экономичность и удельный вес авиадвигателей в большей степени определяются газодинамическими и конструктивными особенностями узла турбины, который в ТРДД состоит из турбины высокого давления (ТВД), приводящей компрессор высокого давления, и турбины низкого давления (ТНД), приводящей вентилятор и подпорные ступени компрессора.
Сопловой аппарат (СА) ступени турбины: неподвижный лопаточный венец, устанавливаемый перед рабочим колесом турбины ТРД и предназначенный для разгона и подвода потока газа под определённым углом к рабочим лопаткам.
Рабочее колесо (РК) ступени турбины: вращающийся лопаточный венец, в котором от газа отводится энергия.
В последнее время разработчики стремятся упростить конструкцию, уменьшить число венцов и деталей турбины, в том числе её лопаток. В результате повышается газодинамическая нагруженность каждой ступени и увеличивается закрутка потока на выходе.
При вращении роторов ТНД и ТВД в одну сторону (прямое вращение ротора ТНД) происходит существенное увеличение угла поворота потока в первом сопловом аппарате (СА1) ТНД, что способствует увеличению в нём профильных и особенно вторичных потерь. Кроме того в СА1 приходится использовать увеличенное число лопаток.
Введение противоположного (обратного) вращения ротора ТНД снижает потери в её СА1 и способствует восстановлению эффективности узла турбины в целом. В результате удаётся уменьшить угол поворота потока в СА1 ТНД, что обеспечивает снижение в нём профильных и вторичных потерь. Кроме того СА использует меньшее число лопаток, способствуя снижению веса турбины и уменьшению расхода охлаждающего воздуха.
Естественно улучшается маневренность самолёта, поскольку в двигателях с противоположным вращением роторов ТВД и ТНД снижается суммарный гироскопический момент.
Считается, что в зависимости от типа и схемы многовального ТРДД применение противоположного вращения роторов приводит к уменьшению массы двигателя и его габаритов (до 15%), сокращению числа лопаток в горячей части (до 20%), повышению температуры газа перед турбиной (до 100 °K). Однако, согласно опубликованным данным, реальное повышение коэффициента полезного действия турбины составляет примерно 5%.
О редукторном приводе вентилятора здесь.
