Три контура будущего
Опыт инженеров старшего поколения в сочетании с интеллектом, креативностью и энтузиазмом молодежи дает отличный результат. Пример тому — инновационная разработка преподавателей и студентов Национального авиационного университета (Киев).
Конкурс «Изобретение года» проводится уже 10 лет Государственным департаментом интеллектуальной собственности. Его цель — популяризация изобретательской деятельности, поощрение работодателей к внедрению в производство результатов интеллектуального труда, а также выявление наиболее талантливых и перспективных разработок и привлечение к ним внимания как отечественных, так и иностранных предпринимателей и инвесторов.
Особая роль отводится категории «Лучшее изобретение среди молодежи», поскольку в ней оценивается «удельный вес» вклада в науку молодых авторов. Это вполне понятно: на фоне старения отечественных научных и инженерных кадров молодые ученые и энтузиасты-изобретатели сейчас на вес золота. По итогам прошедшего года победителем в номинации стала полезная модель трехконтурного турбореактивного двигателя. Авторство принадлежит коллективу изобретателей в составе трех студентов и двух преподавателей НАУ: Ю.М.Терещенко, Ю.Ю. Терещенко, В.В. Панина, Ю.В. Панина и С.Ю. Гуза.
Корень проблемы
Каждый двигатель можно оценить по его эффективности — получению максимального количества полезной работы при минимальном количестве затраченной энергии. Немаловажна также минимизация потерь, возникающих, например, вследствие неполного сгорания топлива.
Идея трехконтурных турбореактивных двигателей (не говоря уже о двухконтурных, предложенных еще в 1937 году известным конструктором Архипом Люлькой) не нова и подробно описана в литературе. Но специалисты отмечают, что существующие решения не лишены ряда недостатков. Среди них — довольно низкий внутренний КПД, обусловленный высокими значениями температуры выходящих газов, и значительный уровень термических напряжений в деталях турбины из-за большого градиента температур. Последний, кстати, непосредственно влияет на долговечность агрегатов. Необходимостью решения именно этих задач руководствовались киевские исследователи.
В чем новизна?
За разъяснениями по поводу разработки мы обратились к одному из ее авторов — Юрию Терещенко, доктору технических наук профессору Национального авиационного университета.
— Поставленные задачи решаются с помощью конструктивного новшества — установки камеры смешения газов, в которой горячий газ за турбиной газогенератора (первый контур) и холодный воздух за вентилятором (второй контур) смешиваются, в результате чего температура газов уменьшается, – рассказывает Юрий Матвеевич. – При снижении температуры газа перед турбиной вентилятора уменьшается его температура на выходе — перед реактивным соплом. Уменьшение температуры выходящих газов обусловливает повышение внутреннего КПД двигателя и, как следствие, увеличивает его экономичность. Снижение температуры газа перед турбиной вентилятора также позволяет уменьшить термические напряжения в лопатках турбины за счет падения температурного градиента между потоками газа и воздуха во внешнем (третьем) контуре. При этом мощность турбины вентилятора, по сравнению с прототипом, не уменьшается, поскольку при снижении температуры газа увеличивается его расход.
Реализация? В перспективе…
Предложенная полезная модель в первую очередь относится к области авиационного двигателестроения, где она может быть наиболее востребована. При этом не исключается использование разработки в смежных отраслях техники, где реализуется принцип реактивного движения, — в судостроении (в газотурбинных двигателях морских судов), при транспортировке энергоресурсов, в стационарных энергетических установках газоперекачивающих станций.
Для страны с традиционно развитой авиастроительной отраслью это изобретение, конечно же, актуально. Но, как и с большинством украинских инноваций, пессимистический сценарий развития событий более вероятен. Разработка нового типа двигателя – процесс длительный, занимающий порой до 10—15 лет, к тому же дорогостоящий, требующий немалых инвестиций и определенных производственных мощностей. Очевидно, что ни университет, который является патентообладателем, ни авторы изобретения не располагают необходимыми финансовыми и техническими ресурсами. Без помощи со стороны затруднительно создание даже исследовательской модели, не говоря уже о полупромышленных образцах.
Сами же авторы утверждают, что о практических результатах говорить еще рано. На сегодняшний день оформлен патент Украины, защищающий разработку в течение двадцати лет, идет процесс научной апробации, включающий создание чертежей, согласование схем, подбор материалов.
