Analysis of basic concepts of advanced engines for supersonic civil aircraft on the basis of foreign designers’ experience

Abstract

The work contains the results of a study of the basic design concepts of advanced engines for supersonic civil aircraft, carried out in order to make a forecast for the development of aviation technology, taking into account the experience of foreign designers. Engine designs are presented that are considered to be the most rational ones from the point of view of achieving high technical and economic parameters in the range of cruise Mach numbers from 1.2 to 5. Advantages and disadvantages of various engine designs, as well as issues of engine regulation at different flight modes, are discussed. The parameters of some engines being developed and studied at present for supersonic civil aircraft are presented. The analysis of the designs shows that an increase in the cruise Mach number leads to a complication of engine designs in the direction of an increase in the number of controlled elements, the number of working fluid flow paths, a complication of the architecture of turbomachines, as well as in the direction of using combined schemes and alternative fuels. The aspiration to meet new reinforced ecological requirements through the use of new, complex engine designs that differ significantly from traditional gas turbine engines will inevitably entail additional technical risks due to the insufficient level of technological readiness of most of the new controlled units.

The problems of creating a propulsion system of a new generation supersonic passenger aircraft (review)

“…4, б) [49; 50] для СУ с турбореактивным трехкон-турным двигателем (ТРТД), сливая пограничный слой, накопленный в диффузоре, в третий контур, а также с перепуском пограничного слоя из ВЗ в основное сопло [51] для уменьшения потерь тяги на трансзвуковых режимах полёта. Сегодня в мире активно ведутся исследования по формированию рационального облика двигателя для СПС [63]. Обычно для военных сверхзвуковых самолётов используются двигатели с низкой степенью двухконтурности [61], так как они обеспечивают высокие значения удельной тяги и низкое аэродинамическое сопротивление на сверхзвуковых режимах полёта.…”

“…Данное противоречие привело к большому разнообразию схем двигателей для СПС. В 60-е годы ХХ века для первых СПС рассматривались ТРД и ТРДД с низкой степенью двухконтурности, так как на первом месте для разработчиков было достижение требуемых лётно-технических характеристик [63]. В 90-е годы ХХ века появилось сразу несколько проектов сверхзвуковых административных самолётов (Falcon SST, C-21, С-51 и др.…”

“…При этом рассматриваются как ТРДД традиционной схемы, так и двигатели изменяемого цикла: с управляемым смесителем, трёхконтурные двигатели различных схем, двигатели с выносными вентиляторами и пр. [63].…”