GE đã từng nghĩ rằng quạt cánh quạt siêu hiệu quả là tương lai của du lịch hàng không, cho đến khi giá nhiên liệu thấp vào cuối những năm 1980 khiến mức tiêu thụ nhiên liệu giảm xuống danh sách ưu tiên. Giờ đây, hãng đang đưa chúng trở lại với CFM Rise, hứa hẹn tiết kiệm 20% nhiên liệu.
Động cơ Rise cánh quạt hở cực kỳ hiệu quả của CFM sẽ bay trên một máy bay trình diễn công nghệ của Airbus trong vòng 5 năm hoặc lâu hơnCFM
Quạt trần (UDF), còn được gọi là quạt cánh quạt hoặc động cơ cánh quạt hở, lần đầu tiên xuất hiện vào những năm 1970. Chúng trông hơi kỳ quặc đối với con mắt hiện đại, với các nan và khe hút gió trơn tru ở phía trước, và hai bộ cánh quạt thò ra ngoài không khí ở phía sau.
Thông thường, có rất nhiều lưỡi dao, và chúng bị cuốn ra sau, và bị xoắn rất nhiều. Các cánh sau được xoắn theo hướng ngược lại với các cánh trước; đôi khi chúng quay ngược chiều, một số khác hoàn toàn không quay, hoạt động như các cánh quạt stato có bước thay đổi để giúp phục hồi dòng chảy.
Sách trắng của GE viết: "Lịch sử của động cơ đẩy hàng không, cho chúng ta biết rằng tất cả những bước đột phá trước đây về hiệu suất đều đạt được nhờ các công nghệ mới cho phép kích thước quạt lớn hơn và tỷ lệ bỏ qua cao hơn." Cánh quạt làm cả hai, theo cách kết hợp hiệu suất nhiên liệu của động cơ phản lực cánh quạt với tốc độ và hiệu suất của động cơ phản lực.
Trong khi đó, lịch sử của General Electric cho chúng ta biết rằng công ty này đã có một động cơ propfan sắp sẵn sàng hoạt động trở lại vào năm 1989, có khả năng bay với tốc độ Mach 0,84 và hứa hẹn lợi thế tiết kiệm nhiên liệu 30% đáng kể so với các động cơ phản lực cánh quạt phổ biến thời đó. GE36 UDF, được chế tạo với sự hợp tác của Snecma, đã đi đến giai đoạn thử nghiệm nguyên mẫu và chuyến bay, nhưng sau khi OPEC bỏ lệnh cấm vận dầu mỏ, giá nhiên liệu giảm và thiết kế bị gác lại.
Giá nhiên liệu đã giảm rất nhiều trong thời gian gần đây và khi ngành hàng không phải đối mặt với thách thức khử cacbon cho một ngành kinh doanh sử dụng nhiều năng lượng, hiệu quả đẩy đã trở lại rất thịnh hành. Pin và hydro không thể thay thế hoàn toàn dầu hỏa với vai trò là chất mang năng lượng, do đó, bất kỳ số dặm bổ sung nào bạn có thể vắt kiệt các điện tử của mình đều trở nên quan trọng.
Vì vậy, GE đã quay trở lại con tàu propfan một lần nữa và thông qua CFM International, một liên doanh 50/50 với Safran Aircraft Engines (trước đây là Snecma), đáng tiếc là không sản xuất ủng, họ đã công bố một động cơ máy bay UDF mới có tên là Rise trở lại vào năm 2021 .
Các thiết kế cánh quạt mở đặt một số lượng lớn các cánh quạt dài, có thể điều khiển được trong không khí, kết hợp tốc độ và hiệu suất của các động cơ phản lực ngày nay với hiệu quả của một động cơ phản lực cánh quạtCFM
Hiệu quả có thể đã được cải thiện trong toàn ngành trong khoảng 30 năm trở lại đây, nhưng GE cho biết động cơ Rise vẫn sẽ cung cấp cho bạn quãng đường đi được nhiều hơn 20% so với bất kỳ loại động cơ nào khác hiện có trên thị trường với một lượng năng lượng nhất định.
Mặc dù tiếng ồn – cả trong cabin và trên mặt đất – là một vấn đề với một số thiết kế cánh quạt trước đây, nhưng nhóm CFM cho biết động cơ Rise đang được "xác nhận để đáp ứng các yêu cầu phát ra tiếng ồn ... nghiêm ngặt nhất."
Mohamed Ali, phó chủ tịch phụ trách kỹ thuật của GE Aerospace cho biết: “Ngành công nghiệp không thể đạt được tham vọng bằng không vào năm 2050 với những cải tiến gia tăng về hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Đó là lý do tại sao chúng tôi tin rằng bây giờ là lúc dành cho quạt mở, một kiến trúc động cơ tiên tiến có thể mở ra bước nhảy vọt lớn nhất về hiệu suất động cơ thế hệ mà CFM từng đạt được. Điều này được hỗ trợ bởi lộ trình thử nghiệm toàn diện nhất của chúng tôi để chứng minh và hoàn thiện những công nghệ này cho tương lai của chuyến bay.”
Động cơ Rise có thể được gắn trên cánh đuôi của một chiếc máy bay chở khách, và nó rất vui khi ở dưới cánh gắn trên cùng cũng như ở trên cánh thấp. Nhóm đã ký một thỏa thuận với Airbus , điều này sẽ dẫn đến một cuộc trình diễn dành cho người hâm mộ mở về một số loại dự kiến sẽ bay "vào giữa những năm 2020."
Hiện tại, đã có những nguyên mẫu được chế tạo và CFM đã thực hiện khoảng 400 thử nghiệm trên mặt đất. Trong khi đó, GE Aerospace đang thực hiện một số công việc mô phỏng nghiêm túc, thông báo trong một thông cáo báo chí vào thứ Sáu rằng họ đang sử dụng siêu máy tính nhanh nhất thế giới.
Siêu máy tính Frontier, tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, có thể thực hiện nhiều hơn một triệu phép tính mỗi giây và do đó, nó cung cấp mô hình động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cực kỳ chi tiết về cách không khí xung quanh sẽ tương tác với những cánh quạt lớn này ở tốc độ như thế nào và độ cao.
Đổi mới trong lĩnh vực kinh doanh máy bay có xu hướng diễn ra với tốc độ chóng mặt; chúng tôi sẽ không mong đợi thấy bất cứ điều gì như thế này trên một chiếc máy bay thương mại cho đến tận những năm 2030, nếu nó thực sự xảy ra.
Nhưng giữa nỗ lực này và những nỗ lực khác như Rolls-Royce Ultrafan , rất có thể sẽ có một công nghệ động cơ đẩy hiệu suất cao sẵn sàng vào thời điểm các công ty như ZeroAvia và Universal Hydrogen chế tạo, thử nghiệm và chứng nhận hệ thống truyền động hàng không sạch của họ với kích thước máy bay quốc tế quy mô lớn .
Hãy xem một đoạn video ngắn bên dưới, cho thấy một mô hình động cơ Rise đang được chế tạo, hoàn chỉnh với các cánh rô-to có bước thay đổi.
In 3D Trình diễn CFM RISE sáng tạo
