Fläkt med variabel tonhöjd
En fläkt med variabel stigning liknar konceptet för en propeller med variabel stigning och innebär en progressiv minskning av fläktens stigning (eller bladvinkel) på en turbofläkt när motorn stryps. Även om fläktar med variabel stigning används i vissa industriella tillämpningar, ligger fokus i denna artikel på deras användning i turbofläktmotorer . Ingen produktionsmotor använder en sådan funktion; dock kommer det troligen att krävas på åtminstone några av nästa generations turbofläktar med högt bypass-förhållande .
En av metoderna som används för att minska Thrust-specifik bränsleförbrukning är att förbättra Propulsive Efficiency. Detta innebär att reducera motorns effektiva jethastighet genom att minska specifik dragkraft. Detta minskar i sin tur det optimala fläkttryckförhållandet som krävs och följaktligen det kalla munstyckstryckförhållandet. Vid kryssningshastigheter är munstycket strypt och fläktens arbetslinje är ganska brant och linjär. Men vid låga flyghastigheter kolvtrycksökningen i luftintaget så låg att munstycket är väl avstängt. Följaktligen är fläktarbetslinjen mycket böjd och väl till vänster om arbetslinjen för kryssningsflyghastigheten, vilket potentiellt kan reducera fläktens överspänningsmarginal till en farlig nivå, särskilt vid lägre gaspådrag. Läsare som inte känner till överspänningslinjer, arbetslinjer etc. bör läsa Wikipedia-artikeln om kompressorkarta .
Det finns två lösningar på detta problem:
1) Öppna upp det kalla munstycksområdet vid låga flyghastigheter, vilket flyttar fläktarbetslinjen bort från överspänningen. Detta har liten effekt på överspänningslinjens position eller lutning.
ELLER
2) Gör fläktens effektiva överspänningslinje grundare genom att gradvis minska fläktens stigning när motorn stryps. När tonhöjden minskar drar fläktkartan ihop både vad gäller massflöde och tryckförhållande , med överspänningslinjen som rör sig åt vänster och nedåt. Allt detta har liten effekt på lutningen och positionen för fläktdriftslinjen.
En fördel med det variabla fläktalternativet är att en variation av fläktstigningen ger möjlighet att vända motorkraften utan behov av tunga blockeringsdörrar, kaskader etc.
Fläktens stigning kan vändas genom Feather som med Turbomeca Astafan . eller genom Fine Pitch som används i Rolls-Royce/SNECMA M45SD-02.
Med omvänd dragkraft inkopplad kommer luften för fläkten typiskt in i motorn genom ett hjälpintag bildat av ett längsgående gap som är exponerat nära det kalla munstyckets utgångsplan. Huvuddelen av denna luft stöts ut genom det normala luftintaget, vilket ger en kraft som motstår framåtrörelse. Den återstående luften måste dock göra någon form av U-sväng så att den kan komma in i motorkärnan (dvs. gasgeneratorn) för att ge energi för att driva fläkten.
Normalt skulle en turbofläkt med låg dragkraft ha ett ultrahögt bypass-förhållande och vara försedd med en reduktionsväxellåda mellan fläkten och LP-axeln för att låta IP-kompressorn och LP-turbinen arbeta med en mycket högre rotationshastighet än fläkten för att minska antal steg som krävs i dessa flerstegsenheter.
Rolls-Royce utvecklar för närvarande Ultrafan som använder mycket av det som beskrivs ovan.
På 1980-talet använde General Electric GE36 Unducted Fan (UDF), som faktiskt flög på en McDonnell Douglas MD-80 , två rader av kontraroterande fläktblad med variabel stigning, om än utan något fläkthölje eftersom det var en propellfläktmotor.