Simulations of a novel low pressure compression system for variable-speed micro turbofan Değişken hızlı mikro turbofan için özgün bir düşük basınç kompresör sisteminin simulasyonları

ABSTRACTUnmanned Aerial Vehicles (UAVs) are commonly propeller-driven and intended towards low-speed applications. The challenges on the field demand cost-efficient, high-speed and longer range applications of micro-scaled jet engines which can be applied both ‘loiter’ and ‘fly-fast’ modes. The micro-turbojet applications on the field have shorter ranges because of higher rates of fuel consumption. On the other hand, turbofan engines instead of turbojets are limited due to the price and complexity problems in micro-scales. In order to cope with this problem and meet the demand on the field, an existing basic turbojet engine was converted into a single spool turbofan without using additional components of booster and low pressure turbine. Normally, this situation emerges matching problems since two spools are required to adjust the fan speed independently. A simple solution was to use a Continuously Variable Transmission (CVT) gearbox to adjust optimal speed for the fan. As a result, missing of the positive functionality of the booster would lump into the fan root to form a unified low pressure compression system (unified-LPC), to the author’s best knowledge, it is the first time in the open literature.ÖZETİnsansız Hava Araçları (İHA) genellikle pervaneli ve düşük hızlı uygulamalara yöneliktir. Sahadaki zorluklar, hem “keşif” hem de “hızlı uçuş” modlarına uygulanabilen, mikro-ölçekli jet motorlarının düşük maliyetli, yüksek hızlı ve daha uzun menzilli uygulamalarını gerekli kılmaktadır. Bu alana yönelik mikro-turbojet uygulamaları yüksek yakıt tüketim oranları nedeniyle çok kısa menzillere sahiptir. Öte yandan, turbojetler yerine düşünülebilecek turbofan motorları, mikro ölçeklerde fiyat ve yapı karmaşıklığı sorunları ile kısıtlanmıştır. Bu sorunla başa çıkmak ve sahadaki talepleri karşılamak adına var olan bir mikro-turbojet motoru, takviye (booster) kompresörü ve düşük basınçlı türbin ilave bileşenleri kullanılmadan tek-milli bir turbofana dönüştürülmektedir. Normalde bu durum, fan hızını bağımsız olarak ayarlamak için ikili mil sistemi gerektirdiğinden eşleşme sorunları ortaya çıkarır. Basit bir çözüm olarak fanın optimum hızını ayarlamak için Sürekli Değişken Aktarma Sistemi kullanılmaktadır. Sonuç olarak, takviye kompresörünün olumlu işlevinin eksikliği fan kökünde toplanmış bir birleşik Düşük Basınç Kompresörü sistemi tasarımını oluşturur. Bu konsept yazarların bilgisi dahilinde açık literatürde ilk kez uygulanmaktadır.