Pagina 29 van: Aandrijftechniek – nummer 2 – 2021
29
Hoe ‘virtual modelling’
de straalmotor herdefi nieert
TEKST / Rolls-Royce, bewerking Paul Quaedvlieg
FOTO’S / Rolls-Royce
I
n 1687 publiceerde de Britse wiskundige Isaac Newton
zijn drie bewegingswetten. Deze omvatten de notie dat
een voorwerp in beweging blijft tenzij het wordt beïn-
vloed door een andere kracht, zoals de zwaartekracht.
De tweede wet was dat voorwerpen verder en sneller
bewegen als ze harder worden geduwd. Vandaag de dag zijn we
in de burgerluchtvaart nog steeds gebonden aan dezelfde regels
die Newton als eerste opstelde. Maar hoewel we allemaal beperkt
worden door de wetten van de fysica, heeft de menselijke vin-
dingrijkheid mogelijkheden gevonden om die uit te buiten. Dit
inzicht stelt ons in staat de zwaartekracht te trotseren.
Hoe sneller lucht beweegt, bijvoorbeeld, hoe lager de druk.
De vleugels van een vliegtuig zijn dus zo ontworpen dat de lucht
sneller over de bovenkant gaat, waardoor de druk onder de vleu-
gels toeneemt en het vliegtuig omhoog gaat. Natuurlijk zou niets
van dat alles werken zonder een ongeloofl ijke hoeveelheid kracht
om het vliegtuig voort te stuwen. Dit soort kracht opwekken is
een hachelijke zaak – maar voor Andy Geer, project-engineer en
manager van het UltraFan-programma – is het zijn zaak.
Tot het uiterste
Volgens Geer is er een vereenvoudigde manier om te begrij-
pen hoe de huidige uiterst effi ciënte turbofan straalmotor
werkt: door een enorme luchtmassa naar achteren te duwen
om voorwaartse stuwkracht te creëren. Een grote civiele turbofan
produceert bijna al zijn stuwkracht via zijn zeer zichtbare, zeer
grote fan. Deze fan duwt een enorme massa koude lucht naar
achteren bij een relatief lage snelheid. Recentelijk heeft nieuwe
technologie het mogelijk gemaakt de diameter van deze fan
te vergroten zonder dat het gewicht toeneemt of de effi ciëntie
afneemt. Hierdoor kan een grotere motor een grotere massa
lucht verplaatsen bij een lager toerental – de verbetering van de
‘propulsive effi ciency’.
Diep in het midden van de motor bevindt zich een veel klei-
nere kern met veel vermogen, die de lucht via de ‘fan root’ aan
de voorkant naar de compressor van de motor voert, waar de
lucht onder hoge druk wordt gecomprimeerd. De kerosine wordt
in de verbrandingskamer met deze samengeperste luchtstroom
vermengd – en tot ontbranding gebracht. Door deze dynamiek
ontstaat een gas met een extreem hoge druk en temperatuur dat
naar het achterste deel van de motor stroomt, de zogenaamde
‘hete’ turbine.
Vervolgens onttrekken de turbines energie aan deze hete,
onder druk staande gasstroom. De kracht houdt de kern draai-
ende en drijft de stuwkracht producerende fan aan. Verbeterde
Een straalmotor zoals de UltraFan is een compleet geïntegreerd systeem. Alle onderdelen beïnvloeden de prestaties van de andere onderdelen
>
Het verschil tussen virtual
modelling en iets ontwerpen
op een computer is substan-
tieel. Het is niet alleen de
geometrie van de componen-
ten, maar juist hoe ze werken
en hoe ze functioneel met
elkaar integreren
||| VIER FEITEN OVER VIRTUELE MODELLERING
1. Virtueel modelleren is een volledig virtuele weergave van een
onderdeel of component.
2. Deze technologie kan worden gebruikt om fysieke
prototypes te bouwen van de voorwerpen die ze voorstellen.
3. Deze digitale weergave van deze objecten kan als basis
dienen voor de simulatie van zowel het fabricageproces als
het structurele gedrag.
4. Virtuele modellen hebben vele toepassingen in vele
industrieën – van de ontwikkeling van videospelletjes tot
architectuur.
28-29-30-31_rolls-royceindd.indd 29 08-03-21 16:44