Американська компанія United Technologies і британська Rolls-Royce на замовлення NASA зайнялися ескізним проектуванням реактивних авіаційних двигунів з гібридною архітектурою. Як пише Aviation Week, в таких двоконтурних двигунах турбінна частина буде приводитися в рух вихлопними газами, в той час як вентилятор і компресор низького тиску будуть розкручуватися за допомогою електромотора. За оцінкою розробників, таке рішення дозволить створити економічну силову установку.
Проектуванням займаються LibertyWorks, підрозділ британської компанії, і UTRC, дослідницький центр американської. За умовами угоди з NASA, ескізне проектування має завершитися до жовтня 2016 року. У міру проектування, розробникам належить вирішити ряд технічних і конструкторських завдань, включаючи перерахунок ступеня двоконтурності двигунів з урахуванням додавання в конструкцію електричної частини, а також відведення тепла, розташування батарей і електромотора і розвісування елементів.
Розробники вважають, що в існуючому вигляді деякі технології не підходять для реалізації гібридної архітектури, оскільки вигода від її використання на літаках буде практично нульовою. В першу чергу через співвідношення маси і ємності акумуляторних батарей. За оцінкою UTRC, використання електроприводу компресора низького тиску і вентилятора на зльоті і при наборі висоти, а також крейсерському польоті дозволить заощадити близько десяти відсотків палива. Розрахунок не враховує пальне, витрачене на зарядку батарей.
Для нормальної роботи двигунів з гібридною архітектурою на літак доведеться встановити системи охолодження, проводку та акумуляторні батареї загальною масою 13,6 тонни, при масі самих батарей близько 9,9 тонни. Це можна буде зробити або зменшивши корисне навантаження літака, або збільшивши максимальну злітну масу. За оцінкою UTRC, у будь-якому випадку це призведе до того, що зекономлене паливо все одно доведеться спалити, щоб літак зміг нести додатковий вантаж у вигляді батарей.
Розрахунки проводилися для поточної ємності батарей в 120-200 ватт-годин на кілограм маси. За даними розробників, про ефективність двигунів з гібридною архітектурою можна буде говорити в тому випадку, якщо ємність батарей досягне щонайменше тисячі ватт-годин на кілограм маси. У такому випадку маса акумуляторних батарей складе всього 2,3 тонни, що дозволить домогтися п'ятивідсоткової економії палива при зльоті, наборі висоти і крейсерському польоті. При цьому батареї повинні тримати високі струми розряду і температуру.
У свою чергу, за даними LibertyWorks, використання технології плаваючого циклу роботи двигунів з гібридною архітектурою, при якому внесок електричної і паливної частин установки буде варіюватися в залежності від умов польоту, дозволить домогтися щонайменше 15 процентної економії палива в порівнянні зі звичайними турбовентиляторними реактивними двоконтурними двигунами. Така економія буде можлива при ємності батарей в 750 ватт-годин на кілограм.
У звичайному турбовентиляторному двоконтурному двигуні гази, які закінчуються з камери, розкручують турбіни високого і низького тиску. У свою чергу турбіни через редуктори приводять кілька допоміжних агрегатів, включаючи генератори, а також компресори низького і високого тиску і вентилятор. Компресори стискають повітря для подачі в камеру згоряння, в той час як вентилятор нагнітає повітря в зовнішній контур, по якому він минає компресори, камеру згоряння і турбіни і надходить відразу в сопло.
У турбовентиляторних двигунах залежно від конструкції внесок вентилятора у формування тяги становить від 70 до 85 відсотків. Саме завдяки переведенню цієї важливої з точки зору тяги частини двигуна на електропривод конструктори і розраховують домогтися економії палива. Від турбін не буде відбиратися потужність на вентилятор і компресор низького тиску, а значить потрібно спалювати менше палива для їх розкрутки.
На початку лютого 2016 року німецький проектний інститут Bauhaus Luftfahrt оголосив про намір до 2022 року провести випробування «більш електричного літака» з гібридною тягою. У випробуваннях візьме участь зменшена безпілотна модель літака, оснащена двома турбовентиляторними двигунами з ультрависоким ступенем двоконтурності і одним електричним вентиляторним двигуном. Реактивні двигуни частково формуватимуть загальну тягу силових установок і забезпечуватимуть електрикою вентиляторний движок.
Внесок електричного двигуна у формування загальної тяги всіх силових установок складе 23 відсотки. У порівняльному моделюванні брав участь літак проекту DISPURSAL пасажиромісткістю 340 осіб і з дальністю польоту 8,9 тисячі кілометрів. Його порівнювали із сучасним пасажирським літаком Airbus A330-300. При моделюванні літаки здійснювали переліт на швидкості 0,78 числа Маха (963 кілометри на годину). Економічність DISPURSAL порівняно з A330-300 становила 38,3 відсотка.