Підвищення ефективності авіаційної силової установки з турбогвинтовим двигуном на основі впорскування водометанолової суміші

Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 2 No. 1 (116) (2022): Engineering technological systems; 6-15
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 2 № 1 (116) (2022): Виробничо-технологічні системи; 6-15
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: This paper considers a technique for modernizing the power plant (PP) of a regional aircraft. The modernization is based on the injection of water or a water-methanol mixture into the compressor or combustion chamber of a turboprop engine (TPE). An algorithm has been developed for the thermodynamic calculation of TPE parameters, taking into consideration the injected mixture; the mathematical model (MM) has been improved. Methodical studies of the operability and range of application of the improved MM were carried out. The results of mathematical modeling were validated. For verification, the AI-450M turboshaft engine produced by GP Ivchenko-Progress (Ukraine) was used as an object of research. Based on the improved MM, a software module has been developed to study the performance characteristics of a regional aircraft with a TPE. The influence of water injection and a water-methanol mixture on the TPE operating process and the operational characteristics of a regional passenger aircraft has been studied. The proposed measures could be implemented in existing TPEs. This would allow the operation of aircraft without significant modernization of the airport infrastructure. For TPE, the injection of water and a water-methanol mixture is an alternative way of boosting in order to temporarily improve performance. A given modernization technique could improve the TPE power up to ~10 %, as well as reduce the amount of harmful emissions. The results obtained showed a satisfactory convergence of estimated and experimental data. The error of the results under the accepted assumptions does not exceed 3 %. The calculation results demonstrate the advantages of injection at the take-off stage of the aircraft to reduce the take-off distance (up to 45 % in hot conditions TAMB=+30 °C) and reduce the time of climbing the echelon (~10 %)
Розглянуто спосіб модернізації силової установки (СУ) регіонального літака. Модернізація здійснена на основі впорскування води або водометанолової суміші до компресора або камери згоряння турбогвинтового двигуна (ТГвД). Розроблено алгоритм термодинамічного розрахунку параметрів ТГвД з урахуванням впорскуваної суміші та вдосконалено математичну модель (ММ). Проведено методичні дослідження працездатності та діапазону застосування удосконаленої ММ. Виконано верифікацію результатів математичного моделювання. Для верифікації як об'єкт досліджень використаний турбовальний двигун AI-450М виробництва ДП «Івченко-Прогрес» (Україна). На основі вдосконаленої ММ розроблено програмний модуль для дослідження експлуатаційних характеристик регіонального літака з ТГвД. Досліджено вплив упорскування води та водометанолової суміші на робочий процес ТГвД та експлуатаційні характеристики регіонального пасажирського літака. Запропоновані заходи можна реалізувати на існуючих ТГвД. Це дозволить здійснювати експлуатацію літальних апаратів без значної модернізації інфраструктури аеропортів. Для ТГвД упорскування води та водометанолової суміші є альтернативним способом форсування для тимчасового покращення експлуатаційних характеристик. Даний спосіб модернізації дозволить збільшити до ~10% потужність ТГвД та зменшити кількість шкідливих викидів. Отримані результати показали задовільну збіжність розрахункових та експериментальних даних. Похибка результатів при прийнятих припущеннях не перевищує 3%. Результати розрахунків демонструють переваги упорскування на етапі зльоту ЛА для зменшення злітної дистанції (до 45% у спекотних умовах, th=+30°С) та зменшення часу набору висоти ешелону (~10%)
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: