Safety in TechnosphereSafety in TechnosphereБезопасность в техносфере1998-071X590810.12737/11335Транспортная безопасностьTransport safetyТранспортная безопасностьEcological Aspects of Implementing Prospective Propulsion Schemes of Short and Medium Haul Aircrafts Анализ экологических аспектов применения перспективных схем силовых установок ближне- и среднемагистральных самолетовСамойловМ. Ю.SamoylovM. Ю.som60@mail.ruБурцевС. А.BurtsevS. А.burtsev@bmstu.ruСимаковМ. В.SimakovM. В.simakov@bmstu.ru2504201525042015426772https://naukaru.ru/en/nauka/article/5908/view
Исследовано влияние схемных решений гибридной силовой установки ближне- и среднемагистральных самолетов на их топливную экономичность и
экологические характеристики. Проанализированы пути совершенствования
традиционных схем силовых установок самолетов на примере двигателя ПД-14. Показано, что использование двухконтурных турбореактивных двигателей традиционных схем, работающих на авиационном керосине, не позволит
выполнить требования, выдвигаемые Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) к перспективному самолету 2025–2035 гг. Выполнен анализ трех схем гибридных силовых установок. Показано, что использование
в представленных схемах альтернативного топлива может уменьшить выбросы CO2 на 19–20% по сравнению с традиционными двухконтурными турбореактивными двигателями, работающими на керосине ТС-1. Показано, что
при этом топливная экономичность возрастает на 2–3%, а суммарная масса
силовой установки — на 6–16%.
The influence of the circuitry of the hybrid power plant short and medium haul aircraft on their fuel efficiency and
environmental characteristics have been investigated. Directions of improvement of traditional patterns of power plants of
aircraft on the example of PD-14 engine were analyzed. It has been shown that the use of turbojet engines and traditional
schemes operating on aviation kerosene, will not allow to fulfill the demands made by the International Civil Aviation
Organization (ICAO) to perspective plane 2025–2035. The analysis of the three schemes hybrid propulsion systems has
been performed. It has been shown that using the presented hybrid propulsion systems of alternative fuels can reduce CO2
emissions by 19% to 20% compared with conventional turbojet engines, which run on kerosene TS-1. It has been shown
that this fuel efficiency is increased by 2–3%, and the total mass of the power plant increases of 6 to 16%.
1. ВведениеВ настоящее время в нашей стране идет проектирование перспективных турбовентиляторных двигателей семейства ПД-14 для ближне- и среднемагистральных самолетов (БСМС) в диапазоне тяги на взлетном режиме (высота полета Н = 0 м; число Маха полета М = 0) от 11 до 16 (в перспективе до 18) тс. Летные испытания базового варианта двигателя на летающей лаборатории Ил-76ЛЛ в ЛИИ им. Громова начнутся в 2015 г., тогда же планируется сертификация авиадвигателя ПД-14 по российским нормам летной годности. Сертификация по европейским нормам летной годности запланирована на 2017 г. [1].ПД-14 — двухконтурный двухвальный двигатель, без смешения потоков наружного и внутреннего контуров, с реверсом и эффективной системой шумоглушения. По своим характеристикам он относится к двигателям пятого поколения. По сравнению с лучшими российскими (совместными) турбореактивными двухконтурными двигателями (SaM146, ПС-90А2) и зарубежными аналогами (CFM56, V2500) был сделан качественный скачок в повышении основных параметров, обеспечивающий снижение удельного расхода топлива двигателя ПД-14 на 12–16% [2].
Деловой Авиационный портал. Режим доступа: http://www.ato.ru/content/ (дата обращения 11.03.2015).Delovoi Aviatsionnyi portal [Aviation Business Portal]. Available at: http://www.ato.ru/content/ (accessed 11 March 2015) (in Russian).Иноземцев А. Двигатель ПД-14 - будущее российского авиапрома // ВПК: военно-промышленный курьер. 2013. № 33 (501). Режим доступа: http://vpk-news.ru/articles/17206 (дата обращения 11.03.2015).Inozemtsev A. The PD-14 engine is the future of Russian aviation industry. VPK: voenno-promyshlennyi kur´er [Military-Industrial Courier], 2013, I. 33 (501). Available at: http://vpk-news.ru/articles/17206 (accessed 11 March 2015) (in Russian).Нынешние и будущие тенденции в области авиационного шума и эмиссии авиационных двигателей. Рабочий документ A37-WP/26. - Монреаль: ИКАО, 2010. - 10 с.Present and Future Aircraft Noise and Emissions Trends. Working Paper A37-WP/26. ICAO, 2010. 9 p.Эзрохи Ю.А., Каленский С.М., Полев А.С., Дрыгин А.С. Предварительное исследование характеристик гибридных турбореактивных двухконтурных двигателей различных схем для ближне- и среднемагистральных самолетов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. - № 3. - Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/381537.html (дата обращения 16.01.2015).Ezrokhi Yu.A., Kalenskii S.M., Polev A.S., Drygin A.S. Preliminary research of characteristics of various implementations of hybrid turbofan engines for short- and medium-haul aircrafts. Nauka i obrazovanie MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education of the Bauman MSTU]. 2012, I. 3. Available at: http://technomag.bmstu.ru/doc/381537.html (accessed 16 January 2015) (in Russian).Семейство перспективных двигателей ПД-14// ОАО «Авиадвигатель»: сайт. Режим доступа: http://www.avid.ru/pd14/ (дата обращения 11.03.2015).Family of advanced engines PD-14. JSC “Aviadvigatel´” [Aircraft Engine]: website. Available at: http://www.avid.ru/pd14/ (accessed 11 March 2015) (in Russian).Галиев В.Э., Фаткуллина Д.З., Таминдаров Д.Р. О проблемах и перспективах изготовления прецизионных компрессорных лопаток // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. - № 4. - С. 10-25. DOI: 10.7463/0414.0705085.Galiev V.E., Fatkullina D.Z., Tamindarov D.R. About the problems and perspectives of making precision compressor blades. Nauka i obrazovanie MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education of the Bauman MSTU], 2014, I. 4, pp. 10-25. DOI: 10.7463/0414.0705085 (in Russian).Николайкин Н.И. Новые приоритеты в сфере защиты окружающей среды от воздействия гражданской авиации двигателями // Безопасность в техносфере. 2013. - Т. 2, - № 5. - С. 25-30.Nikolaikin N.I. New Priorities in the Environment Protection against Civil Aviation Influence. Bezopasnost´ v tekhnosfere [Safety in Technosphere], 2013, V. 2, I. 5, pp. 25-30 (in Russian).Халецкий Ю.Д. ИКАО: новый стандарт на шум самолетов гражданской авиации // Двигатель. 2014. - № 2. - С. 8-11.Khaletskii Yu.D. ICAO: a new standard for civil aircraft noise. Dvigatel´, 2014, I. 2, pp. 8-11 (in Russian).Авиация и альтернативные виды авиационного топлива. Рабочий документ A37-WP/23. - Монреаль: ИКАО, 2010. - 5 с.Aviation and Alternative Fuels. Working Paper A37-WP/23. ICAO, 2010. 5 p.Марков В.А., Девянин С.Н., Маркова В.В. Оценка экологической безопасности силовых установок с дизельными двигателями // Безопасность в техносфере. 2014. - Т. 3, - № 2. - С. 23-32.Markov V.A., Devyanin S.N., Markova V.V. Assessment of Ecological Safety of Power Plants with Diesel Engines. Bezopasnost´ v tekhnosfere [Safety in Technosphere], 2014, V. 3, I. 2, pp. 23-32 (in Russian).Эзрохи Ю.А., Каленский С.М., Полев А.С., Дрыгин А.С., Рябов П.А. Сравнительный анализ параметров и характеристик различных схем силовой установки с дополнительным выносным винтовентилятором // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. - № 12. - С. 541-556. DOI: 10.7463/1212.0511469Ezrokhi Yu.A., Kalenskii S.M., Polev A.S., Drygin A.S., Ryabov P.A. Comparative analysis of parameters and characteristics of different power plant schemes with an additional remote propfan. Nauka i obrazovanie MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education of the Bauman MSTU], 2012, I. 12, pp. 541-556. DOI: 10.7463/1212.0511469 (in Russian).Яновский Л.С., Разносчиков В.В. Эмиссия углекислого газа силовыми установками транспортных самолетов на альтернативных топливах // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2012. - № 4. - С. 32-37.Yanovskii L.S., Raznoschikov V.V. Carbon dioxide emission by power units of transport aircrafts on alternative fuels. Zashchita okruzhayushchei sredy v neftegazovom komplekse [Environmental protection in the oil and gas industry], 2012, I. 4, pp. 32-37 (in Russian).Шумилов И.С., Чурсова Л.В., Седова Л.С. Рабочие жидкости авиационных гидросистем, их свойства // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. - № 4. - С. 187-226. DOI: 10.7463/0414.0705577Shumilov I.S., Chursova L.V., Sedova L.S. Process fluids of aero-hydraulic systems and their properties. Nauka i obrazovanie MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education of the Bauman MSTU], 2014, I. 4, pp. 187-226. DOI: 10.7463/0414.0705577 (in Russian).Ярославцев А.Б., Никоненко В.В. Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение // Российские нанотехнологии. 2009. - Т. 4, - № 3-4. - С. 33-53.Yaroslavtsev A.B., Nikonenko V.V. Ion-exchange membrane materials: Properties, modification, and practical application. Rossiiskie nanotekhnologii, 2009, V. 4, I. 3-4, pp. 33-53. (English translation: Nanotechnologies in Russia, 2009, vol. 4, no. 3-4, pp. 137-159. DOI: 10.1134/S199507800903001X).Ланшин А.И., Палкин В.В., Федякин В.Н. Анализ тенденций развития двигателей для самолётов гражданской авиации // Двигатель. 2010. - № 6. - С. 2-6.Lanshin A.I., Palkin V.V., Fedyakin V.N. Analysis of development trends of engines for civil aircraft. Dvigatel´, 2010, I. 6, pp. 2-6 (in Russian).