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%.
гражданская авиация, авиационный двигатель, гибридная силовая установка, топливная эффективность, альтернативное топливо, экологические требования.
1. Введение
В 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].
1. Деловой Авиационный портал. Режим доступа: http://www.ato.ru/content/ (дата обращения 11.03.2015).
2. 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).
3. Нынешние и будущие тенденции в области авиационного шума и эмиссии авиационных двигателей. Рабочий документ A37-WP/26. — Монреаль: ИКАО, 2010. — 10 с.
4. 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).
5. Семейство перспективных двигателей ПД-14// ОАО «Авиадвигатель»: сайт. Режим доступа: http://www.avid.ru/pd14/ (дата обращения 11.03.2015).
6. 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.
7. 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.
8. Халецкий Ю.Д. ИКАО: новый стандарт на шум самолетов гражданской авиации // Двигатель. 2014. — № 2. — С. 8–11.
9. Авиация и альтернативные виды авиационного топлива. Рабочий документ A37-WP/23. — Монреаль: ИКАО, 2010. — 5 с.
10. 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.
11. 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: 10.7463/1212.0511469
12. 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.
13. 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: 10.7463/0414.0705577
14. Ярославцев А.Б., Никоненко В.В. Ионообменные мембранные материалы: свойства, модификация и практическое применение // Российские нанотехнологии. 2009. — Т. 4, — № 3–4. — С. 33–53.
15. Ланшин А.И., Палкин В.В., Федякин В.Н. Анализ тенденций развития двигателей для самолётов гражданской авиации // Двигатель. 2010. — № 6. — С. 2–6.
