Cuantificación de los Intercambios de Diseño Ambiental para un Motor Turbofan de Última Generación
Autores: Thoma, Evangelia Maria; Grönstedt, Tomas; Zhao, Xin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Cuantificación de los Intercambios de Diseño Ambiental para un Motor Turbofan de Última Generación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Aeronaves
Tecnología de motores
Eficiencia de combustible
Emisiones
Reducción de ruido
Contaminación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología de aeronaves y motores ha evolucionado continuamente desde su introducción y se han realizado mejoras significativas en la eficiencia del combustible, las emisiones y la reducción del ruido. Uno de los principales problemas que enfrenta hoy la industria de la aviación es la contaminación alrededor de los aeropuertos, que afecta tanto la salud humana como el clima. Aunque las emisiones de ruido no tienen un impacto directo en el clima, las variaciones en los procedimientos de salida y llegada influyen tanto en las emisiones de CO como en las de no CO. Además, las decisiones de diseño tomadas para reducir el ruido podrían aumentar las emisiones de CO y viceversa. Por lo tanto, se requiere un modelado multidisciplinario para evaluar estas interdependencias en nuevas aeronaves y procedimientos de vuelo. Un aspecto particular que ha recibido poca atención es la cuantificación del grado en que las decisiones de diseño tempranas influyen en el intercambio de CO, NOx y ruido. En este estudio, se optimiza un motor turbofan de clase de empuje de pasillo único para lograr el mínimo SFC instalado (Consumo Específico de Combustible). La métrica de SFC instalado incluye el efecto de la resistencia del carenado del motor y el peso del motor. Luego se estudian ciclos cercanos a lo óptimo para establecer cómo la variación en los parámetros del ciclo del motor se intercambia con la certificación de ruido y las emisiones de LTO (Despegue y Aterrizaje). Se demuestra que alrededor del óptimo se permite una variación relativamente grande en los parámetros del ciclo con solo un efecto modesto en la métrica de SFC instalado. Esta libertad en la elección de los parámetros del ciclo permite al diseñador intercambiar ruido y emisiones. Alrededor del punto óptimo de un sistema de propulsión de clase de empuje de pasillo único de última generación, se podría lograr una reducción de 1.7 dB en el ruido acumulado y una reducción del 12% en EINOx con una penalización del 0.5% en SFC instalado.
Descripción
La tecnología de aeronaves y motores ha evolucionado continuamente desde su introducción y se han realizado mejoras significativas en la eficiencia del combustible, las emisiones y la reducción del ruido. Uno de los principales problemas que enfrenta hoy la industria de la aviación es la contaminación alrededor de los aeropuertos, que afecta tanto la salud humana como el clima. Aunque las emisiones de ruido no tienen un impacto directo en el clima, las variaciones en los procedimientos de salida y llegada influyen tanto en las emisiones de CO como en las de no CO. Además, las decisiones de diseño tomadas para reducir el ruido podrían aumentar las emisiones de CO y viceversa. Por lo tanto, se requiere un modelado multidisciplinario para evaluar estas interdependencias en nuevas aeronaves y procedimientos de vuelo. Un aspecto particular que ha recibido poca atención es la cuantificación del grado en que las decisiones de diseño tempranas influyen en el intercambio de CO, NOx y ruido. En este estudio, se optimiza un motor turbofan de clase de empuje de pasillo único para lograr el mínimo SFC instalado (Consumo Específico de Combustible). La métrica de SFC instalado incluye el efecto de la resistencia del carenado del motor y el peso del motor. Luego se estudian ciclos cercanos a lo óptimo para establecer cómo la variación en los parámetros del ciclo del motor se intercambia con la certificación de ruido y las emisiones de LTO (Despegue y Aterrizaje). Se demuestra que alrededor del óptimo se permite una variación relativamente grande en los parámetros del ciclo con solo un efecto modesto en la métrica de SFC instalado. Esta libertad en la elección de los parámetros del ciclo permite al diseñador intercambiar ruido y emisiones. Alrededor del punto óptimo de un sistema de propulsión de clase de empuje de pasillo único de última generación, se podría lograr una reducción de 1.7 dB en el ruido acumulado y una reducción del 12% en EINOx con una penalización del 0.5% en SFC instalado.