Evaluación de una configuración de aeronave turboeléctrica con propulsión trasera utilizando la ingestión de capa límite
Autores: Schnell, Rainer; Zhao, Xin; Rallis, Efthymios; Kavvalos, Mavroudis; Sahoo, Smruti; Schnoes, Markus; Kyprianidis, Konstantinos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Evaluación de una configuración de aeronave turboeléctrica con propulsión trasera utilizando la ingestión de capa límite
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sistema de propulsión turboeléctrica
Configuración de aeronaves
Motores turbofan con engranaje de aumento
Propulsor trasero impulsado eléctricamente
Evaluación del rendimiento
Método de curvatura de flujo.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se analizó un sistema de propulsión turboeléctrico y se evaluó su rendimiento. La aeronave considerada aquí era una configuración de pasillo único y alcance medio con una capacidad de 150 pasajeros. El concepto de propulsión comprendía dos motores turbofan con engranaje de refuerzo montados bajo las alas. Estos motores principales eran apoyados por un propulsor trasero impulsado eléctricamente que contribuía a la generación de empuje y aprovechaba la ingestión de la capa límite del fuselaje para niveles potencialmente más altos de eficiencia propulsiva y permitía una mejor operación de los motores principales. La evaluación del rendimiento realizada en el contexto de este artículo involucró diferentes niveles: Primero, basado en la aeronave de referencia y la descripción detallada de sus principales componentes, se estableció el modelo de rendimiento del motor para ambos motores principales, así como para el propulsor trasero impulsado eléctricamente. La metodología, tal como se introdujo, ya se había aplicado en el contexto de la propulsión híbrido-eléctrica y permitió el dimensionamiento de la aeronave mencionada, así como la posterior síntesis multi-punto de la turbina de gas (simulación). Se consideró una arquitectura de turbofan con engranaje con suposiciones tecnológicas de 2035 para la configuración del motor principal. El presente estudio comparativo se centró en el diseño y análisis de rendimiento del propulsor trasero y cómo afectaba el rendimiento de los motores principales, debido a la generación de energía eléctrica. Para permitir una descripción más precisa del rendimiento de este módulo en particular, se utilizó el método de curvatura de línea de corriente mejorado con una base de datos de perfiles subyacente y preoptimizada para diseñar un propulsor adaptado a los requisitos del propulsor trasero derivados de la síntesis del ciclo y la especificación general de la aeronave; se pudo aprovechar la experiencia de diseño existente para propulsores novedosos y altamente integrados. Las características de rendimiento resultantes del método de curvatura de línea de corriente se retroalimentaron al modelo de rendimiento del motor en un enfoque estrechamente acoplado para tener una descripción más precisa del comportamiento del módulo. Este acoplamiento directo permitió estudios de sensibilidad mejorados, monitoreando diferentes parámetros de alto nivel, como la división de empuje/potencia entre los motores principales y el propulsor trasero. Como resultado, se lograron diferentes especificaciones de propulsores y diseños de ventiladores con características de rendimiento óptimas, que a su vez afectaron el rendimiento de todos los subsistemas considerados.
Descripción
En este artículo, se analizó un sistema de propulsión turboeléctrico y se evaluó su rendimiento. La aeronave considerada aquí era una configuración de pasillo único y alcance medio con una capacidad de 150 pasajeros. El concepto de propulsión comprendía dos motores turbofan con engranaje de refuerzo montados bajo las alas. Estos motores principales eran apoyados por un propulsor trasero impulsado eléctricamente que contribuía a la generación de empuje y aprovechaba la ingestión de la capa límite del fuselaje para niveles potencialmente más altos de eficiencia propulsiva y permitía una mejor operación de los motores principales. La evaluación del rendimiento realizada en el contexto de este artículo involucró diferentes niveles: Primero, basado en la aeronave de referencia y la descripción detallada de sus principales componentes, se estableció el modelo de rendimiento del motor para ambos motores principales, así como para el propulsor trasero impulsado eléctricamente. La metodología, tal como se introdujo, ya se había aplicado en el contexto de la propulsión híbrido-eléctrica y permitió el dimensionamiento de la aeronave mencionada, así como la posterior síntesis multi-punto de la turbina de gas (simulación). Se consideró una arquitectura de turbofan con engranaje con suposiciones tecnológicas de 2035 para la configuración del motor principal. El presente estudio comparativo se centró en el diseño y análisis de rendimiento del propulsor trasero y cómo afectaba el rendimiento de los motores principales, debido a la generación de energía eléctrica. Para permitir una descripción más precisa del rendimiento de este módulo en particular, se utilizó el método de curvatura de línea de corriente mejorado con una base de datos de perfiles subyacente y preoptimizada para diseñar un propulsor adaptado a los requisitos del propulsor trasero derivados de la síntesis del ciclo y la especificación general de la aeronave; se pudo aprovechar la experiencia de diseño existente para propulsores novedosos y altamente integrados. Las características de rendimiento resultantes del método de curvatura de línea de corriente se retroalimentaron al modelo de rendimiento del motor en un enfoque estrechamente acoplado para tener una descripción más precisa del comportamiento del módulo. Este acoplamiento directo permitió estudios de sensibilidad mejorados, monitoreando diferentes parámetros de alto nivel, como la división de empuje/potencia entre los motores principales y el propulsor trasero. Como resultado, se lograron diferentes especificaciones de propulsores y diseños de ventiladores con características de rendimiento óptimas, que a su vez afectaron el rendimiento de todos los subsistemas considerados.