Expandiendo las capacidades de rendimiento conocidas del motor turbofan con engranaje cuando es alimentado por GNL y metanol
Autores: Villette, Sergios; Alexiou, Alexios; Aretakis, Nikolaos; Mathioudakis, Konstantinos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Expandiendo las capacidades de rendimiento conocidas del motor turbofan con engranaje cuando es alimentado por GNL y metanol
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Demanda de aviación
Combustibles de aviación sostenibles
Gas Natural Licuado (GNL)
Metanol
Emisiones de gases de efecto invernadero
Temperatura de post-combustión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
A medida que aumenta la demanda de aviación, el consumo de combustible de aviación fósil sigue el mismo patrón, lo que incrementa el enfoque en los combustibles de aviación sostenibles para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de las aeronaves. Si bien las tecnologías avanzadas y las operaciones optimizadas juegan un papel, los combustibles alternativos, especialmente las opciones no drop-in como el Gas Natural Licuado (GNL) y el metanol, ofrecen un potencial prometedor para reducciones significativas de emisiones si se utilizan en los motores aéreos actuales. El GNL, un candidato para reemplazar a corto plazo el combustible de aviación fósil y el metanol, aunque es una opción menos convencional en la aviación, presenta ventajas. Ambos combustibles muestran la capacidad de generar la misma salida de empuje al mismo tiempo que logran temperaturas de post-combustión más bajas, mejorando así la vida útil de los componentes y reduciendo las emisiones. Inversamente, solicitar una temperatura de post-combustión igual a la operación base de queroseno del motor puede producir una mayor salida de empuje, un resultado muy necesario para combustibles con baja densidad de energía volumétrica, lo que causa una mayor demanda de empuje en el despegue principalmente debido a sus mayores requisitos de tanque. Este estudio utiliza modelos de motor 0-D avanzados acoplados con modelos de quemador 1-D de química detallada y herramientas de análisis de misión para evaluar las tendencias mencionadas del GNL y el metanol utilizados para alimentar un motor turbofan con engranaje actual. El objetivo de este trabajo es proporcionar información sobre las ventajas, las limitaciones y la viabilidad general de los combustibles en cuestión como combustibles de aviación menos contaminantes, abordando tanto el impacto ambiental como la viabilidad operativa en futuras aplicaciones de aviación. Según los hallazgos de este artículo, en comparación con el Jet-A, el GNL puede reducir la temperatura de post-combustión en un promedio del 1% o aumentar el empuje neto en un 3% mientras reduce las emisiones en un 20%, 46% y 39%, respectivamente. Por el contrario, el metanol es capaz de disminuir la temperatura de post-combustión en un 3% o mejorar la salida de empuje en un 10% mientras también reduce las emisiones en un promedio del 6%, 60% y 38%, respectivamente.
Descripción
A medida que aumenta la demanda de aviación, el consumo de combustible de aviación fósil sigue el mismo patrón, lo que incrementa el enfoque en los combustibles de aviación sostenibles para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de las aeronaves. Si bien las tecnologías avanzadas y las operaciones optimizadas juegan un papel, los combustibles alternativos, especialmente las opciones no drop-in como el Gas Natural Licuado (GNL) y el metanol, ofrecen un potencial prometedor para reducciones significativas de emisiones si se utilizan en los motores aéreos actuales. El GNL, un candidato para reemplazar a corto plazo el combustible de aviación fósil y el metanol, aunque es una opción menos convencional en la aviación, presenta ventajas. Ambos combustibles muestran la capacidad de generar la misma salida de empuje al mismo tiempo que logran temperaturas de post-combustión más bajas, mejorando así la vida útil de los componentes y reduciendo las emisiones. Inversamente, solicitar una temperatura de post-combustión igual a la operación base de queroseno del motor puede producir una mayor salida de empuje, un resultado muy necesario para combustibles con baja densidad de energía volumétrica, lo que causa una mayor demanda de empuje en el despegue principalmente debido a sus mayores requisitos de tanque. Este estudio utiliza modelos de motor 0-D avanzados acoplados con modelos de quemador 1-D de química detallada y herramientas de análisis de misión para evaluar las tendencias mencionadas del GNL y el metanol utilizados para alimentar un motor turbofan con engranaje actual. El objetivo de este trabajo es proporcionar información sobre las ventajas, las limitaciones y la viabilidad general de los combustibles en cuestión como combustibles de aviación menos contaminantes, abordando tanto el impacto ambiental como la viabilidad operativa en futuras aplicaciones de aviación. Según los hallazgos de este artículo, en comparación con el Jet-A, el GNL puede reducir la temperatura de post-combustión en un promedio del 1% o aumentar el empuje neto en un 3% mientras reduce las emisiones en un 20%, 46% y 39%, respectivamente. Por el contrario, el metanol es capaz de disminuir la temperatura de post-combustión en un 3% o mejorar la salida de empuje en un 10% mientras también reduce las emisiones en un promedio del 6%, 60% y 38%, respectivamente.