השפעת תקנות שינויי האקלים על עיצוב מנוע הרכב ופיתוח

המונחים: Climate Change

תעשיית החלל כבר זמן רב נהג קריטי של קישוריות גלובלית וצמיחה כלכלית, אבל היא גם תורמת באופן משמעותי לפחמן דו חמצני ופליטות גזי החממה אחרים. במהלך העשור האחרון, גופים בינלאומיים וממשלות לאומיות הידקו מדיניות סביבתית ממוקדת תעופה.הארגון הבינלאומי לתעופה אזרחית (ICAO) ביסס את אפס הפחמן ו-Reduction Scheme עבור התעופה הבינלאומית (CORSIA) בשנת 2016, שמטרתו לשתק פליטות CO2 מטכנולוגיות התעופה של האיחוד האירופי, אשר מחייבות מטוסים, אשר , אשר , אשר , אשר , אשר יצרניות המטוסים הגדולות, אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , על ידי , אשר , אשר , על ידי , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , אשר , על ידי , על ידי , על ידי , על ידי אספקת אספקת גזיחות, אשר אספקת גזיחות, אשר אספקת פחמן אספקת פחמן אספקת גזיחות, אשר אספקת גזיחות

תוצאות על Jet Engine Design

לחץ רגולטורי עיצב מחדש כמעט כל היבט של ארכיטקטורת מנוע סילון. מעצבים עכשיו עדיפות יעילות דלק וצמצום פליטות כמו מגבלות ראשוניות, לעתים קרובות לצד מדדים מסורתיים כגון יחס דחף למשקל, עמידות, ועלויות תחזוקה.התתתת החלקים הבאים לבחון אזורים מרכזיים של טרנספורמציה.

חומרים מתקדמים ומשקל אור

כדי לשפר את צריכת הדלק הספציפית, מהנדסים פנו לחומרים קלים מתקדמים שיכולים לעמוד בטמפרטורות קיצוניות ומתחים. Ceramic matrix מtrics (CMCs) להחליף Superalloys מבוסס ניקל ברכיבים של חלקים כמו שחצני טורבינות ו-Vanes, המציעים ירידה במשקל 30% ומאפשרים טמפרטורות הפעלה גבוהות יותר שמשפרות יעילות תרמית (Tiium aluminide) משמש כעת ב-D2, בהשוואה ל-Rainide פחמן-Creic.

טכנולוגיה להורדת Emissions

בעירה נקייה יותר היא מרכזית לציות רגולטוריות.התעשייה עברה משוריינות עשירים קונבנציונליים, מהיר-קאט, צרבת רזה (RQL) לצרבת רזה מתקדמת, מערכות של בעירה ממולאת. Pratt & Whitney's TALON X (Technology for Advanced Low NOx) ו-CMS של International's Annular's Annmixing Swir (PS) בהשוואה ל-NOx-NOx-NOx (כלומר, למשל, למשל, לא), למשל, חומרים קריטיים, הם, כמו גם תקני דלק מתקדמים) ו-OC, כמו גם תקני אבטחה, כמו גם תקני אבטחה של מערכת בקרת דלק (OC) ו-NOx) ו-OCTM, אשר נמצאים ב-OC.

אדריכלות: Geared Turbofans and Beyond

דרישות רגולטוריות הניעו שינוי פרדיגמטי באדריכלות המנוע.הטורף המכוון, המודגם על ידי פראט ו Whitney's PW1000G סדרה, מטביע את המעריצים מהטורבינות בלחץ נמוך באמצעות תיבת הילוכים פלנטרית.זה מאפשר למעריצים לסובב במהירות איטית ויעילה יותר בזמן שהטורבינה מתקדמת יותר לתפקוד אווירודינמינלי.

חידושים מונעים על ידי תקנות

סטנדרטים סביבתיים מורכבים יותר העמיקו מחקר בטכנולוגיות שאינן מתקדמות לשיפורים מצטברים. יצרנים ומוסדות מחקר רודפים באופן פעיל פתרונות משבשים.

היברידית וחשמלית

מערכות הנעה חשמלית וחשמלית מפותחות עבור מטוסים אזוריים וקצרים כדי לחסל פליטות CO2 ישירות במהלך הטיסה. X-57 מקסוול של נאס"א ואליס e-plane מ Eviation הם דוגמאות מוקדמות. בעוד שמגבלות צפיפות האנרגיה הנוכחית של סוללות טווח, אדריכלות היברידית - שילוב טורבינות גז עם מנועים חשמליים - יכול להפחית את צריכת הדלק ב -30-40% על משימות קצרות יותר.

דלקים תעופה בר קיימא (SAFs)

דלקים תעופה בר קיימא - שמקורם בשמנים פסולת, פסולת מוצקה עירונית, שאריות חקלאיות, או מסונתז ממימן ירוק ותפס CO2 - פתרון טיפות-אין שיכול להפחית את פליטות מחזור החיים של CO2 עד 80% בהשוואה לדלק סילון קונבנציונלי.מנועי כיום מוסמך לפעול על עד 50% SAFs, יצרנים פועלים לקראת תאימות SAF.

שיפור יעילות המנוע באמצעות Aerodynamics ו- Thermodynamics

מעבר לחומרים ולאדריכלות, תקנות עודדו את הזיקוק הארודינמי והתרמודינמיקה.יחסי עקף גבוהים יותר (כיום עד 12:1 עבור מנועי מודרני) להגביר את היעילות הנטורצטיבית על ידי העברת יותר אוויר במהירות נמוכה יותר. דינמיקות נוזלים מתקדמות (CFD) מאפשרת להתאים את הלהבים הנדרשים לצורות של דלק מופחתת קצבאות וגיאומטריה דחוסה, טורבינותנות מאפשרות שיפור משמעותי יותר בטווח שבין 24%) בטמפרטורות קירור (Ric).

אתגרים ו-Outlook עתידיים

למרות החידושים האלה, הדרך לציות רגולטוריות היא מכוונת עם חומרים טכניים וכלכליים.עלויות פיתוח עבור תוכניות מנוע חדשות לרוץ מיליארדי דולרים, ואת זמני הסמכה לטווח של עשור או יותר. חומרים עתירי זמן גבוהה ו CMCs נשאר יקר לייצר, ולהגדיל את ייצור SAF כדי לעמוד בדרישה מסיבי השקעה הון - הנוכחי SAF עומד פחות מ 0.1% של צריכת דלק גלובלי, יתר על פני דלק מבטיח, וטכנולוגיות אחסון.

עם זאת, מומנטום רגולטורי ממשיך לחזק את ICAO's CORSIA עובר מעתיד לשלב חובה, ואת ה Fit של האיחוד האירופי עבור 55 חבילות מציע יעילות חריפה יותר CO2 ואיסור יעיל על מטוסים חדשים של דלק מאובנים רק על ידי 2035. יצרני מנועים מגיבים עם מפת דרכים אגרסיביות: רולס-רוס שואפת לפליטת אפס-אפס על ידי 2050 באמצעות שילוב של מימן, חום-חשמלי, שיפור חשמלי של 1% מנועים ומנועים מתקדמים יותר.

השילוב של תקנות שינויי האקלים לפיתוח מנוע סילון אינו רק תרגיל ציות; הוא זרז לשינוי טכנולוגי בסיסי.כפי שמדיניות הופכת מחמירה יותר, המגזר האווירי ימשיך לחדש, לנוע לעבר עתיד שבו מטוסים פולטים הרבה פחות CO2 ו- NOx למטר נוסעים.אבולוציה זו חיונית להשגת מטרות האקלים הגלובליות המפורטות בהסכם פריז ולהבטיח כי תעופה תוכל לגדול באופן סביר בעשורים הקרובים.

"מסגרת הרגולציה היא הנהג החזק ביותר עבור טכנולוגיית מנוע נקייה.ללאה, התמריצים לא היו מתאימים להצדיק את ההשקעה באדריכלות ובדלקים חדשים רדיקליים." ~ ד"ר אלן אפשטיין, סגן נשיא הטכנולוגיה והסביבה לשעבר ב- Pratt & WhitneyFLT 1

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]