Λειτουργία Κινητήρων Turbofan Πολιτικών Αεροσκαφών με Καύσιμα από Ανανεώσιμες Πηγές: Υδρογόνο, Βιοκαύσιμα

Κοράκης, Χαρίλαος; Korakis, Charilaos

dc.contributor.author	Κοράκης, Χαρίλαος	el
dc.contributor.author	Korakis, Charilaos	en
dc.date.accessioned	2022-04-11T06:52:51Z
dc.date.available	2022-04-11T06:52:51Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55042
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22740
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Αεροπορικοί Κινητήρες	el
dc.subject	Βιοκαύσιμα	el
dc.subject	Υδρογόνο	el
dc.subject	Αεροσκάφη Υδρογόνου	el
dc.subject	Ανανεώσιμες Πηγές & Πολιτική Αεροπορία	el
dc.subject	Biofuels	en
dc.subject	Hydrogen	en
dc.subject	Hydrogen-fuelled Aircrafts	en
dc.subject	Aircraft Engines	en
dc.subject	Renewable Sources & Civil Aviation	en
dc.title	Λειτουργία Κινητήρων Turbofan Πολιτικών Αεροσκαφών με Καύσιμα από Ανανεώσιμες Πηγές: Υδρογόνο, Βιοκαύσιμα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική Ρευστών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-27
heal.abstract	Στόχος της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης των εναλλακτικών καυσίμων στη λειτουργία αεροπορικού κινητήρα μεγάλου λόγου παράκαμψης, που χρησιμοποιείται στην πολιτική αεροπορία. Τα καύσιμα που μελετώνται είναι τα βιοκαύσιμα και το υδρογόνο, με το δεύτερο να συγκεντρώνει το μεγαλύτερο μέρος της ερευνητικής δουλειάς και προσοχής. Αρχικά, παρατίθεται το θεωρητικό υπόβαθρο γύρω από την προσπάθεια για καθιέρωση των παραπάνω τύπων καυσίμου ως καύσιμο αεροπορίας. Με αυτό τον τρόπο ο αναγνώστης εισάγεται στο θέμα που πρόκειται να μελετηθεί στη συνέχεια της τεχνικής έκθεσης και δημιουργούνται οι βάσεις για την κατανόηση του αντικειμένου μελέτης. Έπειτα, ακολουθεί ένα μεγάλο κεφάλαιο στο οποίο εξετάζεται η επίδραση του υδρογόνου στη λειτουργία δύο σύγχρονων αεροπορικών κινητήρων πολιτικής χρήσης, τον CFM LEAP-1A26 και τον PW1127G. Η μοντελοποίηση των κινητήρων και οι διάφορες συνθήκες που μελετώνται έχουν γίνει με τη χρήση του εμπορικού λογισμικού GasTurb 13. Επίσης, αντίστοιχη δουλειά γίνεται και για το κομμάτι των βιοκαυσίμων, όμως σε πολύ μικρότερη κλίμακα. Ο λόγος είναι ότι η επίδρασή τους στη λειτουργία του κινητήρα δεν είναι τόσο σημαντική όσο αυτή του υδρογόνου, ούτε απαιτούνται νέες δομές αεροσκαφών, κάτι το οποίο απαιτείται για την αποθήκευση του τελευταίου. Έχοντας ολοκληρώσει το κομμάτι των αλλαγών που επιφέρουν τα εναλλακτικά καύσιμα που προαναφέρθηκαν σε διάφορα μεγέθη του κινητήρα, γίνεται προσπάθεια μοντελοποίησης ενός αεροσκάφους A320neo, για χρήση του υδρογόνου. Χρησιμοποιούνται βασικές σχέσεις διαστασιολόγησης αεροσκάφους έτσι ώστε να προσεγγιστεί όσο πιο καλύτερα γίνεται ένα αεροσκάφος υδρογόνου. Οι αλλαγές που επιφέρει ο μεγάλος όγκος υδρογόνου που απαιτείται για την ομαλή διεκπεραίωση μίας πτήσης έχουν ενδιαφέρον και επηρεάζουν τόσο το δομικό όσο και το αεροδυναμικό μέρος του αεροσκάφους. Στο αμέσως επόμενο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση της αποστολής Αθήνα-Βερολίνου με το αεροσκάφος υδρογόνου που έχει μοντελοποιηθεί, κάνοντας χρήση του λογισμικού CAMACM. Σκοπός της ανάλυσης αυτής είναι η σύγκριση των διαφορών στη μάζα καυσίμου για καύσιμο το υδρογόνο από την αντίστοιχη για το συμβατικό Jet-A1 που έχουν υπολογιστεί στο προηγούμενο κεφάλαιο με αυτές που προκύπτουν από ένα εμπορικό λογισμικό και να πιστοποιηθεί η εγκυρότητά τους. Στην τελευταία ερευνητική ενότητα της εργασίας γίνεται μία οικονομοτεχνική μελέτη της χρήσης του υδρογόνου ως καύσιμο αεροπορίας και συγκρίνεται με τις αντίστοιχες τιμές του Jet-A1, όπως αυτές διαμορφώνονται λαμβάνοντας υπόψιν και το κόστος δικαιωμάτων των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται από την καύση του. Επίσης, αναφέρονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις που επιφέρει η χρήση των δύο καυσίμων και γίνεται προσπάθεια προσδιορισμού της ποσότητας των βασικών ρυπογόνων ενώσεων που προκύπτουν από την καύση του καθενός.	el
heal.abstract	Aim of this thesis report is to investigate the effect of alternative fuels on the operation of a high-bypass aircraft engine used in civil aviation. The fuels studied are biofuels and hydrogen, with the latter gathering most of the research work and attention. First, the theoretical background around the effort to establish the above types of fuel as aviation fuel is presented. In this way the reader is introduced to the topic to be studied in the main body of the technical report and the bases for the understanding of the object of study are created. Next, a large chapter examines the effect of hydrogen on the operation of two modern civil aviation engines, CFM LEAP-1A26 and PW1127G. The modeling of the engines and the various conditions studied have been done with the use of the commercial software GasTurb 13. Also, a similar work is done for the part of biofuels, but on a much smaller scale. The reason is that their effect on engine operation is not as significant as that of hydrogen, nor are new aircraft structures required, which is required to store the last one. Having completed the part of the changes brought about by the alternative fuels mentioned above in various engine quantities, an attempt is made to model an A320neo aircraft, for the use of hydrogen. Basic aircraft dimensioning relations are used to approach a hydrogen aircraft as best as possible. The changes brought about by the large volume of hydrogen required for the safe mission of a flight are of interest and affect both the structural and the aerodynamic part of the aircraft. The next chapter analyzes the Athens-Berlin mission with the hydrogen aircraft that has been modeled, using the CAMACM software. The purpose of this analysis is to compare the differences in the fuel mass when hydrogen is the aviation fuel from the corresponding for the conventional Jet-A1 calculated in the previous chapter with those resulting from a commercial software and to certify their validity. In the last research section of the work, an economic-technical study of the use of hydrogen as an aviation fuel is made and compared with the corresponding values of the Jet-A1, as they are formed taking into account the cost that is related with the rights of the carbon dioxide emissions produced by its combustion. Also, the environmental effects of the use of the two fuels are reported and an attempt is made to determine the amount of the basic pollutants that result from the combustion of each fuel type.	en
heal.advisorName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Μαθιουδάκης, Κωνσταντίνος
heal.committeeMemberName	Αρετάκης, Νικόλαος
heal.committeeMemberName	Γιαννάκογλου, Κυριάκος
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	108 σ.
heal.fullTextAvailability	false