Analysis of Nitrogen Oxide Emissions Generated by the F100-PW-229 Turbine Aircraft Engine, Performed Using the GasTurb Software

• Autorzy: Kozakiewicz Adam , Ludwiczak Aleksander

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.0333

Warianty tytułu

PL

Analiza emisji tlenków azotu z wykorzystaniem oprogramowania GasTurb dla lotniczego silnika turbinowego F100-PW-229

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses various aspects related to determining the composition of exhaust gases (i.e. nitrogen oxides) generated by a turbine aircraft engine. The paper highlights the problem of ozone depletion caused by toxic components of aircraft engine exhaust gases. The study is concerned with an engine used on the F-16 aircraft, i.e. F100-PW-229. GasTurb 12 software was used to calculate the engine’s operating parameters and to determine nitrogen oxides emission levels. The calculations were also performed analytically. The calculated thrust value was compared with data published in scientific articles (thrust of the engine). Characteristics of NOx emissions were obtained as a function of high-pressure rotor speed, temperature at the combustion chamber outlet, temperature downstream of the compressor, and engine thrust. The results obtained seem to correlate closely with data available in the literature.

PL

Artykuł przedstawia zagadnienia dotyczące określenia składu emisji gazów wylotowych - tlenków azotu, lotniczego silnika turbinowego. W artykule zwrócono uwagę na problem degradacji warstwy ozonowej powodowane przez toksyczne składniki spalin silników lotniczych Obiektem badań jest silnik samolotu F-16, a zatem F100-PW-229. Do obliczeń parametrów eksploatacyjnych silnika oraz do wyznaczenia emisji tlenków azotu wykorzystano oprogramowanie GasTurb 12. Obliczenia wykonano również analitycznie. Obliczoną wartość ciągu porównano z danymi opublikowanymi w artykułach naukowych, przy uwzględnieniu kryterium ciągu zespołu napędowego. Uzyskano charakterystyki dotyczące przebiegu NOx od prędkości obrotowej wirnika wysokiego ciśnienia, od temperatury na wyjściu z komory spalania, temperatury za sprężarką oraz w zależności od ciągu silnika. Uzyskane wyniki wykazały dużą zbieżność z danymi literaturowymi.

Słowa kluczowe

EN

aircraft turbine engine; combustion chamber; exhaust gases; emissions; nitrogen oxides

PL

lotniczy silnik turbinowy; komora spalania; emisja spalin; tlenki azotu

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 16, Nr 1 (59)
• Strony: 9 -- 20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozakiewicz Adam

• Military University of Technology Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1377-5046

autor

Ludwiczak Aleksander

• Military University of Technology Faculty of Mechatronics, Armament and Aerospace 2 Sylwestra Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Kozakiewicz, Adam, Aleksandra Ludwiczak, and Rafał Kieszek. 2023. “Application of Laboratory Tests in Numerical Analysis for Exhaust Emissions in Business Jet Engines”. Advances in Science and Technology - Research Journal 17 (4) : 21-35. DOI: 10.12913/22998624/167456.
• [2] Maciorowski, Damian, Aleksandra Ludwiczak, and Adam Kozakiewicz. 2023. „Hydrogen, the future of aviation”. Combustion Engines 197 (2) : 126-131. DOI: 10.19206/CE-178375.
• [3] Głowacki, Paweł, Stefan Szczeciński. 2011. „Turbinowy silnik odrzutowy jako źródło zagrożeń ekologicznych”. Prace Instytutu Lotnictwa 213 : 252-257.
• [4] Grewe, Volker, Katrin Dahlmann, Sigrun Matthes, and Wplfganag Steinbrecht. 2012. “Attributing ozone to NOx emissions: Implications for climate mitigation measures”. Atmospheric Environment 59 : 102-107. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2012.05.002.
• [5] https://www.prattwhitney.com/en/products/military-engines/f100 (access: 29.03.2024).
• [6] Prisacariu, Vasile, and Alexandru Ciubotariu. 2017. “Aspect regarding of the Pratt & Whitney F100 jet engine performances”. Scientific Research and Education in the Air Force 19 (1) : 187-194. DOI: 10.19062/2247- 3173.2017.19.1.20.
• [7] Dzierżanowski, Paweł, Jerzy Otyś, Stefan Szczeciński, Ryszard Wiatrek. 1972. Konstrukcja silników lotniczych. Projektowanie przejściowe i dyplomowe. Warszawa: Wydawnictwo Wojskowej Akademii Technicznej.
• [8] Lee, Aik Soon, Riti Singh, and S.D. Probert. 2009. Modelling of the Performance of a F100 PW229 Equivalent Engine under Sea-level Static Conditions. In Proceedings of the 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, USA, Denver, 2-5 August 2009. DOI: 10.2514/6.2009-5018.
• [9] Ahmed, Zara, Muhammad Umar Sohail, Asma Javed, and Raees Fida Swati. 2023. “Development of a Predictive Tool for the Parametric Analysis of a Turbofan Engine”. Appl. Sci. 13 (19) : 10761-1-17. DOI: 10.3390/app131910761.
• [10] Merkisz, Jerzy, Jarosław Markowski, Jacek Pielecha, Remigiusz Jasiński, Paweł Wirkowski, and Grzegorz Ślusarz. 2016. “Exhaust emissions evaluation for multi-role fighter aircraft operation”. Journal of Polish CIMEEAC 11 (1) : 117-130.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).