New technologies in combustion chambers of aircraft turbine engines

• Autorzy: Kozakiewicz Adam , Ludwiczak Aleksandra

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.6482

Warianty tytułu

PL

Nowe technologie w komorach spalania lotniczych silników turbinowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the projected emissions of combustion components over the next few years. The basic tasks that a modern combustion chamber must fulfill were defined. The process of hydrocarbon combustion in the theoretical and actual cases was analyzed. The assessment evaluates the effect of engine operating parameters such as rotational speed, thrust, temperature downstream the compressor and combustion on the formation of toxic combustion components. The paper also presents alternative fuels, i.a. sustainable aviation fuels - SAF. Alternative methods of powering aircraft engines, such as hydrogen or nuclear propulsion, were presented. An analysis on the latest combustion chamber design systems that allow to reduce the amount of exhaust gasses emitted into the atmosphere was conducted.

PL

W artykule przedstawiono przewidywane emisje składników spalania na przestrzeni najbliższych lat. Określono podstawowe zadania, jakie musi spełniać współczesna komora spalania. Przeanalizowano proces spalania węglowodorów w przypadku teoretycznym oraz rzeczywistym. Dokonano oceny wpływu parametrów eksploatacyjnych silnika, takich jak prędkość obrotowa, ciąg, temperatura za sprężarką i temperatura spalania, na powstawanie toksycznych składników spalania. Przedstawiono paliwa niekonwencjonalne, m.in. zrównoważone paliwa lotnicze – SAF. Zaprezentowano alternatywne metody zasilania silników lotniczych, jakimi są wodór czy napęd jądrowy. Dokonano analizy najnowszych układów konstrukcyjnych komór spalania, dzięki którym możliwe jest zmniejszenie ilości spalin emitowanych do atmosfery.

Słowa kluczowe

EN

combustion chamber; aircraft turbine engine; exhaust emissions

PL

komora spalania; lotniczy silnik turbinowy; emisja spalin

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 54, iss. 2
• Strony: 1--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Kozakiewicz Adam

• Military University of Technology (Wojskowa Akademia Techniczna), Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1607-5715

autor

Ludwiczak Aleksandra

• Military University of Technology (Wojskowa Akademia Techniczna), Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7785-3517

Bibliografia

• 1. W. Kotlarz, Turbinowe zespoły napędowe źródłem skażeń powietrza na lotniskach wojskowych. Dęblin: Polish Air Force Academy, 2003.
• 2. J. Merkisz, J. Markowski and J. Pielecha, “Emission tests of the F100-PW-229 turbine jet engine during pre-flight verification of the F-16 aircraft.” WIT Transactions on Ecology and The Environment, vol. 174, 2013. DOI 10.2495/AIR130191. Available www.witpress.com.
• 3. European Union Aviation Safety Agency, European Aviation Environmental Report 2022, EASA 2022, DOI: 10.2822/04357.
• 4. R. Łapucha, Komory spalania silników turbinowo-odrzutowych. Procesy, obliczenia, badania. Warszawa: Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, 2004.
• 5. A. Lefebrve, Gas Turbine Combustion: Alternative Fuels and Emissions. Taylor & Francis Inc, Third Edition, 2010.
• 6. P. Głowacki, Transport lotniczy, Zagrożenia ekologiczne oraz sposoby ich ograniczania. Warszawa: Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, 2013.
• 7. D. Siberhorn, “Climate Impact Reduction Potentials of Synthetic Kerosene and Green Hydrogen Powered Mid-Range Aircraft Concepts.” Appl. Sci. 2022, 12(12), 5950; DOI 10.3390/app12125950.
• 8. R. Petrescu, “Hydrogen for aircraft power and propulsion”. International Journal of Hydrogen Energy, 2020, No. 41, DOI 10.1016/j.ijhydene.2020.05.253.
• 9. D. Burningham, Nuclear Engine Air Power. Air Power Development Centre, 2020.
• 10. L. Yize, “Review of modern low emissions combustion technologies for aero gas turbine engines”. Progress in Aerospace Sciences, vol. 94, 2017. DOI 10.1016/j.paerosci.2017.08.001.
• 11. J. Fąfara, “Overview of low emission combustors of aircraft turbine drive units”. Combustion Engines, vol. 183, no. 04, 2020. DOI: 10.19206/CE-2020-407.
• 12. R. Thomson, “Hydrogen. A future fuel for aviation?”, Focus, Roland Berger, 2020 [Online]. Available: https://www.rolandberger.com/en/Insights/Publications/ Hydrogen-A-future-fuel-for-aviation.html [Accessed Sept. 26, 2023].
• 13. E. J. Adler, “Hydrogen-Powered Aircraft: Fundamental Concepts, Key Technologies and Environmental Impacts”, Progress in Aerospace Sciences, vol. 141, 2023. DOI: 10.1016/j.paerosci.2023.100922.
• 14. N. Marszałek, “The future of sustainable aviation fuels”. Combustion Engines, vol. 191, no. 04, 2022. DOI: 10.19206/CE-146696.
• 15. R. Thomson, Sustainable Aviation Fuels. The best solution to large sustainable aircraft? Roland Berger, 2020 [Online], Available: file:///C:/Users/magdalena.malczewska/Downloads/roland_berger_sustainable_avia tion_fuels.pdf [Accessed Apr. 16, 2024].
• 16. M. Orkisz, P. Wygonik, M. Kuźniar, M. Kalwara, “Comparative analysis of pollutants emission by classical and distributed propulsions applied on the AOS motor glider”, Combustion Engines, vol. 179, no. 04, 2019. DOI: 10.19206/CE2019-416.
• 17. S. Szczeciński et al, Lotnicze zespoły napędowe. Warszawa: WAT, 2016.
• 18. W. Balicki, P. Głowacki, S. Szczeciński and R. Chachurski, “AviationEnvironmental Threats”. Journal of KONES, vol. 21, no. 01, 2014. DOI: 10.5604/12314005.1134048.
• 19. A. Kumar, Engine emissions and its control. [Online] Availabe: https://www.slideshare.net/Appujnv/ic-42513901 [Accessed Sept. 26, 2023].
• 20. A. Malinowski, „Biopaliwa dla lotnictwa”. Czysta Energia, vol. 9, 2011 [Online]. Available: https://portalkomunalny.pl/plus/artykul/biopaliwa-dla-lotnictwa [Accessed Sept. 26, 2023].
• 21. Clean Skies for Tomorrow Sustainable Aviation Fuels as a Pathway to Net-Zero Aviation, INSIGHT REPORT, World Economic Forum, 2020 [Online]. Available: https://www3.weforum.org/docs/WEF_Clean_Skies_Tomorrow_SAF_Analytics_2 020.pdf [Accessed Sept. 26, 2023].
• 22. Ł. Czajkowski, Źródła energii i napędy hybrydowe w transporcie, Warszawa: Biblioteka Naukowa Instytutu Lotnictwa, 2004.
• 23. A. Kołodziejska, A. Kozakiewicz, K. Sibilski, “Jądrowy napęd statków powietrznych – idea, której czas nigdy nie powróci?”. Mechanika w Lotnictwie ML-XX 2022, Warszawa 2023. DOI: 10.15632/ML2022/185-201.
• 24. D. Bahr, “Technology for the Design of High Temperature Rise Combustor”. J. Propulsion, vol. 03, no. 02, 1987. DOI: 10.2514/3.22971.