مکانیک هوافضا

مکانیک هوافضا

بررسی تاثیر نسبت کنار گذر و فشار فن بر مولفه های عملکرد یک موتور توربوفن در وضعیتهای پروازی کروز و نزول

نوع مقاله : گرایش پیشرانش و انتقال حرارت

نویسنده
پژوهشگر ،دانشگاه شهید ستاری،تهران ، ایران
چکیده
بهینه‌سازی عملکرد موتورهای توربوفن در فازهای مختلف پروازی، به دلیل تأثیر مستقیم بر هزینه‌های عملیاتی و پایداری پیشرانش، از چالش‌های اساسی در طراحی موتورهای هوایی است. مسئله اصلی این پژوهش، تحلیل تطبیقی اثر پارامترهای طراحی شامل نسبت کنارگذر و نسبت فشار فن بر شاخص‌های عملکردی موتور در دو رژیم پروازی متفاوت کروز و نزول است. نوآوری تحقیق حاضر در ارزیابی هم‌زمان رفتار ترمودینامیکی موتور در این دوفاز و شناسایی چگونگی تغییر حساسیت مؤلفه‌های مصرف سوخت ویژه، رانش و بازده تحت‌تأثیر انتخاب‌های طراحی است. بدین منظور، با توسعه یک مدل ترمودینامیکی در محیط نرم‌افزار متلب، پارامترهایی نظیر رانش، مصرف سوخت ویژه و بازده‌های حرارتی، پیش‌رانش و کل موتور شبیه‌سازی گردید. نتایج نشان می‌دهد که افزایش نسبت کنارگذر به میزان قابل‌توجهی اختلاف عملکردی بین فازهای کروز و نزول را تعدیل می‌کند؛ به‌طوری‌که اختلاف بازده پیش‌رانش در این دوفاز از ۸٪ در حالت توربوجت به ۴٪ در نسبت کنارگذر ۸ کاهش می‌یابد. همچنین، با افزایش نسبت کنارگذر، شدت کاهش مصرف سوخت در وضعیت نزول نسبت به کروز فزونی‌یافته و این اختلاف در نسبت کنارگذر ۸ به ۳.۱۵٪ می‌رسد. این یافته‌ها بر اهمیت لحاظ نمودن مشخصات فاز نزول در بهینه‌سازی موتورهای با نسبت کنارگذر بالا تأکید دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation of the impact of bypass ratio and fan pressure ratio on the performance components of a turbofan engine in cruise and descent flight conditions

نویسنده English

amir mahdavi
Shahid Sattari University of Aeronautical Sciences and Technology
چکیده English

Optimizing the performance of turbofan engines across various flight phases is a fundamental challenge in aerospace propulsion design, primarily due to its direct impact on operational costs and propulsion stability. This study presents a comparative analysis of the effects of key design parameters, including bypass ratio (BPR) and fan pressure ratio (FPR), on engine performance indicators during two distinct flight regimes: cruise and descent. The primary innovation of this research lies in the simultaneous evaluation of the engine's thermodynamic behavior in these two phases, identifying how the sensitivity of thrust components and efficiency metrics shifts in response to design choices. To this end, a thermodynamic model was developed in MATLAB to simulate parameters such as thrust, thrust-specific fuel consumption (TSFC), and thermal, propulsive, and overall efficiencies. The results indicate that increasing the bypass ratio significantly mitigates the performance disparity between cruise and descent phases. Specifically, the propulsive efficiency gap between these two phases decreases from 8% in a pure turbojet configuration to 4% at a bypass ratio of 8. Furthermore, as the bypass ratio increases, the rate of fuel consumption reduction in the descent phase becomes more pronounced compared to the cruise phase, reaching a difference of 3.15% at a BPR of 8. These findings underscore the critical importance of integrating descent-phase characteristics into the optimization process of high-bypass-ratio engines.

کلیدواژه‌ها English

Bypass ratio
fan pressure ratio
turbofan engine
performance
flight condition
cruise
descent

  • تاریخ دریافت 16 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 03 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 28 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 01 مرداد 1405