Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» разработали пилотный стенд для тестирования перспективных и традиционных авиационных топлив на малых копиях газотурбинных двигателей гражданской авиации. Он позволяет комплексно проанализировать, как топливо влияет на рабочие характеристики двигателя в разных режимах его работы. Аналогов такого комбинированного стенда в России нет. Сейчас на нем прошли пусконаладочные работы и проводятся первые эксперименты.
Лабораторный стенд состоит из двух газотурбинных двигателей различной тяговой силы, способных перевозить грузы весом до 18 и 25 килограмм. На основных элементах стенда установлены сенсоры для измерения температуры, давления, расхода жидкости, тяговой силы, концентрации антропогенных выбросов, интенсивности шума и вибрации. Все эти характеристики выводятся на мнемосхему в режиме реального времени и позволяют в динамике оценить их изменения при работе на разном топливе с учетом смены режима эксплуатации.
«Направление применения авиационных двигателей для тестирования жидких топлив для Томского политеха новое. До этого подобных установок в вузе не было. Это сложная и ответственная задача по разработке подобных стендов. Над ней работает коллектив исследователей из студентов, магистрантов, аспирантов, молодых ученых ТПУ, а также опытные специалисты из Центрального института авиационного моторостроения и Самарского университета. Сейчас стенд введен в эксплуатацию, проведены первые испытания с традиционным топливом — керосином ТС-1. Параллельно вместе с научной группой отделения химической инженерии ТПУ, под руководством профессора Елены Ивашкиной, мы приступили к разработке экологичных синтетических авиационных жидких (SAF) топлив. Планируем на наших стендах тестировать новые топлива в разных режимах работы установок», — отмечает руководитель проекта, заведующий лабораторией тепломассопереноса ТПУ Павел Стрижак.
По словам ученых, на стенде можно проводить испытания топлив, которые предварительно протестированы по физико-химическим свойствам и соответствуют стандартам и нормативам, предъявляемым к реактивным топливам, получаемым как в результате современной глубокой переработки нефти, так и из остатков и отходов экономики замкнутого цикла (животные жиры, использованные кулинарные жиры, растительные масла, микроводоросли и другое).
«Кроме физико-химических свойств топлива важными являются эксплуатационные свойства, которые должны соответствовать требованиям программы испытаний. Наша новая установка с малоразмерными газотурбинными двигателями позволяет решать задачу по анализу таких свойств и проводить сравнительные комплексные испытания топлив по характеристикам их горения. В этом мы видим для себя дополнительную точку роста — разработать соответствующие стандарты Томского политехнического университета по тестированию разного вида топлив. Это позволит вузу стать одной из немногих площадок в стране по предоставлению таких услуг», — говорит ответственный исполнитель проекта, инженер-исследователь лаборатории тепломассопереноса ТПУ Дмитрий Антонов.
В планах у ученых проводить испытания топлив в разных режимах работы двигательных установок, чтобы найти наиболее рациональные топливные композиции и условия их сжигания. В перспективе планируется разработать цифровые двойники двигательных установок для работы с новыми видами топлив, синтезируемыми в различных организациях страны.
«В ТПУ есть все условия для создания уникальной базы данных с характеристиками процессов хранения, транспорта, распыления, испарения, зажигания и горения топлив разного компонентного состава. За счет применения нейросети мы будем генерировать рекомендации по выбору компонентного состава топлив, технологий синтеза последних, а также режимов использования для достижения повышенных экологических, экономических, энергетических и эксплуатационных характеристик», — отмечает Павел Стрижак.
Источник информации и фото: пресс-служба Томского политехнического университета
