25948

سايزينگ سيستم جلوبرندگي هيبريد الكتريكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - طراحي كاربردي

1397

1400/07/11

مرتضي منتظري

مهندسي مكانيك

در ساليان اخير به دليل افزايش اقبال عمومي به مسافرت‌هاي هوايي، صنعت حمل و نقل هوايي و استفاده از هواپيماهاي مسافربري رشد چشمگيري داشته است و به دنبال آن مصرف سوخت‌هاي فسيلي و توليد گازهاي گلخانه‌اي در اين صنعت رو به افزايش رفته است. يكي از راهكارهاي كاهش مصرف سوخت و توليد آلاينده‌ها، تركيب دو منبع سوخت فسيلي و الكتريكي براي تأمين انرژي هواپيماهاي تجاري همانند خودروهاست. بنابراين هدف اين پايان‌نامه، امكان هيبريد سازي هواپيماهاي مسافربري كنوني و بررسي ميزان تغييرات مصرف سوخت و انرژي هواپيماي هيبريد الكتريكي نسبت به هواپيماي معمولي است. در اين پايان‌نامه سيستم پيشران هيبريد الكتريكي با پيكربندي موازي در نظر گرفته شده است. در ابتدا هواپيماي مسافربري براي يك مأموريت 1500 كيلومتري اندازه شده و سپس با توجه به شرايط و فرضيات اتخاذ شده، 7 هواپيما با اندازه‌ي موتور توربوفن و سيستم الكتريكي متفاوت بنابر اهداف مورد نظر سايزينگ شده است. نهايتاً پارامترهايي نظير مصرف سوخت، راندمان كل و توليد گازهاي گلخانه‌اي هواپيماهاي هيبريد الكتريكي بدست آمده و با هواپيماي مرجع و يكديگر مقايسه شده است. طبق نتايج بدست آمده، بيشترين كاهش مصرف سوخت براي هواپيماي هيبريد الكتريكي با سوخت بهينه برابر 20.6%، و با احتساب سوخت معادل براي انرژي باتري برابر 18.9%، بيشترين كاهش توليد آلاينده‌ها و كاهش انرژي مورد نياز براي هواپيما هيبريد الكتريكي با حداقل اندازه‌ي سيستم الكتريكي به ترتيب برابر 43.8% و 30.4% و حداكثر راندمان كل نيز براي هواپيماي هيبريد الكتريكي با حداكثر اندازه‌ي سيستم الكتريكي و برابر 26.8% بدست آمده است. همانطور كه بيان شد، هر يك از هواپيماهاي هيبريد الكتريكي سبب بيشترين كاهش در يك پارامتر خاص مي‌شود و هيبريد الكتريكي بهينه از منظر سوخت و انرژي و آلاينده وجود نخواهد داشت. همچنين سيستم پيشرانه‌ي هيبريد الكتريكي با توجه به دماي متفاوت محيط سايز شده كه كاهش مصرف سوخت آن حدود 14.7% محاسبه شده است.

1400/11/03

Sizing of Hybrid Electric Propulsion System

10/3/2022 12:00:00 AM

In recent years, due to the increasing popularity of air travel, the aviation industry and the use of commercial aircraft have grown significantly. Subsequently, the consumption of fossil fuels and greenhouse emissions increased. One way to reduce fuel consumption and emissions is to combine fuel and electrical energies to supply commercial aircraft power, similar to hybrid electric vehicles. Therefore, it's useful to investigate the possibility of hybridizing current commercial aircraft and comparing hybrid electric aircraft's energy and fuel consumption with conventional aircraft. This thesis considers hybrid electric propulsion system with parallel configuration. At first, the commercial aircraft was sized for a 1,500-kilometer mission. Then, according to the assumptions and conditions, seven aircraft with different turbofan engines and electrical systems were sized for intended objectives. Finally, essential parameters such as fuel and energy consumption and emissions of hybrid electric aircraft were obtained and compared with the reference aircraft and other hybrid electric aircraft. According to the results, the most reduction in fuel consumption is 20.6% for a hybrid electric aircraft with optimal fuel (H.op) and 18.9% for a hybrid electric aircraft including fuel battery energy (H.op2). The most reduction in emissions and energy consumption is 43.8% and 30.4%, respectively, for hybrid electric aircraft with a minimum size of electric system (H.min). Maximum energy efficiency is obtained 26.8% for hybrid electric aircraft with a maximum size of electric system (H.MLW). Each hybrid electric aircraft causes the maximum reduction in a particular parameter, and there will be no optimal hybrid electric aircraft in terms of fuel, energy, and emissions. Also, the hybrid electric propulsion system has been sized according to different ambient temperatures, and its fuel consumption reduction has been calculated about 14.7%.

سيستم پيشران هيبريد الكتريكي , سايزينگ سيستم پيشران هيبريد الكتريكي , پيكربندي هيبريد الكتريكي موازي

Hybrid Electric Propulsion System , Sizing of Hybrid Electric Propulsion System , Parallel Hybrid Electric Configuration