Розробка параметричного вигляду силової установки модифікацій регіонального пасажирського літака Ан-158

Автор(и)

  • Василь Васильович Логінов АТ «ФЕД», Україна https://orcid.org/0000-0003-4915-7407
  • Євген Олександрович Українець Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-7674-0588
  • Андрій Михайлович Гуменний Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-1020-6304
  • Олександр Віталійович Єланський Державне підприємство «Івченко-Прогрес», Україна https://orcid.org/0000-0002-8265-8652
  • Дмитро Сергійович Конишев Державне підприємство "Антонов", Україна https://orcid.org/0000-0002-4537-532X
  • Євген Вікторович Спіркін Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0003-2924-0545
  • Віталій Вадимович Бездєльний Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба, Україна https://orcid.org/0000-0002-9706-4021

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.284806

Ключові слова:

ремоторизація, турбогвинтовий двигун, однорядний повітряний гвинт, злітно-посадкові характеристики, кілометрова витрата палива

Анотація

Об’єктом дослідження є процес ремоторизації регіонального пасажирського літака для збільшення його паливної ефективності. На основі концептуальних вимог до ремоторизації літака Ан-158 з турбореактивними двоконтурними двигунами сформовано параметричний вигляд трьох модифікацій цього літака з турбогвинтовими двигунами на 80, 100 і 120 пасажирських місць. Дослідження проведено на основі відомих модульних програмних комплексів «Інтеграція 2.1» і «Повітряний гвинт 2.2» для типових профілів польоту літака Ан-158. Удосконалені методики вагового проектування та визначення злітних характеристик літаків з різними типами двигунів силової установки дали змогу виявити найвигідніші швидкості польоту модифікацій літака з турбогвинтовим двигуном, що відповідають різним польотним масам. Представлено результати дослідження льотно-технічних характеристик для оптимальних і «неоптимальних» модифікацій літака. Сформовано параметричний вигляд повітряного гвинта, визначено форму лопаті повітряного гвинта на режим крейсерського польоту для модифікації літака з максимальною кількістю пасажирів – 120 осіб. Показано, що повітряний гвинт для цієї модифікації літака не може мати менше 8 лопатей, оскільки за меншої кількості лопатей зростає максимальна хорда лопаті повітряного гвинта. Значно зростають індуктивні витрати потужності через мале подовження лопатей і, як наслідок, знижується польотний коефіцієнт корисної дії повітряного гвинта. Показано, що сумарна витрата палива за весь типовий політ усіх модифікацій літака з ТВД на всіх досліджених швидкостях польоту менша за сумарну витрату палива базового літака Ан-158

Біографії авторів

Василь Васильович Логінов, АТ «ФЕД»

Доктор технічних наук, професор

Управління програм і проєктів

Євген Олександрович Українець, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба

Доктор технічних наук, професор

Кафедра «Конструкції та міцності літальних апаратів та двигунів»

Андрій Михайлович Гуменний, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра проектування літаків та вертольотів

Олександр Віталійович Єланський, Державне підприємство «Івченко-Прогрес»

Кандидат технічних наук

Відділ перспективних розробок та газодинамічних розрахунків

Дмитро Сергійович Конишев, Державне підприємство "Антонов"

Інженер-конструктор 1 категорії

Розрахунково-дослідний відділ концептуального визначення вигляду перспективних розробок

Євген Вікторович Спіркін, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба

Кандидат технічних наук

Кафедра «Конструкції та міцності літальних апаратів та двигунів»

Віталій Вадимович Бездєльний, Харківський національний університет Повітряних Сил імені Івана Кожедуба

Кафедра «Конструкції та міцності літальних апаратів та двигунів»

Посилання

  1. Atilgan, R., Turan, O. (2020). Economy and exergy of aircraft turboprop engine at dynamic loads. Energy, 213, 118827. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118827
  2. Pereira, B. A., Lohmann, G., Houghton, L. (2022). Technology trajectory in aviation: Innovations leading to value creation (2000–2019). International Journal of Innovation Studies, 6 (3), 128–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijis.2022.05.001
  3. Afonso, F., Sohst, M., Diogo, C. M. A., Rodrigues, S. S., Ferreira, A., Ribeiro, I. et al. (2023). Strategies towards a more sustainable aviation: A systematic review. Progress in Aerospace Sciences, 137, 100878. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2022.100878
  4. Gnadt, A. R., Speth, R. L., Sabnis, J. S., Barrett, S. R. H. (2019). Technical and environmental assessment of all-electric 180-passenger commercial aircraft. Progress in Aerospace Sciences, 105, 1–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2018.11.002
  5. Della Vecchia, P., Nicolosi, F. (2014). Aerodynamic guidelines in the design and optimization of new regional turboprop aircraft. Aerospace Science and Technology, 38, 88–104. doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2014.07.018
  6. Pelz, P. F., Leise, P., Meck, M. (2021). Sustainable aircraft design – A review on optimization methods for electric propulsion with derived optimal number of propulsors. Progress in Aerospace Sciences, 123, 100714. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2021.100714
  7. Mondoloni, S., Rozen, N. (2020). Aircraft trajectory prediction and synchronization for air traffic management applications. Progress in Aerospace Sciences, 119, 100640. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2020.100640
  8. Sparano, M., Sorrentino, M., Troiano, G., Cerino, G., Piscopo, G., Basaglia, M., Pianese, C. (2023). The future technological potential of hydrogen fuel cell systems for aviation and preliminary co-design of a hybrid regional aircraft powertrain through a mathematical tool. Energy Conversion and Management, 281, 116822. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.116822
  9. Zhang, M., Chen, Z., Tan, Z., Gu, W., Li, D., Yuan, C., Zhang, B. (2019). Effects of stability margin and thrust specific fuel consumption constrains on multi-disciplinary optimization for blended-wing-body design. Chinese Journal of Aeronautics, 32 (8), 1847–1859. doi: https://doi.org/10.1016/j.cja.2019.05.018
  10. Gomez, A., Smith, H. (2019). Liquid hydrogen fuel tanks for commercial aviation: Structural sizing and stress analysis. Aerospace Science and Technology, 95, 105438. doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2019.105438
  11. Manikandan, M., Vaidya, E., Pant, R. S. (2022). Design and analysis of hybrid electric multi-lobed airship for cargo transportation. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 51, 101892. doi: https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101892
  12. Massaro, M. C., Biga, R., Kolisnichenko, A., Marocco, P., Monteverde, A. H. A., Santarelli, M. (2023). Potential and technical challenges of on-board hydrogen storage technologies coupled with fuel cell systems for aircraft electrification. Journal of Power Sources, 555, 232397. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.232397
  13. Maykapar, G. I. (1946). Printsipy proektirovaniya sablevidnykh lopastey. Tekhotchety TsAGI, 61.
  14. Mel'nikov, A. P., Svechnikov, V. V. (1947). Teoriya i raschet lopastey vinta. Leningrad: Izdanie LKVVIA, 152.
  15. Loginov, V. V., Ukrainetc, E. A., Kravchenko, I. F., Yelanskiy, A. V. (2014). Engineering-and-economical performance estimation methodic of a light domestic airliner - turboprop engine system. Systemy ozbroiennia i viyskova tekhnika, 1 (37), 150–160. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/soivt_2014_1_34
  16. Loginov, V. V., Kravchenko, I. F., Elanskiy, A. V., Smyk, S. I. (2012). Uluchshenie letno-tekhnicheskikh kharakteristik uchebno-trenirovochnogo samoleta na osnove vybora i zameny dvigatelya silovoy ustanovki. Systemy ozbroiennia i viyskova tekhnika, 1 (29), 60–67.
  17. Loginov, V., Ukraintes, Y. (2016). Analysis of operational characteristics of aviation dieseland gas turbine engines for light passenger aircraft. Transactions of the Institute of Aviation, 4 (245), 103–115. doi: https://doi.org/10.5604/05096669.1226429
  18. Skibin, V. A. (Ed.) (2004). Raboty veduschikh aviatsionnykh dvigatelestroitel'nykh kompaniy po sozdaniyu perspektivnykh aviatsionnykh dvigateley. Moscow: TsIAM, 254.
  19. Yugov, O. K., Selivanov, O. D. (1989). Osnovy integratsii samoleta i dvigatelya. Moscow: Mashinostroenie, 304.
  20. Zolot'ko, E. M., Mikheev, V. YA., Nabatov, L. N., Romashkin, I. K. (1989). Issledovaniya po povysheniyu effektivnosti sistemy obduva na krupnomasshtabnoy modeli samoleta s rabotayuschimi dvigatelyami. Trudy TsAGI, 2431.
  21. Zolot'ko, E. M. (1984). Podemnaya sila kryla, obduvaemogo struey ot vintov, pri izmenenii koeffitsienta nagruzki na ometaemuyu vintom ploschad' ot 0 do. Trudy TsAGI, 2235, 3–10.
  22. Loginov, V., Ukrainets, Y., Popov, V., Spirkin, Y. (2021). Determining the Aerodynamic Characteristics of a Propeller-Driven Anti-UAV Fighter While Designing Air Propellers. Transactions on Aerospace Research, 2021 (4), 53–67. doi: https://doi.org/10.2478/tar-2021-0023
  23. Lefebvre, T., Canard, S., Le Tallec, C., Beaumier, P., David, F. (2010). ANIBAL: A new aero-acoustic optimized propeller for light aircraft applications. 27th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences. Available at: https://www.icas.org/ICAS_ARCHIVE/ICAS2010/PAPERS/734.PDF
  24. Hubbard, H. H. (1991). Aeroacoustics of flight vehicles: Theory and Practice. Volume 1: Noise sources. NASA References, 1258. Available at: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19920001380/downloads/19920001380.pdf
  25. Bravo-Mosquera, P. D., Catalano, F. M., Zingg, D. W. (2022). Unconventional aircraft for civil aviation: A review of concepts and design methodologies. Progress in Aerospace Sciences, 131, 100813. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2022.100813
  26. Tucci, H. N. P., de Oliveira Neto, G. C., Rodrigues, F. L., Giannetti, B. F., Almeida, C. M. V. B. de (2021). Six sigma with the blue economy fundamentals to assess the economic and environmental performance in the aircraft refueling process. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 150, 111424. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111424
  27. Le Clainche, S., Ferrer, E., Gibson, S., Cross, E., Parente, A., Vinuesa, R. (2023). Improving aircraft performance using machine learning: A review. Aerospace Science and Technology, 138, 108354. doi: https://doi.org/10.1016/j.ast.2023.108354
  28. Loginov, V., Ukrainets, Y., Kravchenko, I., Yelansky, А. (2019). Analysis and selection of the parametric profile of a powerplant engine for a light trainer aircraft. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (1), 59–68. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154310
  29. Anipko, O. B., Bashinskiy, V. G., Loginov, V. V., Semenov, V. B., (2013). Integratsiya silovoy ustanovki i planera transportnogo samoleta. Zaporozh'e: Motor Sich, 328.
  30. Popov, V., Loginov, V., Ukrainets, Y., Shmyrov, V., Steshenko, P., Hlushchenko, P. (2020). Improving aircraft fuel efficiency by using the adaptive wing and winglets. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (104)), 51–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.200664
  31. Shaidakov, V. I., Ignatkin, Yu. M., Shomov, A. I., Makeev, P. V. (2020). Aerodynamic Design of Pusher Propeller for a Promising Rotorcraft. Russian Aeronautics, 63 (2), 283–289. doi: https://doi.org/10.3103/s1068799820020130
Розробка параметричного вигляду силової установки модифікацій регіонального пасажирського літака Ан-158

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Логінов, В. В., Українець, Є. О., Гуменний, А. М., Єланський, О. В., Конишев, Д. С., Спіркін, Є. В., & Бездєльний, В. В. (2023). Розробка параметричного вигляду силової установки модифікацій регіонального пасажирського літака Ан-158 . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(1 (124), 35–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.284806

Номер

Том 4 № 1 (124) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Vasyl Loginov, Yevgen Ukrainets, Andrii Humennyi, Olexandr Yelans'ky, Dmytro Konyshev, Yevhen Spirkin, Vitalii Bezdielnyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.