Исследователи выяснили, что внедрение в современные самолеты гибридных «турбоэлектрических» двигателей позволит уменьшить выбросы оксидов азота на 95%. Тогда количество связанных с этими выбросами смертей уменьшится на 92%.
Одна из главных проблем современных самолетов — большое количество выбросов оксидов азота. Ученые нашли способ уменьшить их количество: они предложили поставить турбину в грузовой отсек воздушного судна и использовать ее энергию для питания электромоторов пропеллеров
Современные самолеты приводятся в движение турбореактивными двигателями, закрепленными под каждым крылом. Каждый двигатель содержит газовую турбину, в которой поток горячих газов после сгорания ускоряется благодаря движению рабочих лопаток. Проблема таких установок в том, что они выбрасывают достаточно много оксидов азота — опасных соединений, которые загрязняют окружающую среду и вредят здоровью людей и животных. Согласно исследованиям, эти выбросы ответственны за 16 000 смертей ежегодно.
Из-за особенностей конструкции турбин, на них невозможно установить устройства для снижения выбросов, так как они снижали бы тягу двигателей. Инженеры Массачусетского технологического института разработали такой вариант самолетного двигателя, который, по их оценкам, устранит 95% выбросов оксидов азота в авиации и тем самым сократит число связанных с этим ранних смертей на 92%. В новой «турбоэлектрической» конструкции источником энергии самолета по-прежнему будет обычная газовая турбина. Однако находиться она будет в грузовом отсеке самолета.
Вместо того чтобы непосредственно приводить в действие пропеллеры или вентиляторы, газовая турбина приводила бы в действие генератор, также находящийся в грузовом отсеке, для выработки электроэнергии. Эта электроэнергия затем приводила бы в действие установленные на крыле самолета пропеллеры с электрическим приводом. Выбросы, производимые газовой турбиной, будут подаваться в систему очистки, в целом аналогичную системе контроля выбросов в дизельных транспортных средствах, которая будет очищать выхлопные газы перед их попаданием в атмосферу.
Ученые предполагают, что основная часть гибридной электрической системы — газовая турбина, электрический генератор и система контроля выбросов — поместится в грузовом отсеке самолета, где может быть достаточно места. В статье не сообщается, каким образом к турбине будет поступать воздух с кислородом для сжигания топлива. Вероятно, для этого потребуются специальные воздуховоды. В своей работе авторы подсчитали, что если бы такая гибридно-электрическая система была реализована на самолетах типа Boeing 737 или Airbus A320, то это увеличило бы вес топлива всего на 0,6%, при этом существенно снизив выбросы оксидов азота.
Работа опубликована в журнале Energy and Environmental Science.
