Достижение амбициозных целей Парижского соглашения требует революционных концепций двигателей. Компания MTU Aero Engines с концепцией ТРДД с водяным охлаждением работает над газотурбинной силовой установкой, которая приближается к климатически нейтральной.
Турбовентиляторный двигатель с водяным охлаждением или WET-двигатель («мокрый» двигатель) — это концепция силовой установки, в которой в полной мере применяются ноу-хау MTU. Используя остаточное тепло выхлопных газов, парогенератор в WET-двигателе превращает воду в пар, который затем впрыскивается в камеру сгорания. Вода для этого извлекается из выхлопных газов с помощью конденсатора, а затем отделяется.
Каковы преимущества WET-двигателя?
Углеродный след WET-двигателя уникален: в первую очередь в нем снижены выбросы CO2 и NOx за счет рекуперации тепла выхлопных газов и подачи пара в камеру сгорания. Он также сдерживает образование инверсионных следов, отфильтровывая твердые частицы из потока выхлопных газов. Рекуперация тепла выхлопных газов и, таким образом повышение теплового КПД, снижает потребление энергии. При использовании SAF или водорода к 2035 году WET-двигатель сможет снизить воздействие самолетов на климат примерно на 80% по сравнению с газотурбинным двигателем 2000 года, что сделает его практически климатически нейтральным.
После предполагаемого выхода на рынок в 2035 году планируется дальнейшая оптимизация турбовентиляторного двигателя с водяным охлаждением к 2050 году. Использование практически не требующих замены видов топлива (химически модифицированных SAF) позволит добиться максимального снижения воздействия на климат. А если WET-двигатель будет работать на водороде, то это даст дополнительные преимущества в отношении вредных для климата выбросов.
Как работает двигатель WET?
Эффективность двигателя повышается за счет рекуперации энергии выхлопных газов, которая в противном случае была бы потеряна, что также снижает расход топлива и выбросы CO2. Во-первых, парогенератор производит горячий пар, а выхлопные газы при этом охлаждаются. По мере дальнейшего охлаждения в конденсаторе содержащаяся в выхлопе вода начинает конденсироваться. Тепло от конденсации направляется в байпасный поток, а жидкая вода отделяется от выхлопных газов в водоотделителе. При этом из выхлопных газов также вымываются ядра конденсации, что снижает образование инверсионного следа. Затем с помощью насоса давление воды увеличивается, и она подается в парогенератор. Пар расширяется в паровой турбине перед подачей в камеру сгорания. Мощность подается на вал компрессора низкого давления. Впрыск горячего пара в камеру сгорания не только повышает КПД двигателя, но и снижает выбросы оксидов азота (NOx).
Где можно использовать двигатель WET?
WET-двигатель может работать на керосине, экологичном авиационном топливе (SAF) или водороде и подходит для использования на маршрутах малой, средней и большой протяженности. В результате он охватывает факторы, ответственные практически за все воздействие авиации на климат.
