Vliegtuigbrandstofverbruik: 7 antwoorde wat jy moet weet

Vliegtuig Brandstofverbruik

Oor die algemeen is brandstof 'n materiaal wat verbrand word om energie of hitte te produseer. Brandstof is 'n term wat in lugvaart gebruik word om te verwys na keroseen, wat gebruik word om vliegtuigenjins aan te dryf. Die hoeveelheid brandstof wat tydens 'n vlug verbrand word, word na verwys as vliegtuigbrandstofverbruik, alhoewel die reserweprosesse nie by die brandstofverbruik vir hierdie projek ingesluit is nie. Die massaverskil tussen die vliegtuig se opstyg- en landingsgewigte is gelyk aan die vliegtuig se brandstofgewig.

Kom ons leer eers kortliks oor vliegtuigbrandstof.

Vliegtuigbrandstof | Lugvaart brandstof

Daar is 'n paar verskillende soorte vliegtuigbrandstof wat gebruik word. Straal A en Straal A-1 is petroleum-gebaseerde brandstowwe wat kleurloos en maklik vlambaar is en in turbine-enjinvliegtuie gebruik word. Nog ’n vorm van brandstof is lugvaartpetrol (AVGAS), wat net in piepklein suier-enjin-vliegtuie gebruik word. Groot vliegtuie gebruik keroseen-gebaseerde brandstof omdat keroseen 'n hoër vlampunt as petrol het. Petrol is ondoeltreffend en verskaf nie dieselfde hoeveelheid elektrisiteit as keroseen nie. Die gemiddelde nasionale prys van Jet-A brandstof is $4.42 per liter vanaf Mei 2021, hoewel pryse gereeld wissel na gelang van verskeie faktore.

Hierdie artikel fokus op die berekening van vliegtuigbrandstofverbruik om die bes verborge geheim in vandag se kommersiële lugvaart bloot te lê. Die vliegtuig se brandstofverbruik per passasier en 100 kilometer gevlieg daal vinnig soos die reikafstand toeneem totdat dit 'n byna konstante vlak rondom die gemiddelde reikafstand bereik. Brandstofverbruik styg dramaties op groter afstande wanneer vragvermindering vereis word.

Invloed van reikafstand en loonvrag op vliegtuig se brandstofverbruik per seemyl

Vliegtuig Spesifieke Brandstofverbruik

Brandstofverbruik word op die enjinprestasiegrafiek as 'n brandstofvloeitempo/uur getoon en brandstofverbruik word aangegee as spesifieke brandstofverbruik in ingenieursproses (SFC). Die definisie daarvan is soos volg:

SFC=Brandstofvloeitempo in Newton per uur/BHP in KW

'n Suier- of turbostut-enjin se uitset is verkrygbaar as krag by die enjinasposisie. Wanneer die FPS-stelsel gebruik word, word dit na verwys as BHP en word gemeet in HP, vir SI-eenheidmeting word kW gebruik. Die stukrag wat deur 'n turbofan of turbojet-enjin geproduseer word, aan die ander kant, word in 'lbs' gemeet. in die FPS-stelsel en Newton in SI-eenhede.

'n Straalenjin se spesifieke brandstofverbruik word soos volg gedefinieer:

SFC = Brandstofvloeitempo in Newton per uur/Druwing in Newton

Kom ons onthou wat stukrag is en verstaan ​​watter rol dit speel in vliegtuig se brandstofverbruik doeltreffendheid.

Die krag wat die vliegtuig deur die lug dryf, staan ​​bekend as stukrag, is die krag wat die vliegtuig toelaat om te vlieg deur die sleur te oorkom. Omdat die stukrag gelyk is aan die weerstand in kruisvlug, versnel die vliegtuig nie. Stuwkrag word gegenereer deur versnelling van gasmassas in lugasemhalingsenjins. Volgens Newton se 3rdwet, word die krag in die omgekeerde rigting van die versnellingsrigtings gegenereer. Brandstof word in die verbrandingskamer verbrand, en hitte word by die gas gevoeg. Die gas brei uit en versnel soos dit die enjin se rug verlaat, wat die vliegtuig vorentoe dryf.

Hoe om vliegtuigbrandstofverbruik te bereken?

Spesifieke brandstofverbruik skroefvliegtuie

Die skroef verander die enjin se uitset in stootkrag. Dit kan 2-4 lemme hê, afhangende van die enjinkrag en bedryfstoestande. Indien nodig, word gespesialiseerde skroef met 5/6 lem ook vir sommige toepassings gebruik.

Die Spesifieke Brandstofverbruik van straalmotors staan ​​bekend as BSFC en word soos volg aangedui om die spesifieke brandstofverbruik van 'n suier- of turbostut-enjin van dié van 'n straalenjin te onderskei.

BSFC=Brandstofvloeitempo in Newton per uur/BHP in kW; met eenheid van N/kW-h.

BSFC word dikwels in metrieke terme uitgedruk as mg/Ws.

Remspesifieke brandstofverbruik (BSFC) | Kragspesifieke brandstofverbruik (PSFC)

Enige brandstofdoeltreffendheid wat brandstof verbrand en rotasie- of askrag verskaf, word deur BSFC gemeet, wat gebruik word om die doeltreffendheid van IC-enjin met asse o/p te ontleed. Dit word bereken deur die tempo van brandstofverbruik te deel deur die hoeveelheid energie wat geproduseer word. Om hierdie rede staan ​​dit ook bekend as kragspesifieke brandstofverbruik. Die remspesifieke brandstofverbruik kan gebruik word vir die direkte ontleding of vergelykingstudies van die brandstofdoeltreffendheid van verskeie enjins in nywerhede.

Brandstofverbruik van straalvliegtuie

Lug-asemhaling aandryfstelsels, bekend as straalmotors, word gebruik om vliegtuie aan te dryf en aan te dryf. ’n Kompressor druk die lug saam, en hitte word in die verbrandingskamer voorsien voordat die lug deur ’n turbine uitgaan wat die kompressor aandryf. Oortollige energie word omgeskakel in stuwing. Die Brayton-siklus is die termodinamiese beginsel.

Die turbine dryf ook waaierblaaie in turbowaaier-enjins aan, en versnel omliggende lugmassas wat die enjin omseil. Die deurlaatverhouding is die verhouding van lugmassas wat die enjin verbygaan in vergelyking met lugmassa wat daardeur beweeg, aangesien hoë-deurlaatverhouding-enjins toevallig meer brandstofdoeltreffend is, gaan hulle in die toekoms toenemend gewild wees.

Thrust Specific Fuel Consumption staan ​​vir spesifieke brandstofverbruik van 'n turbofan of turbojet-enjin.

BSFC = Brandstofvloeitempo in Newton per uur/Druwing in Newton

Met eenheid in hr-1 .

Stootspesifieke brandstofverbruik (TSFC)

Die brandstofverbruik van 'n enjinontwerp in terme van stukraguitset staan ​​bekend as die stukragspesifieke brandstofverbruik (TSFC).

Omdat brandstofmassa nie deur temperatuur beïnvloed word nie, word dit in plaas van volume (liter of liter) vir die brandstofmeting gebruik. By maksimum doeltreffendheid is die SFC van lugstraalenjins ongeveer eweredig aan uitputtende spoed.

TSFC-kenmerke van tipiese vliegtuigenjins (Mattingly 1996, p.29)

Effek van Hoogte op TSFC

Die temperatuur van die lug neem af met hoogte totdat dit tot by die tropopouse-laag kom en die temperatuurverskil tussen die maksimum interne temperature (beperk deur enjinmateriaal) en die buitelugtemperatuur bevoordeel straalenjins. Gevolglik sal straalmotordoeltreffendheid met hoogte styg totdat dit die tropo-pouse-laag bereik en gevolglik moet 'n afname in TSFC toenemende hoogte voorspel word. Die literatuurevaluering het dit egter nie weerspieël nie.

Verder, omdat straalvervoervliegtuie dikwels in die stratosfeer vlieg, waar die temperatuur konstant bly met hoogte, word geringe skommelinge in TSFC met hoogte verwag in die stratosfeer waar hierdie vliegtuie vlieg.

Effek van spoed op TSFC

Lugvlugspoed is ook 'n belangrike faktor vir straalmotors. Die straler se uitlaatspoed word deur lugvlugspoed teëgewerk. Verder is meganiese krag krag maal spoed, want werk is krag (dws druk) maal afstand.

Alhoewel die nominale SFC een van die nuttige maatstawwe van brandstofdoeltreffendheid is, moet dit deur spoed gedeel word as verskillende spoedenjins vergelyk word en maksimum reeksspoed word bereik teen konstante voortstuwingsdoeltreffendheid wanneer die verhouding tussen snelheid en sleurvermoë laag is, terwyl maksimum uithouvermoë bereik word teen die beste lig-tot-sleep-verhouding.

Vliegtuigbrandstofverbruik per uur | Vliegtuig se brandstofverbruik

Brandstofverbruik is ongeveer 3 tot 4 liter per passasier per 100 kilometer, wat dit die lugredery se duurste uitgawe maak (wat ongeveer 30 persent van die totale koste verteenwoordig). Gevolglik is een van die mees kritieke uitdagings in lugrederybestuur hoeveel brandstof per passasier 'n vliegtuig verbruik. Om mee te begin, word die baie aanwysers wat gebruik word om vervoerbrandstofdoeltreffendheid te kwantifiseer, dikwels vergelyk met industrie "produksie" statistieke. Deur 'n lugredery se produksie te vergelyk met die hoeveelheid brandstof wat verbrand word, kan brandstofdoeltreffendheid bepaal word.

Bedryfsaanwyser

Lugrederye se konvensionele besigheid is om mense van punt A na punt B te vervoer. Die aantal sitplekke (of passasiers) wat vervoer word vermenigvuldig met die afstand is 'n tradisionele aanduiding van produktiwiteit. Kom ons kyk na 'n paar voorbeelde van hierdie aanwysers in meer diepte.

Vliegtuig Brandstofverbruik Formule

  1. Inkomste Passasier km (RPK). / Passasier Kilometer Performed. (PKP): Die inkomstepassasier verdien vergoeding van die lugredery en 1- RPK verteenwoordig die vervoer van een persoon oor 'n afstand van 1 km.
  2. Beskikbare sitplekkilometer (ASK): Een ASK is gelyk aan een sitplek wat per kilometer gevlieg word.
  3. Passasiersladingsfaktor (PLF): PLF is gelyk aan die breuk van RPK en ASK.
  4. Passasier tonkilometer: Laat ons dit verstaan ​​deur die verwysing hieronder te gebruik.
  5. Vrag tonkilometer: Laat ons dit verstaan ​​deur die verwysing hieronder te gebruik.

Van 1968 tot 2014 het die gemiddelde brandstofverbranding van nuwe vliegtuie met 45 persent afgeneem, 'n saamgestelde jaarlikse daling van 1.3 persent met 'n gevarieerde verlagingskoers. In 2018 was CO2-vrystellings van passasiersvervoer 747 miljoen ton, gelykstaande aan 8.5 triljoen inkomste passasierskilometers (RPK), of 'n gemiddeld van 88 gram CO2 per RPK. ’n CO2/km van 88 g stem ooreen met 28 g petrol per kilometer of brandstofverbruik van 3.5 L/100 km (67 mpg-VS).

Elke sekonde verbruik 'n Boeing 747 ongeveer 1 liter brandstof (ongeveer 4 liter). Dit kan 36,000 10 liter brandstof verbruik gedurende 'n 150,000-uur reis (747 5 liter). Volgens Boeing se webwerf verbruik die 12 ongeveer XNUMX liter brandstof elke myl (XNUMX liter per kilometer).

Neem in ag dat 'n 747 tot 568 passasiers kan vervoer. Kom ons noem dit 500 mense om verantwoording te doen vir die feit dat die meeste vliegtuie nie al hul sitplekke gevul het nie. 'n 747 gebruik 5 liter brandstof om 500 mense 1 myl te vervoer. Aangesien die 747 teen 550 myl per uur (900 km/h) vlieg, gebruik die vliegtuig 0.01 liter per persoon elke myl. Gevolglik verbruik die Boeing 747 gewoonlik ongeveer 4 lt/sek, of 240 lt/min en 14,400 187,200 lt/uur, en dit kan byvoorbeeld 13 XNUMX lt/XNUMX uur verbruik om van Tokio na New York te reis.

Vliegtuig Brandstofverbruik Tabel | Vliegtuig Brandstofverbruik Vergelyking

Tipe lugrederyLiter per 100 passasierskilometers
Laekoste-vliegtuie3.18
Streekvliegtuie3.469
Handvesvliegtuie4.47
Vlagdraer Vliegtuie3.405
Vliegtuig Brandstofverbruik Tabel

Laekoste-lugdienste het die beste prestasie in terme van liter per 100 kilometer per passasier. Tipies, omdat laekostevoertuie een van die beste is in terme van vultempo, gebruik hulle die minste hoeveelheid brandstof per passasier.

Gestel ons neem byvoorbeeld aan 'n lugredery wat 'n 2-uur mediumafstandvlug met 'n 200-sitplek smallyfvliegtuig vlieg. In daardie geval is die doeltreffendheid rofweg 3.5 liter per 100 kilometer met 'n 80% vragverhouding, maar 3.15 liter per 100 kilometer met 'n 90% beurtkrag. Die liter per 100 km per passasiersmaat is nie die mees geskikte vir die meting van brandstofdoeltreffendheid nie aangesien, soos voorheen gesê, die fig. word deur die laaifaktor beïnvloed.

Die aantal kilometers wat 'n vliegtuig op 'n liter brandstof kan ry, word brandstofverbruik genoem. Dit word gereeld genoem in debatte oor aardverwarming en die langtermyndoelwitte om gemiddelde verwarming onder 2°C te hou. Om hierdie doelwit te bereik, moet emissies van alle sektore drasties verminder word en die aantal beskikbare sitplekke op vliegtuie het die afgelope 25 jaar met meer as 20% toegeneem, en die vraag sal na verwagting elke jaar teen 'n koers van ongeveer 5% styg. .

Vliegtuig brandstofverbruik grafiek

vliegtuig se brandstofverbruik
Vliegtuig Brandstofverbruik Grafiek; Beeldbron: IEA

Watter veranderinge maak moderne vliegtuie om brandstofverbruik te verlaag?

Daar word voorspel dat die wêreldwye vloot teen 20,930 met 2032 40,000 vliegtuie sal styg, wat die totale aantal vliegtuie op byna 1.9 2.6 te staan ​​bring. Volgens ramings sal die vraag na lugvaartbrandstof r die vliegtuig se brandstofverbruik elke jaar tot 2025 met 22% tot 2050% styg. teen XNUMX. Die huidige lugvaartwêreld is op die uitkyk vir innoverende tegnologieë, ontwerpe en materiale wat brandstofdoeltreffendheid op lang termyn kan bevorder. Deur enjin-opgradering, verhoging van aerodinamika-kenmerke, en deur ligter materiale te gebruik, gee vliegtuie minder koolstofdioksied uit.

Winglets:

Winglets is 'n klein toestel wat aan die punte van die vlerke gekoppel is, word gebruik om die aërodinamiese doeltreffendheid van 'n vlerk te verbeter deur bykomende stoot deur die vloei-om die vlerkpunt te skep. Hulle het die potensiaal om vliegtuigprestasie met 10% tot 15% te verhoog. 'n Vlerk-laat wat teen 'n beskeie hoek met die komende wind geplaas word en omring deur 'n kolkende stroom skep "lift" op die vlerk-laat, wat intern langs die vlerk en verder gekoördineer is. Laastens kan hulle emissies met 6% verminder deur weerstand te verlaag.

Hoekom het gemengde vlerkvliegtuie laer brandstofverbruik?

Die Boeing gemengde vlerkbord (BWB) met 'n breë romp gekombineer met vlerke met 'n hoë aspekverhouding is aërodinamies doeltreffender omdat die hele vliegtuig bydra tot hyseropwekking en minder oppervlakte het. Dit veroorsaak minder weerstand en verminder gewig as gevolg van laer vlerklaai.

Beeldbron: NASA/The Boeing Company, Boeing gevorderde gemengde vlerk liggaam konsep 2011 (gesny), gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Vir die super-streeksposisie 110-130 verminder Dzyne Technologies die dikte van die gemengde vlerkliggaam, gewoonlik te dik vir 'n skraal liggaamsvervanging en meer geskik vir groot vliegtuie, deur die vliegtuig in die vlerkwortels te plaas, wat die vliegtuigbrandstof moontlik maak. verbruik moet met 20% verminder word.

Buigsame navigasiestelsel

Deur die huidige vliegtuignavigasiestelsel te vervang met meer intydse opgradering, kan vliegtuie ongunstige weersomstandighede soos storm, hoë wind en ander gevaarlike situasies teëkom terwyl hulle die werkverrigting van gunstige weer verbeter en volgens verskillende studies 'n buigsame navigasiestelsel gebruik. kan ongeveer 1.4 ton CO2 per vlug bespaar.

Deurlopende klimoperasie | Deurlopende daaloperasie

Die werktaktiek sluit in deurlopende klim- en daaloperasie (CCO en CDO), laat vliegtuie toe om 'n buigsame en optimale vliegroete te volg wat aansienlike omgewings- en kostevoordele bied. Dit sluit in verminderde vliegtuigbrandstofverbruik, kweekhuisgasvrystellings, geraas en brandstofuitgawes, wat almal die menslike welstand negatief beïnvloed.

Wat is Double D8?

Dubbel D8

In 2008 het die Aurora Flight Science, MIT en Pratt & Whitney verklaar dat hulle werk aan 'n ontwerpkonseptualisering vir kommersiële vliegtuie getiteld as DoubleD8 (het nie 'n enjin onder die vlerke nie) in 'n projek van NASA-N+3. In hierdie konsep het ontwerpers gekies om die enjin na die stert bo-op die vliegtuig se liggaam te plaas.

Beeldbron: NASA/MIT/Aurora Flight Sciences, MIT en Aurora D8 wye liggaam passasiersvliegtuig konsep 2010, gemerk as publieke domein, meer besonderhede oor Wikimedia Commons

Hierdie wysiging verminder weerstand en verbeter brandstofdoeltreffendheid deur uitlaatgasse met tot 66% oor 20 jaar te verminder. Dit sal ook 37% minder brandstof as passasiersvliegtuie gebruik, gemeenskapsgeraas met 50% verminder, en stikstofoksiedvrystellings met 87% verminder tydens die landings- en opstygsiklus.

Kom meer te wete oor vliegtuigbrandstofbergingstelsels in vorige artikels hier afgelaai word.

Scroll na bo