Operación de un turbofán de flujos no mezclados con combustibles alternativos en estado criogénico

Abstract

El objetivo de este proyecto es explorar la viabilidad del uso de combustibles alternativos y limpios en comparación con el tradicional Jet A o queroseno utilizado en las aeronaves de corto alcance. En particular, se centrará en el uso del hidrógeno líquido a-253ºC en el Airbus A320, el avión comercial más utilizado en la actualidad, cuya familia supera las 15.200 unidades vendidas hasta 2019 [1]. Este estudio se basará en el modelo aerodinámico del avión y en un modelo de motor específico, el mapa de rendimiento del motor turbofán RB211 de Rolls-Royce. Utilizando estos modelos, se desarrollará el perfil de vuelo típico del A320 y se analizará el consumo de combustible y otros parámetros relevantes en comparación con un A320 estándar. Luego, se investigará la viabilidad de integrar el uso de hidrógeno líquido criogenizado, teniendo en cuenta aspectos como el diseño y número de depósitos necesarios, los materiales de fabricación óptimos, así como los efectos aerodinámicos y consideraciones de transferencia de calor asociadas. Se espera que este estudio arroje resultados que demuestren los efectos y la viabilidad de esta modificación en el funcionamiento del Airbus A320.

The objective of this project is to explore the feasibility of using alternative and clean fuels compared to the traditional Jet A or kerosene used in short-range aircraft. In particular, it will focus on the use of liquid hydrogen at-253°C in the Airbus A320, the most widely used commercial aircraft today, with a family exceeding 15,200 units sold as of 2019. This study will be based on the aerodynamic model of the aircraft and a specific engine model, the performance map of the RB211 turbofan engine from Rolls-Royce. Using these models, the typical flight profile of the A320 will be developed and fuel consumption and other relevant parameters will be analyzed compared to a standard A320. Subsequently, the feasibility of integrating the use of cryogenic liquid hydrogen will be investigated, taking into account aspects such as the design and number of necessary tanks, optimal manufacturing materials, as well as aerodynamic effects and associated heat transfer considerations. It is expected that this study will yield results demonstrating the effects and feasibility of this modification on the operation of the Airbus A320.