Підвищення енергоефективності системи кондиціювання повітря магістрального літака

Abstract

Досліджено систему кондиціювання на базі зворотного циклу Брайтона. Обґрунтовано математичну модель ідеального циклу Bootstrap з COP = 0,727. На прикладі Airbus A320 визначено реальний COP = 0,54, ККД компресора 68,3% та турбіни 82%. Енергетичний еквівалент відбору повітря становить 299 кг палива на рейс, з деградацією +22–34% за п'ять років.Запропоновано модернізацію турбомашин до ККД 85%/90%, аерогелеву теплоізоляцію, рекуператор та гібридну схему. Базовий сценарій забезпечує економію 207,3 т палива щорічно, зниження CO₂ на 655 т (47,5%), NPV $730–950 тис., окупність 9–11 років. The study examines air conditioning systems based on the reverse Brayton cycle. A mathematical model of the ideal Bootstrap cycle with COP = 0.727 is substantiated. Using the Airbus A320 as an example, actual COP = 0.54, compressor efficiency 68.3%, and turbine efficiency 82% are determined. Energy equivalent of air bleed is 299 kg of fuel per flight, with degradation of +22–34% over five years. Proposed modernization includes turbomachines upgraded to 85%/90% efficiency, aerogel insulation, recuperator, and hybrid scheme. The baseline scenario provides annual fuel savings of 207.3 tonnes, CO₂ reduction of 655 tonnes (47.5%), NPV $730–950K, and payback period of 9– 11 years.