Demonstrationstester som pågår i Prag med hållbara bränslen har gett inledande insikter till de gemensamma teamen av CVUT, GE och Avio Aero, som nu siktar på att köra med 100 % SAF.
Lite över två månader har gått sedan november förra året, när GE Aviation Turboprop och det tjeckiska tekniska universitetet i Prag CVUT startade demonstrationstestkampanjen för användningen av SAF (hållbara flygbränslen) på Catalyst-motorn, som en del av ett bredare tekniskt samarbetsprogram mellan företaget och tjeckiska universitet.
Testning med den SAF-drivna katalysatorn ägde rum i ett av rummen på VZLUs testcenter, ett stenkast från GE Aviation Turboprops högkvarter; samma rum var värd för motorns högeffektstester 2018. Medan idag över 3,000 17 timmars testdrift på XNUMX monterade motorer har involverat den nya Europafödda avancerade turbopropmotorn.
"Denna kampanj skiljer sig från klassiska uthållighetstester", förklarar Massimo Giambra, Senior Engineer i Engine System för Avio Aero. "Vi varvade faktiskt tester med traditionellt Jet-A jetbränsle med tester med en 40% SAF-blandning. Vi har samlat på oss 30 timmars motoraktivitet hittills, varav 10 med enbart SAF: ur synvinkeln av prestanda, förbrukning, effekt och allmänt beteende hos motorn kan vi säga att vi är nöjda. Enligt de första resultaten reagerar Catalyst på samma sätt med båda bränslena, även om vi fortfarande fördjupar våra analyser.”
En helt ny motor, utvecklad efter mer än 50 år utan helt nya turboprops som lanserats på marknaden, ställer tydligt designers, tekniska specialister och ingenjörer inför oöverträffade fall. Det är därför Catalyst genomgår certifierings- och utvecklingstester som andra turbopropmotorer aldrig har mött.
Demonstrationen med SAF, i detta fall, har det primära syftet att jämföra motorutsläpp och avgasrök mellan de två bränslena. "Syftet var inte certifieringen för rök och utsläpp, men vi utförde och mätte aktiviteten i enlighet med ICAO:s ekohållbarhetsparametrar (Internationella civila luftfartsorganisationen del av FN, red.). Faktum är att bland kraven i programmet är minskningen av utsläpp och rök. Vi kan redan säga att hittills tyder resultaten på en minskning av rök vid full belastning med 25 % med denna typ av SAF”, tillägger Fabio Turrini, Combustion Systems Design Consulting Engineer för Avio Aero.
Den typ av SAF som används av katalysatorn i denna första fas kallas ATJ (Alcohol To Jet) och produceras genom en process för omvandling av etylalkohol till bränsle, alkohol som kan utvinnas på planeten från olika förnybara källor som sockerrör , biomassa eller avfall. "Inledningsvis hade vi för avsikt att nå blandningen med 50 % SAF, men för att möta internationella certifieringsstandarder för jetbränslen beslutade vi till slut att välja en ATJ 40 % "drop-in" SAF med en 60 % Jet-A blandning”, säger Martin Svoboda, Senior Project Manager för GE Aviation Turboprop som följde motortester noga med kollegor från CVUT University och team av specialister.
"Vi förberedde oss för den här kampanjen redan 2020, då påverkade hälsokrisen vårt schema", fortsätter Svoboda. "Komplexiteten i dessa tester börjar redan från upphandlingen här i Europa, eftersom det tog oss lång tid att hitta det alternativa bränslet: många av de stora tillverkarna är inte intresserade av att göra blandningen för experimentändamål, så vi hittade en liten men avancerad producent i North Carolina (USA) som var kapabel att tillhandahålla en skräddarsydd lösning.”
Det är också lätt att föreställa sig hur känsligt det är att hantera sådana ämnen och därför, tillsammans med teknik-, programlednings-, förbrännings- och bränsleexperter, testnings- och inköpsteam, aktiverades även miljövårds- och säkerhetsavdelningarna på Pragkontoret. som en specialiserad extern leverantör. Verksamheten omfattade transport, användning, lagring och cirkulation av de två typerna av bränsle i rörledningarna till den avancerade testcellen kallad "DYNO-testcellen".
”Bedömningen av prestandan med SAF, liksom deras effekt på utsläpp, luftföroreningar och människors hälsa, kräver en noggrann förberedelse, design och utförande av testerna, så att man kan separera effekterna av bränslet från en myriad av andra effekter”, säger Michal Vojtisek, professor i maskinteknik vid universitetet i Prag och Resident Alchemist. Prof. Vojtisek, expert på bränslen, förbränning och utsläpp, var en av pionjärerna inom markfordons utsläppsmätning under 90-talet, och fick erfarenhet även i USA.
"När vi valde instrumentering och testsekvens för den här kampanjen byggde vi på vår erfarenhet av fordonstestning såväl som på den senaste utvecklingen av flygmotorutsläppstester. Vi har digitalt analyserat avgaserna för en mängd olika föroreningar, inklusive växthusgaser som CO2, metan och N2O, vid reaktiva kvävearter, koncentrationen av icke-flyktigt sot, storleksfördelningar och totala antalet partiklar tillsammans med det totala antalet icke-flyktiga partiklar. flyktiga partiklar”, förklarar prof. Vojtisek. Tillsammans med honom finns det ett team på tio CVUT-tekniker och forskare som har genomgått dedikerad utbildning, specialiserade på en disciplin som är nyckeln till studiet av klimat- och hälsoeffekter.
Det kan tyckas självklart, men att kunna filtrera, analysera och mäta en gasström exakt är en ganska sofistikerad operation. Rörsystemet i testrummet är utrustat med sensorer, liksom avgasrören: ”Systemet vi har i rummet är tillräckligt flexibelt för att anpassa sig till en viss typ av tester på relativt kort tid. Eftersom det är ganska svårt att skaffa SAF måste allt fungera korrekt redan från första körningen, det finns inte så mycket möjligheter. Dessa tester syftade till en realistisk bedömning av gas- och partikelutsläpp med SAF genom att jämföra det med konventionellt JET A-1-bränsle."
Nästa steg är nu inom räckhåll för de gemensamma företags- och universitetsteamen som studerar och implementerar hållbara lösningar samtidigt som de höga driftsstandarderna för den helt nya motorn bibehålls. "Vi siktar på att arbeta med SAF till 100 % så snart som möjligt", säger Svoboda. ”Den här gången letar vi även efter en SAF-leverantör som stödjer testkampanjen. Det skulle vara trevligt om det var europeiskt som vår Catalyst.”
Text av: Yari Bovalino
Foto: Jiří Ryszawy, CTU i Prag
Posten En mer hållbar katalysator visades först på Aerospace.
