Ushbu tadqiqot ikki valli va uch valli beshta yuqori bypassli turbofan dvigatel konfiguratsiyasini 20 yillik hayot sikli xarajati, eksergo-iqtisodiy samaradorlik va ekologik ko‘rsatkichlar nuqtai nazaridan taqqoslaydi. Hisoblash modellari atrof-muhit harorati, nisbiy namlik, parvoz Mach soni va balandlik kabi ish sharoitlarini o‘zgartirish orqali baholangan. Model natijalarida yoqilg‘i sarfi jami soatlik hayot sikli xarajatining taxminan %60–75 qismini tashkil etib, eng katta xarajat komponenti bo‘lgan. Atrof-muhit harorati, kruiz balandligi va Mach soni iqtisodiy hamda termodinamik natijalarni sezilarli darajada o‘zgartirgan bo‘lsa, nisbiy namlikning ta’siri ancha cheklangan. Uchish vaqtida eksergiya yo‘q qilinishi va komponent samarasizligi iqtisodiy yo‘qotishlarda ustun bo‘lgan, kruiz sharoitida esa kapital investitsiya xarajatlarining nisbiy ahamiyati oshgan. Tadqiqotning asosiy cheklovi natijalarning jismoniy flot sinoviga emas, tasdiqlangan hisoblash dvigatel modellari va muayyan iqtisodiy farazlarga asoslanganidir.

Tadqiqot shuningdek, faqat soatlik xarajat stavkasiga qarash dvigatelning haqiqiy termo-iqtisodiy holatini tushuntirish uchun yetarli bo‘lmasligi mumkinligini ko‘rsatadi. Masalan, atrof-muhit harorati yoki balandlikning oshishi ayrim sharoitlarda umumiy xarajat stavkasini kamaytirishi, biroq foydali eksergiyaning bir birligiga to‘g‘ri keladigan xarajatni oshirishi mumkin. Aksincha, o‘rganilgan Mach oralig‘ida yuqoriroq Mach soni nozullardagi eksergiya chiqishini oshirgan holda maxsus eksergiya xarajatini kamaytirgan. Shuning uchun “soatiga pastroq xarajat” va “ishlab chiqarilgan foydali eksergiya birligi uchun yaxshiroq iqtisodiy samaradorlik” bir xil tushuncha emas.

Ekologik baholashda ham bitta ko‘rsatkich butun manzarani tushuntirmaydi. Eksergiyaga asoslangan ekologik buzilish koeffitsienti va ekologik buzilish indeksi kruizda uchish holatiga nisbatan kamaygan, ekologik yaxshilik indeksi esa oshgan. Biroq ishlab chiqarilgan tortish birligiga nisbatan maxsus CO₂ emissiyasi barcha holatlarda kruiz sharoitida yuqoriroq bo‘lgan. Beshta konfiguratsiya orasida Vaka 3 uchish va kruizda eksergiyaga asoslangan uchta ekologik ko‘rsatkich bo‘yicha eng yaxshi natijani ko‘rsatgan; maxsus CO₂ bo‘yicha esa uchishda Vaka 3, kruizda Vaka 2 eng past qiymatni bergan.

Turkiya nuqtai nazaridan: Natijalar Turkiyada ishlatilayotgan yoki baholanishi mumkin bo‘lgan tijoriy turbofan tizimlari uchun atrof-muhit harorati, parvoz profili, balandlik va dvigatel arxitekturasini birgalikda hisobga olish zarurligini ko‘rsatuvchi metodologik asos taqdim etishi mumkin. Biroq tadqiqotning ish sharoitlari ayniqsa Fors ko‘rfazi mintaqasi va Quvayt iqlimini ifodalash uchun tanlangan, iqtisodiy modelda esa muayyan yoqilg‘i narxi, ishlash soati, diskont stavkasi va texnik xizmat xarajati farazlari qo‘llangan. Shu sababli tadqiqotdagi dollar/soat qiymatlari yoki dvigatel reytinglarini Turkiyadagi aeroportlar, flot missiya profillari, texnik xizmat shartnomalari va yoqilg‘i xarajatlariga to‘g‘ridan-to‘g‘ri ko‘chirish to‘g‘ri emas; mahalliy ma’lumotlar bilan qayta tasdiqlash zarur.

Tadqiqotning asosiy savoli nima?

Tadqiqotning boshlang‘ich nuqtasi yuqori bypassli turbofanlarni faqat termodinamik samaradorlik nuqtai nazaridan baholash dvigatel tanlash va uzoq muddatli ekspluatatsiya qarorlari uchun yetarli emasligidir. Bir dvigatel yuqoriroq termodinamik samaradorlik ko‘rsatishi mumkin; biroq investitsiya xarajati, texnik xizmat xarajatlari, yoqilg‘i sarfi va eksergiya yo‘q qilinishi birgalikda hisobga olinganda boshqa iqtisodiy natija yuzaga kelishi mumkin. Xuddi shuningdek, past umumiy yoqilg‘i sarfi ishlab chiqarilgan foydali tortish yoki eksergiya birligi uchun eng past ekologik yuk degani emas.

Shuning uchun tadqiqotchilar ilgari ayni beshta konfiguratsiya uchun yaratgan energiya va eksergiya tahlilini kengaytirib, uchta asosiy savolga e’tibor qaratgan: dvigatellarning 20 yillik hayot sikli xarajati turli ish sharoitlarida qanday o‘zgaradi; eksergiya yo‘q qilinishi hamda kapital va ekspluatatsiya xarajatlari komponentlar kesimida qanday xarajatga aylanadi; va ushbu dvigatellarning CO₂ hamda eksergiyaga asoslangan ekologik samaradorlik ko‘rsatkichlari uchish va kruizda qanday farqlanadi?

Beshta turbofan konfiguratsiyasi qanday yaratilgan?

O‘rganilgan beshta holat tijoriy aviatsiyada qo‘llanadigan haqiqiy yuqori bypassli dvigatellardan ilhomlangan. Tadqiqot ularni haqiqiy dvigatellardan olingan alohida flot o‘lchovlari sifatida emas, balki turli arxitektura va samaradorlik xususiyatlarini ifodalovchi hisoblash konfiguratsiyalari sifatida qo‘llaydi.

Ikki valli tuzilishda fan, past bosimli kompressor va past bosimli turbina hamda yuqori bosimli kompressor va yuqori bosimli turbina ikki asosiy val tizimi orqali tashkil etiladi; uch valli tuzilishda esa bularga o‘rta bosimli kompressor va o‘rta bosimli turbina qo‘shiladi. Tadqiqot uch valli arxitekturada siqish va kengaytirish ishini ko‘proq bosqichlarga taqsimlash ayrim komponentlarda eksergo-iqtisodiy yukni yanada muvozanatli qilishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Model qanday asosiy farazlarga tayangan?

Dvigatel modellari barqaror holat sharoitida yechilgan; o‘tkinchi rejimlar hisobga olinmagan. Dvigatelga kiruvchi havo va chiqindi gazlar haroratga bog‘liq termofizik xususiyatlarga ega ideal gaz aralashmalari sifatida modellashtirilgan, ishchi oqim sizib chiqishi e’tiborga olinmagan va potensial eksergiyadagi o‘zgarishlar hisobga olinmagan. Yoqilg‘i to‘liq yonadi, azot reaksiyaga kirishmaydigan tur sifatida harakat qiladi va barcha konfiguratsiyalarda Jet A-1 ishlatiladi deb faraz qilingan. Yonish kamerasidagi issiqlik energiyasi yo‘qotilishi umumiy issiqlik ajralishining %2 qismi sifatida qabul qilingan. Referens muhit sharoitlari 288,15 K va 101,3 kPa.

Hayot sikli xarajati qanday hisoblangan?

Hayot sikli xarajati (Lifecycle Costing, LCC) dvigatelning dastlabki investitsiya xarajatini ekspluatatsiya-texnik xizmat va yoqilg‘i xarajatlari bilan 20 yillik xizmat muddati davomida birlashtiradi va xizmat oxiridagi qoldiq qiymatni ayiradi. Manbada Tenglama (1) quyidagicha berilgan:

\[ LCC = C_{inst} + \left[C_{O\&M}+C_{fuel}\right]H-C_{salvage} \]

Manba eslatmasi: Tenglamada dastlabki investitsiya xarajati belgisi \(C_{inst}\) sifatida ko‘rsatilgan, darhol keyingi matnli izohda esa xuddi shu tushuncha uchun \(C_{ini}\) ishlatilgan. Manbadagi ushbu belgi farqi shu holicha saqlangan va jimlik bilan yagona shaklga keltirilmagan.

Kelajakdagi yillik to‘lovlarni boshlang‘ich yildagi ekvivalent iqtisodiy qiymatga aylantirish uchun joriy qiymat usuli qo‘llangan:

\[ PV=A_0\sum_{t=1}^{n}\frac{1}{(1+d)^t} = A_0\frac{(1+d)^n-1}{d(1+d)^n} \]

Bu yerda \(A_0\) yillik teng to‘lov, \(d\) diskont stavkasi va \(n\) baholash muddati. Tahlilda ishlatilgan asosiy moliyaviy farazlar quyidagilar:

Turli yillik ish vaqtlari dvigatellar bilan bog‘langan qisqa/o‘rta va uzoq masofali missiya profillarini ifodalash uchun qo‘llangan. Shu sababli holatlar orasidagi jami xarajat farqlariga faqat dvigatel samaradorligi emas, balki yillik foydalanish vaqti farazlari ham ta’sir qiladi.

Nega yoqilg‘i hayot sikli xarajatining markazida?

Barcha beshta holatda yoqilg‘i xarajati 20 yillik modellashtirish davri davomida jami soatlik hayot sikli xarajatining taxminan %60–75 qismini tashkil etadi. Bu natija dvigatel yoqilg‘i sarfini o‘zgartiradigan ish sharoitlari uzoq muddatli xarajat reytingiga ham kuchli ta’sir ko‘rsatishi mumkinligini anglatadi.

Uchish tahlilida atrof-muhit harorati 288 K dan 320 K gacha oshirilganda Vaka 3 ning soatlik hayot sikli xarajati grafikdan taxminan 10.500 AQSh$/soatdan 9000 AQSh$/soatgacha kamayadi. Manba bu farqni taxminan 1500 AQSh$/soat deb talqin qiladi. Vaka 4 va Vaka 5 da haroratga bog‘liq farq taxminan 1000 AQSh$/soat bo‘lsa, Vaka 2 taxminan 200 AQSh$/soat bilan eng past harorat sezgirliklaridan birini ko‘rsatgani aytiladi.

Bu bir qarashda hayratlanarli, chunki 288 K sharoitida termodinamik samaradorlik qulayroq. Tadqiqotchilar izohiga ko‘ra, 320 K dagi pastroq havo zichligi dvigateldan o‘tadigan umumiy havo massa oqimini va mutlaq yoqilg‘i oqimini kamaytirib, soatlik yoqilg‘i xarajatini pasaytirishi mumkin. Ammo bu issiq muhit dvigatelni termo-iqtisodiy jihatdan samaraliroq qiladi degani emas. Keyingi eksergo-iqtisodiy tahlil harorat oshgan sari foydali eksergiya chiqishi tezroq kamayishi va eksergiya birligiga xarajat oshishi mumkinligini ko‘rsatadi.

Nega nisbiy namlik ikkilamchi o‘zgaruvchi bo‘lib qoldi?

Nisbiy namlik %30 dan %100 gacha oshirilganda hayot sikli xarajatidagi o‘zgarishlar atrof-muhit harorati, Mach soni va balandlik ta’sirlariga qaraganda ancha kichik. Monte Carlo noaniqlik baholashida namlik o‘zgarishining soatlik LCC ta’siri 18–304 AQSh$/soat oralig‘ida qolgan va trend yo‘nalishining o‘zgarish ehtimoli %36 deb hisoblangan. Shu sababli tadqiqotchilar nisbiy namlikni iqtisodiy jihatdan ikkilamchi drayver sifatida tasniflaydi.

Eksergo-iqtisodiy komponent tahlilida ham o‘xshash manzara kuzatiladi. Vaka 5 da yonish kamerasining jami eksergiya yo‘q qilinishi va kapital xarajati taxminan 2200 AQSh$/soat bo‘lgan holda, nisbiy namlikning %30 dan %100 gacha oshirilishi bu ustun xarajat tuzilishini sezilarli darajada o‘zgartirmaydi. Eng ko‘rinadigan farq o‘rta bosimli turbinada kuzatilgan va manba buni %6 dan biroz ko‘proq o‘zgarish deb ta’riflagan.

Nega Mach soni bo‘yicha manbani ehtiyotkorlik bilan o‘qish kerak?

Tadqiqotning turli tahlil qatlamlari Mach sonining turli iqtisodiy ko‘rsatkichlarga ta’sirini bir xil ko‘rsatmaydi. 3-rasmning sonli izohida Vaka 3 uchun Mach 0,90 dagi soatlik hayot sikli xarajati taxminan 4000 AQSh$/soat deb berilgan, Mach 0,65 da esa u bundan taxminan 600 AQSh$/soat past ekani aytilgan. Vaka 4 va Vaka 5 uchun ham past Mach qiymatida pastroq soatlik LCC tasvirlangan.

Darhol keyingi izoh esa o‘rganilgan yuqori Mach soni yaxshiroq yoqilg‘i samaradorligi va pastroq hayot sikli xarajatini ta’minlaydi deb bayon qiladi. Bu ikki izoh bir-biriga to‘liq mos kelmaydi. Shu sababli manba ma’lumotiga sodiq qolganda Mach sonining soatlik LCC ga ta’sir yo‘nalishi bo‘yicha yagona va ziddiyatsiz xulosa berish mumkin emas.

Biroq eksergo-iqtisodiy nozul tahlili aniqroq trend ko‘rsatadi: Vaka 3 da Mach soni 0,65 dan 0,90 gacha oshgani sari fan va yadro nozullarining umumiy xarajat stavkasi oshadi, maxsus eksergiya xarajati esa kamayadi. Tadqiqotchilar buni kuchliroq ram effekti kirish stagnatsiya bosimi va haroratini oshirishi hamda eksergiya chiqishi xarajat o‘sishidan tezroq ortishi bilan tushuntiradi. Demak, yuqoriroq Mach soni haqida ishonch bilan aytiladigan natija — o‘rganilgan oralig‘da maxsus eksergiya xarajati yaxshilanadi; bu soatlik hayot sikli xarajati bilan bir xil narsa emasligi alohida ta’kidlanishi kerak.

Balandlik xarajat va eksergiya samaradorligini qanday o‘zgartiradi?

Kruiz balandligi 8000 metrdan 11.000 metrgacha oshirilganda 3-rasmda barcha holatlarda soatlik egalik xarajati kamaygani ko‘rinadi. Vaka 3 uchun taxminan 1200 AQSh$/soat kamayish xabar qilingan, Vaka 4 uchun taxminan 750 AQSh$/soat, Vaka 5 uchun taxminan 600 AQSh$/soat va boshqa ikki holat uchun taxminan 300 AQSh$/soat kamayish qayd etilgan.

Biroq nozul darajasidagi maxsus xarajat bahosi boshqa jihatni ko‘rsatadi. Vaka 1 da 8000–11.000 m oralig‘ida balandlik oshgani sari fan va yadro nozullarining umumiy xarajat stavkasi kamayadi, foydali eksergiya birligiga xarajat esa oshadi. Pastroq havo zichligi va massa oqimi tizimning soatlik iqtisodiy yukini kamaytiradi, biroq foydali eksergiya ishlab chiqarishini bundan ham tezroq kamaytirishi mumkin. Shu sababli pastroq soatlik xarajatning o‘zi yuqoriroq termo-iqtisodiy samaradorlik sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Noaniqlik tahlili asosiy tendensiyalarni qay darajada qo‘llab-quvvatladi?

Hayot sikli xarajatlari iqtisodiy farazlarga haddan tashqari sezgirmi yoki yo‘qmi, tekshirish uchun 50.000 Latin Hypercube namunasi bilan Monte Carlo noaniqlik tarqalishi qo‘llangan. Dastlabki kapital xarajati va yoqilg‘i xarajati uchun ±%15 uchburchak taqsimot, diskont stavkasi uchun %2–4, ekspluatatsiya va texnik xizmat koeffitsienti uchun %4–6, qoldiq qiymat uchun %5–15 uchburchak taqsimot ishlatilgan; yillik ishlash soatlari ±%5 cheklangan normal taqsimot bilan ifodalangan. Parametrlar bir-biridan mustaqil deb faraz qilingan.

Monte Carlo tahlili atrof-muhit harorati va balandlik ta’sirlari ishlatilgan iqtisodiy noaniqliklar ostida saqlanib qolishini ko‘rsatadi. Mach o‘zgarishining kattalik farqi ham namunalash ostida barqaror qolgan; biroq manbada yuqorida tushuntirilgan LCC yo‘nalishiga oid matn ziddiyati mavjud bo‘lgani uchun Monte Carlo natijasi bu tahririy qarama-qarshilikni bartaraf etmaydi.

Eksergo-iqtisodiy tahlil nimani o‘lchaydi?

Eksergo-iqtisodiy tahlil komponentdagi termodinamik qaytmaslikni shu komponentning kapital va ekspluatatsiya xarajati bilan bir baholash doirasida birlashtiradi. Barqaror holatdagi komponentning xarajat balansi manbada quyidagicha aniqlangan:

\[ \sum_e \dot{C}_{e,k}+\dot{C}_{w,k} = \dot{C}_{q,k}+\sum_i\dot{C}_{i,k}+\dot{Z}^{T}_{k} \]

Bu yerda \(\dot{C}_{i,k}\) va \(\dot{C}_{e,k}\) kirish va chiqish eksergiya oqimlarining xarajat stavkalarini, \(\dot{C}_{w,k}\) ish uzatilishining, \(\dot{C}_{q,k}\) issiqlik uzatilishining xarajat stavkasini va \(\dot{Z}^{T}_{k}\) komponentning investitsiya hamda ekspluatatsiya-texnik xizmat xarajatini ifodalaydi.

Komponentda mahsulot eksergiyasining birlik xarajati yoqilg‘i eksergiyasi xarajatiga nisbatan qanchalik oshishi nisbiy xarajat farqi \(r_k\) bilan ifodalanadi:

\[ r_k= \frac{c_{p,k}-c_{f,k}}{c_{f,k}} = \frac{1-\eta_{ex,k}}{\eta_{ex,k}} + \frac{\dot{Z}^{CI}_{k}+\dot{Z}^{OM}_{k}} {c_{f,k}\dot{E}_{p,k}} \]

Eksergo-iqtisodiy omil \(f_k\) esa kapital va ekspluatatsiya-texnik xizmat xarajatining jami iqtisodiy yo‘qotishdagi ulushini o‘lchaydi:

\[ f_k= \frac{\dot{Z}_k} {\dot{Z}_k+c_{f,k}\left(\dot{E}_{d,k}+\dot{E}_{L,k}\right)} \]

Past \(f_k\) xarajat ko‘proq eksergiya yo‘q qilinishi va yo‘qotishlardan kelib chiqishini, yuqori \(f_k\) esa investitsiya va ekspluatatsiya xarajatlari nisbatan ustunlashishini ko‘rsatadi. Shuning uchun bir xil dvigatel komponenti uchun optimal takomillashtirish strategiyasi uchish va kruiz sharoitlarida farq qilishi mumkin.

Nega uchishda yonish kamerasi ajralib turadi?

Vaka 1 da uchish paytida yonish kamerasi eng yuqori \(r_k\) qiymatini ko‘rsatadi, \(f_k\) esa nolga yaqin qoladi. Tadqiqotchilar buni yonish paytidagi yoqilg‘i-havo aralashuvi, kimyoviy reaksiyalar va yuqori harorat gradientlari hosil qiladigan kuchli qaytmasliklar bilan bog‘laydi. Uchishda yuqori yoqilg‘i oqimi va yuqori yonish harorati bu ta’sirni yanada kuchaytiradi.

Yuqori bosimli va past bosimli turbinalar hamda yuqori bosimli kompressor ham uchishda muhim eksergiya yo‘q qilinishi xarajatlarini keltirib chiqaradi. Vaka 1 da uchish sharoitida barcha asosiy komponentlarning \(f_k\) qiymati %50 dan past bo‘lishi iqtisodiy yo‘qotishga kapital xarajatdan ko‘ra termodinamik qaytmasliklar kuchliroq ta’sir qilishini ko‘rsatadi.

Nega kruizda xarajat tuzilishi o‘zgaradi?

Kruizda dvigatelning massa oqimi va yonish harorati kamayadi, biroq jismoniy dvigatelning kapital xarajati yo‘qolib qolmaydi. Natijada eksergiya yo‘q qilinishi xarajati kamayadi, investitsiya xarajatining jami xarajatdagi nisbiy ulushi esa ortadi. Vaka 1 da yuqori bosimli kompressorning \(f_k\) qiymati kruizda taxminan %80 ga yaqinlashadi. Vaka 4 ning uch valli tuzilishida esa yuqori bosimli turbinaning kruiz \(f_k\) qiymati taxminan %73 ga chiqadi.

Uch valli Vaka 4 da o‘rta bosimli kompressor va o‘rta bosimli turbinaning tizimga qo‘shilishi siqish va kengaytirish ishini ko‘proq bosqichga taqsimlaydi. Manba bu komponentlar o‘rtasidagi nisbiy xarajat farqlarini Vaka 1 ga qaraganda muvozanatliroq qilishi va uch valli tuzilma eksergo-iqtisodiy yukni bitta komponentda to‘plash moyilligini kamaytirishi mumkinligini bildiradi.

Nega maxsus eksergiya xarajati soatlik xarajatdan ko‘ra izohliroq bo‘lishi mumkin?

Vaka 4 ning fan va yadro nozullarida atrof-muhit harorati 288 K dan 320 K gacha oshgani sari umumiy xarajat stavkasi kamayadi, maxsus xarajat esa ortadi. Issiqroq havo massa oqimini va umumiy energiya qayta ishlash miqdorini kamaytirgani uchun tizim soatiga kamroq xarajat qilayotgandek ko‘rinadi; biroq foydali eksergiya chiqishi tezroq kamaygani sababli har bir GJ foydali eksergiyaning iqtisodiy xarajati oshadi.

Xuddi shunday holat Vaka 1 da balandlik oshganda ham kuzatiladi. Aksincha, Vaka 3 da Mach sonining 0,65 dan 0,90 gacha oshishi nozul xarajat stavkasini oshiradi, lekin maxsus xarajatni kamaytiradi. Tadqiqotning asosiy termo-iqtisodiy xabarlaridan biri shuki, jami dollar/soat qiymati yakka o‘zi samaradorlik ko‘rsatkichi sifatida ishlatilmasligi kerak.

Ekologik ko‘rsatkichlar qanday aniqlangan?

Tadqiqotchilar to‘g‘ridan-to‘g‘ri maxsus CO₂ emissiyasidan tashqari uchta eksergiyaga asoslangan ekologik ko‘rsatkichdan foydalangan. Ekologik buzilish koeffitsienti \(C_{ed}\) dvigatel eksergetik samaradorligining teskarisi sifatida aniqlanadi:

\[ C_{ed}=\frac{1}{\eta_{ex}} \]

Ideal referens qiymat 1; qiymat 1 ga yaqinlashgan sari samaradorlik yaxshiroq deb hisoblanadi.

Ekologik buzilish indeksi \(\Theta_{edi}\) eksergiya yo‘qotilishi va eksergiya yo‘q qilinishining yoqilg‘i eksergiyasiga nisbatini ekologik buzilish koeffitsienti bilan birga baholaydi:

\[ \Theta_{edi} = \left[ \frac{E_l+E_d}{E_f} \right]C_{ed} \]

Bu ko‘rsatkichda ideal qiymat nolga yaqinlashadi. Ekologik yaxshilik indeksi \(\Theta_{ebi}\) esa uning teskarisidir:

\[ \Theta_{ebi}=\frac{1}{\Theta_{edi}} \]

Demak, \(C_{ed}\) va \(\Theta_{edi}\) uchun past, \(\Theta_{ebi}\) uchun yuqori qiymat yaxshiroq ekologik-eksergetik samaradorlikni ifodalaydi.

Vaka 3 uchish va kruizda eng past ekologik buzilish koeffitsientini beradi: mos ravishda 1,67 va 1,37. Shu holat ekologik buzilish indeksida ham eng past, ekologik yaxshilik indeksida esa eng yuqori qiymatlarga erishgan.

Jadval Vaka 3 eksergiyaga asoslangan ko‘rsatkichlarda har ikki ish rejimida eng yaxshi konfiguratsiya ekanini ko‘rsatadi. Shunga qaramay, bu uch ko‘rsatkich to‘g‘ridan-to‘g‘ri emissiya inventari yoki to‘liq hayot sikli ekologik ta’sir tahlili emas; tadqiqotchilar buni alohida qayd etadi.

Nega maxsus CO₂ natijasi boshqa reytingni yuzaga keltiradi?

Maxsus CO₂ bir soatda chiqariladigan CO₂ miqdorini ishlab chiqarilgan tortishga nisbatan normallashtirib, kg/(soat·kN) birligida ifodalanadi. Tadqiqotda barcha beshta holatda maxsus CO₂ kruizda uchishga qaraganda yuqoriroq bo‘lgan. Sababi umumiy yoqilg‘i sarfi kruizda kamaygan bo‘lsa-da, tortish bundan ham tezroq kamayadi va natijada ishlab chiqarilgan har bir tortish birligiga to‘g‘ri keladigan CO₂ ortadi.

Uchishda eng past maxsus CO₂ Vaka 3 da, kruizda esa Vaka 2 da aniqlangan. Uch valli Vaka 4 va Vaka 5 maxsus CO₂ bo‘yicha ayniqsa kruizda kamroq qulay tomonda qolgan. Manba grafigi aniq raqamlarni matnda alohida jadval sifatida bermagani sababli bu yerda grafikdan aniq CO₂ qiymatlari yaratilmagan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• O‘rganilgan xarajat farazlari ostida yoqilg‘i sarfi 20 yillik soatlik hayot sikli xarajatining taxminan %60–75 qismini tashkil qiladi.
• Atrof-muhit harorati, balandlik va Mach soni iqtisodiy hamda termo-iqtisodiy ko‘rsatkichlarni nisbiy namlikka qaraganda kuchliroq o‘zgartiradi.
• Uchishda komponent samarasizligi va eksergiya yo‘q qilinishi, kruizda esa kapital xarajati nisbatan muhimroq bo‘ladi.
• Yonish kamerasi ayniqsa uchish sharoitida asosiy eksergo-iqtisodiy yo‘qotish manbalaridan biridir.
• Pastroq soatlik xarajat stavkasi har doim yaxshiroq termo-iqtisodiy samaradorlik degani emas.
• Vaka 3 \(C_{ed}\), \(\Theta_{edi}\) va \(\Theta_{ebi}\) ko‘rsatkichlari birgalikda baholanganda uchish va kruizda eng yaxshi natijani beradi.
• Maxsus CO₂ reytingi parvoz rejimiga bog‘liq: uchishda Vaka 3, kruizda Vaka 2 eng past qiymatni ko‘rsatadi.
• Nisbiy namlikning hayot sikli xarajatiga ta’siri boshqa asosiy ish o‘zgaruvchilariga qaraganda kichikroq.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan yoki sinamagan natijalar

• Beshta holat haqiqiy aviakompaniya flotlarida 20 yil davomida albatta ayni dollar/soat xarajatlarni keltirib chiqarishi ko‘rsatilmagan.
• Muayyan tijoriy dvigatel barcha yo‘nalishlarda, barcha iqlimlarda yoki barcha operatorlarda mutlaq ravishda “eng yaxshi dvigatel” ekani isbotlanmagan.
• Eksergiyaga asoslangan ekologik ko‘rsatkichlar to‘liq hayot sikli emissiya inventari yoki aviatsiyaning barcha CO₂ bo‘lmagan iqlim ta’sirlarini o‘lchamaydi.
• Model o‘tkinchi ish rejimlari va ishchi oqim sizib chiqishi kabi ayrim haqiqiy dvigatel ta’sirlarini hisobga olmaydi.
• Qum va chang yutilishi natijasidagi kompressor ifloslanishi, pichoq eroziyasi va issiq qism degradatsiyasining iqtisodiy ta’siri to‘g‘ridan-to‘g‘ri modellashtirilmagan.
• Fors ko‘rfazi mintaqasi uchun tanlangan harorat va muhit sharoitlaridan Turkiyadagi ekspluatatsiya xarajatlariga to‘g‘ridan-to‘g‘ri sonli ko‘chirish mumkin emas.
• 3-rasmdagi Mach soni–LCC bayonida manba ichidagi ziddiyat tufayli yuqoriroq Mach soni soatlik hayot sikli xarajatini aniq kamaytiradi yoki oshiradi degan yagona xulosa chiqarib bo‘lmaydi.

Tadqiqotning usuli va natijalari

Hisoblash doirasi

Tadqiqotning termodinamik asosi ayni tadqiqot seriyasining birinchi qismida ishlab chiqilgan va ishlab chiqaruvchi ma’lumotlari hamda e’lon qilingan dvigatel ma’lumotlariga nisbatan tasdiqlangan turbofan samaradorlik modelidir. Ushbu ish bu termodinamik chiqishlarni hayot sikli xarajati, SPECO asosidagi eksergo-iqtisodiy hisob-kitob va eksergiyaga asoslangan ekologik ko‘rsatkichlar bilan kengaytirgan. Eksergo-iqtisodiy va hayot sikli modellari MATLAB R2022b muhitida amalga oshirilgan. Mualliflar GasTurb 14 va MATLAB R2022b dvigatel modellashtirish va tahlilida ishlatilganini alohida qayd etadi.

O‘rganilgan ish sharoitlari

Hayot sikli sezgirlik tahlilida ekologik va parvoz parametrlarining past va yuqori ish nuqtalari ishlatilgan:

• Atrof-muhit harorati: 288 K va 320 K
• Nisbiy namlik: %30 RH va %100 RH
• Kruiz Mach soni: 0,65 va 0,90
• Kruiz balandligi: 8000 m va 11.000 m

Komponent darajasidagi eksergo-iqtisodiy taqqoslashlarda uchish referensi 101,3 kPa, 288,15 K va %30 nisbiy namlik; kruiz referensi esa Mach 0,8 va 8000 m sifatida ishlatilgan.

Diskontlangan yoqilg‘i xarajati farqlari

Dvigatelning samaraliroq va kamroq samarali ish nuqtalari o‘rtasidagi yoqilg‘i xarajati farqi 20 yillik diskont jarayonida joriy qiymatga aylantirilgan. Yillik imkoniyat foydasi manbada quyidagi asosiy munosabat bilan aniqlangan:

\[ CF=[C_{fuel}]_{VR}-[C_{fuel}]_{OPT} \]

va yillar bo‘yicha joriy qiymat:

\[ CF_{PV} = \frac{CF_1}{(1+d)^1} + \frac{CF_2}{(1+d)^2} +\cdots+ \frac{CF_n}{(1+d)^n} \]

Atrof-muhit harorati o‘zgarishida Vaka 3 taxminan 1200 AQSh$/soat bilan eng katta diskontlangan yoqilg‘i xarajati farqini ko‘rsatgan. Mach 0,65–0,90 taqqoslashida ham Vaka 3 taxminan 500 AQSh$/soat bilan eng yuqori farqni bergan. Balandlik 8000–11.000 m oralig‘ida o‘zgartirilganda Vaka 3 uchun farq taxminan 1200 AQSh$/soat darajasida. Namlik o‘zgarishining ta’siri pastroq; eng katta qiymat Vaka 5 da taxminan 300 AQSh$/soat deb xabar qilingan.

SPECO tenglama tizimlari

Eksergo-iqtisodiy yechimda har bir dvigatel komponentining eksergiya oqimlariga xarajat biriktirilgan va yetarli sondagi mustaqil tenglamalarni yaratish uchun yordamchi xarajat munosabatlaridan foydalanilgan. Ikki valli dvigatel uchun A ilovasida A1–A15 tenglamalar bilan 14 noma’lumli 14 mustaqil xarajat tenglamasi; uch valli dvigatel uchun A16–A30 tenglamalar bilan 15 noma’lumli 15 mustaqil xarajat tizimi tuzilgan.

Bu tuzilma fan, past/yuqori bosimli kompressorlar, yonish kamerasi, yuqori/past bosimli turbinalar, uch valli tuzilishda o‘rta bosimli turbina va tegishli fan/yadro nozullarining kapital xarajati bilan eksergiya oqimi xarajatini bir matritsa yechimida birlashtiradi.

Komponent darajasidagi asosiy natijalar

• Vaka 1: Uchishda yonish kamerasi eng yuqori nisbiy xarajat farqiga va nolga yaqin eksergo-iqtisodiy omilga ega. Kruizda yuqori bosimli kompressorning \(f_k\) qiymati taxminan %80 ga yaqinlashadi.
• Vaka 4: Uch valli arxitekturada o‘rta bosimli kompressor va turbina xarajat yukini ko‘proq komponentlarga taqsimlaydi. Kruizda yuqori bosimli turbinaning \(f_k\) qiymati taxminan %73.
• Vaka 2: 288 K va 320 K taqqoslashida yonish kamerasi jami eksergiya yo‘q qilinishi va investitsiya xarajatining eng katta komponenti; issiq ish sharoiti fan, yonish kamerasi va yuqori bosimli turbinaga turlicha ta’sir qiladi.
• Vaka 5: %30–%100 nisbiy namlik o‘zgarishida xarajat iyerarxiyasi asosan saqlanadi; yonish kamerasi taxminan 2200 AQSh$/soat bilan ustun bo‘lib qoladi.
• Vaka 3: Mach oshgani sari fan va yadro nozullarining xarajat stavkasi ortadi, ammo maxsus eksergiya xarajati kamayadi.

Ekologik natijalarni birgalikda o‘qish

Eksergiyaga asoslangan ekologik ko‘rsatkichlar barcha holatlarda kruizda uchishga nisbatan yaxshilanadi: \(C_{ed}\) va \(\Theta_{edi}\) kamayadi, \(\Theta_{ebi}\) oshadi. Aksincha, maxsus CO₂ barcha holatlarda kruizda ortadi. Bu ikki natija ziddiyatli emas, chunki ko‘rsatkichlar turli fizik savollarga javob beradi. Eksergiya ko‘rsatkichlari termodinamik resursdan foydalanish va yo‘qotishlarni baholaydi, maxsus CO₂ esa chiqarilgan karbon dioksidni ishlab chiqarilgan tortishga normallashtiradi.

Natijalar bo‘limining 7-bandida Vaka 3 uchta ekologik ko‘rsatkich uchun “best/lowest” qiymatlarni bergani yozilgan. Manbaning o‘z Tenglama (19) ta’rifiga ko‘ra, bu ibora \(\Theta_{ebi}\) uchun texnik jihatdan to‘g‘ri emas: ekologik yaxshilik indeksida yuqori qiymat yaxshiroq. 6-jadvalda Vaka 3 haqiqatan ham eng yaxshi natijani beradi, biroq bunga eng yuqori \(\Theta_{ebi}\) bilan erishadi.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

Natijalarni talqin qilish yettita asosiy model farazi va iqtisodiy kirish qiymatlariga bog‘liq. Dvigatellar barqaror holatda modellashtirilgan, o‘tkinchi ta’sirlar va ishchi oqim sizib chiqishi e’tiborga olinmagan, ideal gaz yondashuvi ishlatilgan va to‘liq yonish faraz qilingan. Yoqilg‘i narxi, kapital xarajatlari, yillik parvoz soatlari, texnik xizmat stavkalari va diskont stavkasi kabi iqtisodiy kirishlar haqiqiy aviakompaniya kelajakda albatta duch keladigan xarajatlar emas.

Noaniqlik tahlili bu kirishlardagi oqilona o‘zgarishlarning asosiy tendensiyalarga ta’sirini sinasa-da, model barcha real dunyo noaniqliklarini qamrab olmaydi. Mualliflarning kelajak ish tavsiyalarida ham ta’kidlanganidek, parametrlar o‘rtasidagi korrelyatsiyalarni modellashtirish va ilg‘or stoxastik ish sharoitlarini yaratish kelajakdagi tadqiqotlar uchun ochiq qolmoqda.

Bundan tashqari, Fors ko‘rfazi geografiyasida dvigatel ekspluatatsiyasi uchun muhim bo‘lishi mumkin bo‘lgan qum va chang yutilishi, kompressor ifloslanishi, pichoq eroziyasi va issiq qism yeyilishi ushbu iqtisodiy-eksergetik modelga kiritilmagan. Tadqiqotchilar buni kelajakdagi ishlar uchun muhim bo‘shliq sifatida belgilaydi.

Manba va usul eslatmasi

To‘liq original tadqiqot nomi: Comparative Exergo-Economic, Exergo-Environmental, and Lifecycle Cost Analysis of High-Bypass Turbofan Engine Configurations

Mualliflar: Abdulrahman S. Almutairi; Hamad H. Almutairi; Abdulrahman H. Alenezi; Hamad M. Alhajeri.

Mualliflar tartibi: Manbadagi original tartib aynan saqlangan. Manbada birgalikdagi birinchi muallif yoki teng hissa bayonoti yo‘q.

Mas’ul muallif: Abdulrahman S. Almutairi.

Muassasa: Department of Mechanical Power and Refrigeration Technology, College of Technological Studies, Public Authority for Applied Education and Training, Shuwaikh, P.O. Box 42325, Kuwait City 70654, Kuwait.

Manba turi: Taqrizdan o‘tgan tadqiqot maqolasi; hisoblash termodinamikasi/modellashtirish, hayot sikli xarajati tahlili, eksergo-iqtisodiy baholash va eksergo-ekologik baholashni birlashtiradi.

Jurnal: Aerospace

Nashriyot: MDPI

Jild / son / maqola raqami: 13(7), 614

Nashr sanasi: 6 iyul 2026

DOI: 10.3390/aerospace13070614

Rasmiy nashr havolasi:MDPI — Aerospace 13(7), 614

DOI havolasi:https://doi.org/10.3390/aerospace13070614

Litsenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Taqriz holati: Maqola taqrizdan o‘tgan, ochiq kirishli Aerospace jurnalida chop etilgan tadqiqot maqolasidir.

Moliyalashtirish: Mualliflar tadqiqot tashqi moliyalashtirish olmaganini bildirgan.

Ma’lumotlarning mavjudligi: Tadqiqotning original hissalari maqolaning o‘zida mavjudligi va qo‘shimcha savollar mas’ul muallifga yo‘naltirilishi mumkinligi ko‘rsatilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptuallashtirish Abdulrahman S. Almutairi va Hamad H. Almutairi; metodologiya shu ikki muallif; dasturiy ta’minot Abdulrahman S. Almutairi, Hamad H. Almutairi va Hamad M. Alhajeri; validatsiya shu uch muallif; formal tahlil Abdulrahman H. Alenezi va Hamad H. Almutairi; tadqiqot barcha to‘rt muallif; resurslar Abdulrahman S. Almutairi; ma’lumotlarni kuratsiya qilish Abdulrahman H. Alenezi va Hamad M. Alhajeri; dastlabki qo‘lyozma Abdulrahman S. Almutairi, Hamad H. Almutairi va Hamad M. Alhajeri; ko‘rib chiqish va tahrirlash Abdulrahman S. Almutairi va Hamad H. Almutairi; vizualizatsiya Hamad M. Alhajeri; nazorat Abdulrahman S. Almutairi va Hamad H. Almutairi; loyiha boshqaruvi Abdulrahman S. Almutairi tomonidan bajarilgan.

Seriyadagi o‘rni: Tadqiqot shu dvigatel konfiguratsiyalarining energiya va eksergiya samaradorligini o‘rgangan Part I ishining davomidir. Hozirgi ish iqtisodiy va ekologik baholashni qo‘shib, tadqiqot doirasini kengaytiradi.

Bibliografik nomuvofiqlik eslatmasi: Hozirgi tadqiqotning [36] manba yozuvida Part I “Aerospace 2025, 13, 27” deb berilgan. Part I ning rasmiy jurnal iqtibosi “Aerospace 2026, 13, 27” ko‘rinishida; ish 26 dekabr 2025 da onlayn nashr qilingan. Shu sababli joriy manbadagi “2025” ifodasi jimlik bilan o‘zgartirilmagan, rasmiy bibliografik yozuv alohida izohlangan.

Tenglama eslatmasi: Hayot sikli xarajati Tenglama (1) da dastlabki kapital atamasi \(C_{inst}\) deb yozilgan, darhol keyingi izohda \(C_{ini}\) ishlatilgan. Manba ichidagi ushbu belgi farqi saqlangan.

Mach–LCC nomuvofiqligi: 3-rasmning sonli izohi Mach 0,90 uchun Mach 0,65 ga qaraganda yuqoriroq soatlik hayot sikli xarajatlarini beradi, keyingi matn esa yuqori Mach qiymati pastroq LCC ta’minlaydi deydi. Shu sababli Verianla matnida soatlik LCC yo‘nalishi bitta xulosaga majburlanmagan. Mach oshishi maxsus eksergiya xarajatini kamaytirishi haqidagi alohida eksergo-iqtisodiy natija esa manbada aniq qo‘llab-quvvatlanadi.

Ekologik ko‘rsatkich terminologiyasi eslatmasi: Natijalar bo‘limidagi “uchala ko‘rsatkichda ham eng past” iborasi \(\Theta_{ebi}\) uchun matematik ta’rifga mos emas. Vaka 3 ekologik yaxshilik indeksida eng yaxshi natijani eng yuqori qiymat bilan beradi.

Ilmiy chegara: Tadqiqot haqiqiy dvigatellardan ilhomlangan beshta hisoblash konfiguratsiyasini baholaydi. Natijalar haqiqiy aviakompaniya flotida o‘tkazilgan 20 yillik kuzatuv tadqiqoti emas. Dvigatel samaradorligining o‘tkinchi rejimlari, ayrim haqiqiy ekspluatatsion ta’sirlar va qum/chang sababli uzoq muddatli degradatsiya iqtisodiy modelga kiritilmagan. Natijalar ishlatilgan termodinamik model, missiya profillari va iqtisodiy farazlar doirasida baholanishi kerak.

Kontent yaratish usuli: Ushbu Verianla izohi ilmiy natijalar nuqtai nazaridan faqat ko‘rib chiqilgan manba tadqiqotiga asoslangan. Tashqi manbalardan yangi eksperimental natija, yangi samaradorlik qiymati, yangi emissiya ma’lumoti yoki manbada yo‘q mexanizm qo‘shilmagan. Tashqi tekshiruv faqat tadqiqot identifikatsiyasi, rasmiy nashr yozuvi, taqriz holati va Part I bibliografik yozuvini tekshirish bilan cheklangan.