Как Airbus разрабатывает свои первые инновационные баллоны с криогенным водородом?

May 02, 2023

Два центра разработки нулевых выбросов (ZEDC), созданные Airbus, реализуют инновационную конструкцию баков.

Водород можно использовать в качестве альтернативного топлива для реактивных двигателей, чтобы минимизировать выбросы углекислого газа на будущих самолетах. Поскольку плотность энергии в три раза выше, чем у реактивного топлива, выбросы самолетов с водородными двигателями наносят значительно меньший вред окружающей среде. Водород можно использовать для питания самолетов несколькими способами.

Обычные газотурбинные двигатели могут быть модифицированы для использования жидкого водорода для сгорания. Альтернативно, электроэнергию можно генерировать с помощью водородных топливных элементов, которые, как ожидается, будут более надежным (и непрерывным) источником энергии, чем батареи. Можно использовать гибридный подход, сочетающий две водородные технологии (сжигание и топливные элементы).

Независимо от случая, на борту самолета требуется непрерывная подача водорода для обеспечения значительной дальности полета самолета. Учитывая выгодную энергетическую плотность водорода, объемная плотность водорода становится самой серьезной проблемой.

Водород значительно легче реактивного топлива и требует в самолетах в четыре раза больше объема, чем авиационное топливо. Следовательно, бортовое хранение жидкого водорода является сложной задачей для производителей самолетов.

Криогенные резервуары необходимы для хранения жидкого водорода при температуре примерно -420 градусов F (-250 градусов C). Температура глубокого замерзания требует специальных материалов, более толстых стенок и достаточной изоляции между стопками баллонов.

В течение последних нескольких лет Airbus работал над созданием самолета с нулевым уровнем выбросов и выводом его на рынок к 2035 году. Вместе со своими европейскими партнерами Airbus разрабатывает инновационные криогенные резервуары для хранения водорода. Airbus создал два Центра разработки нулевых выбросов (ZEDC) во Франции и Германии для разработки инновационного дизайна танков.

Центр в Германии в тесном сотрудничестве с Airbus Defence and Space Technologies предоставляет экспертные знания в области водородного топлива. Команда тестирует несколько конструкций для управления газификацией водорода в специализированных баллонах.

Конструкция и металлургия танка разработаны во Франции. Вместо того чтобы повторять теоретические принципы, обе команды ZEDC применили практический подход к проблеме. Они производят множество прототипов, испытывают их в различных условиях и совершенствуют конструкции.

По данным Airbus, французская команда ZEDC изготовила первый в мире криогенный бак Airbus всего за год. Airbus намерен протестировать рабочий прототип(ы) криогенных баков на своем испытательном самолете ZEROe. Руководитель производства самолетов ZEROe и главный архитектор силовых установок Крис Редферн заявляет:

«То, что этот первый танк изготавливается так быстро, является настоящим свидетельством командной работы на наших предприятиях. Гибкая методология позволила создать отличный прототип и поможет добиться улучшений в будущих итерациях. Мы хотим оптимизировать резервуар для большей эффективности и снижения его воздействие на окружающую среду еще больше: в конце концов, самолет с нулевым уровнем выбросов должен быть как можно ближе к нулевому уровню выбросов на протяжении всего своего жизненного цикла».

Инженеры Airbus проектируют и тестируют криогенные водородные баллоны с помощью вычислительного программного обеспечения в Тулузе. Результаты структурного и потокового анализа передаются командам ZEDC для анализа и внесения улучшений в производство. Прежде чем приступить к испытаниям на водороде, Airbus планирует протестировать первый разработанный бак с азотом.

Что вы думаете о первом в мире криогенном водородном баке Airbus? Расскажите нам в разделе комментариев.

Писатель: Омар — энтузиаст авиации, доктор философии. в аэрокосмической технике. Имея за плечами многолетний технический и исследовательский опыт, Омар стремится сосредоточиться на научно-исследовательской авиационной практике. Помимо работы, Омар увлекается путешествиями, посещением авиационных объектов и наблюдением за самолетами. Базируется в Ванкувере, Канада.