Мир готовится серийно использовать жидкий водород в авиации
Компания Universal Hydrogen, которая первой в мире провела летные испытания крупнейшего водородного авиалайнера, приступила к тестированию сменных топливных модулей на жидком водороде. Этот вид топлива, как ожидается, радикально расширит диапазон экологически чистых пассажирских самолетов уже к 2026 году.
Декарбонизация авиации является непростой задачей, и основная сложность заключается в необходимости «упаковать» максимум энергии в самой легкой форме. И с авиационным топливом в этом вопросе очень трудно конкурировать. Электрические версии также вряд ли могут решить проблему, особенно учитывая уровень развития аккумуляторных систем сохранения энергии. Зато в последнее время обороты уверенно набирает водородная тема.
Так выглядит испытательная установка для авиалайнера, адаптированная для работы на модулях жидкого водородного топлива Фото: YouTube.com
На данном этапе чаще всего водород используется на борту в виде сжатого газа, а затем пропускается через топливный элемент для питания электрических винтов. Газообразный H2 может обеспечить практически в два раза большую дальность полета самолета в сравнении с аккумуляторной батареей. И это, естественно, открывает возможности для региональных полетов на короткие расстояния с нулевым уровнем выбросов.
Universal в этой сфере уже удалось достичь определенного успеха. В прошлом году компания управляла самым большим из когда-либо построенных самолетов на водородных топливных элементах. Однако использование газообразного водорода вносит некоторые коррективы – операторам авиакомпаний придется существенно сокращать посадочные места.
Например, обычно Dash-8 может вместить до 56 пассажиров, а в экологичной водородной модификации придется отказаться от 16 мест. Зато дальность полета такого лайнера составит 460 миль (740 км). И такое решение, по словам представителя Universal, может покрыть около 75% маршрутов, обычно обслуживаемых самолетами этого класса.
Заправка жидким водородом топливного модуля. Фото: YouTube.com
Но останавливаться на этом они, похоже, не собираются, и уверенно «шагают» в направлении криогенного жидкого водорода. Основной задачей на пути к 100% покрытию авиарейсов для региональных воздушных судов является возможность обеспечить хранение данного вида топлива при невероятно низких температурах, ниже 20 К (-253 C), чтобы сохранить его в жидкой фазе и предотвратить его выкипание.
Надо сказать, что авиационные силовые агрегаты на жидком водороде отстают от двигателей на газообразном водороде на несколько лет и только выходят из стадии исследований. Только в сентябре прошлого года H2Fly совершил первый в мире пилотируемый полет двухфюзеляжного самолета Pipistrel Taurus, работающего на жидком водороде.
Тогда, по результатам летных испытаний, в компании отчитались, что переход на жидкий H2 практически удвоил запас хода лайнера по сравнению с тем, что на что он был способен на сжатом газе, поэтому потенциал, как говорится, «на лицо».
Universal Hydrogen уже некоторое время работает над созданием модульной топливной системы на жидком водороде в масштабе, соответствующем ее силовой установке мегаваттного класса для авиалайнеров среднего размера, таких как Dash-8 и ATR-72. Внешне это выглядит точно так же, как обычный грузовой авиаконтейнер. Его можно заполнить на наземном объекте, а затем загружать и вынимать из авиалайнера для дозаправки, используя то же оборудование, которым обычно загружают груз.
Каждый топливный модуль с жидким водородом вместимостью около 200 кг (441 фунт), подразумевает наличие резервуара с двойными стенками и вакуумной изоляцией. Каждый из них также имеет встроенную систему теплообмена, которая принимает горячую охлаждающую жидкость от электродвигателей и использует ее для испарения жидкого H2. Таким образом топливо переходит в газообразную форму, которую можно пропускать через топливные элементы.
Кроме того, для обеспечения безопасности также предусмотрены устройства для вентиляции выпарного газа и системы обнаружения утечек.
Водородные топливные модули загружаются в Lightning McClean с использованием обычного погрузочного оборудования. Фото: YouTube.com
Каждый из этих модулей, помещенных в переоборудованный ATR-72, обеспечивают до 575 миль (порядка 926 км) дальности полета. И на днях
Universal объявила, что впервые подключила модуль жидкого H2 к наземному испытательному стенду Iron Bird, который является функциональным эквивалентом двигательной установки Lightning McClean. Весь спектр летных испытаний был проведен успешно, постоянная мощность была обеспечена в течение одного часа и сорока минут.
Подготовить эту систему для коммерческих пассажирских рейсов в Universal планируют уже к 2026 году. Однако их могут и опередить. Другой ведущий стартап в этой сфере, ZeroAvia, также работает над тем, чтобы выйти на новый уровень. Они стремятся к увеличению дальности полета авиалайнеров на 40% по сравнению с тем, что может предложить жидкий H2.
Декарбонизация авиации является непростой задачей, и основная сложность заключается в необходимости «упаковать» максимум энергии в самой легкой форме. И с авиационным топливом в этом вопросе очень трудно конкурировать. Электрические версии также вряд ли могут решить проблему, особенно учитывая уровень развития аккумуляторных систем сохранения энергии. Зато в последнее время обороты уверенно набирает водородная тема.
Так выглядит испытательная установка для авиалайнера, адаптированная для работы на модулях жидкого водородного топлива Фото: YouTube.comНа данном этапе чаще всего водород используется на борту в виде сжатого газа, а затем пропускается через топливный элемент для питания электрических винтов. Газообразный H2 может обеспечить практически в два раза большую дальность полета самолета в сравнении с аккумуляторной батареей. И это, естественно, открывает возможности для региональных полетов на короткие расстояния с нулевым уровнем выбросов.
Universal в этой сфере уже удалось достичь определенного успеха. В прошлом году компания управляла самым большим из когда-либо построенных самолетов на водородных топливных элементах. Однако использование газообразного водорода вносит некоторые коррективы – операторам авиакомпаний придется существенно сокращать посадочные места.
Например, обычно Dash-8 может вместить до 56 пассажиров, а в экологичной водородной модификации придется отказаться от 16 мест. Зато дальность полета такого лайнера составит 460 миль (740 км). И такое решение, по словам представителя Universal, может покрыть около 75% маршрутов, обычно обслуживаемых самолетами этого класса.
Заправка жидким водородом топливного модуля. Фото: YouTube.comНо останавливаться на этом они, похоже, не собираются, и уверенно «шагают» в направлении криогенного жидкого водорода. Основной задачей на пути к 100% покрытию авиарейсов для региональных воздушных судов является возможность обеспечить хранение данного вида топлива при невероятно низких температурах, ниже 20 К (-253 C), чтобы сохранить его в жидкой фазе и предотвратить его выкипание.
Надо сказать, что авиационные силовые агрегаты на жидком водороде отстают от двигателей на газообразном водороде на несколько лет и только выходят из стадии исследований. Только в сентябре прошлого года H2Fly совершил первый в мире пилотируемый полет двухфюзеляжного самолета Pipistrel Taurus, работающего на жидком водороде.
Тогда, по результатам летных испытаний, в компании отчитались, что переход на жидкий H2 практически удвоил запас хода лайнера по сравнению с тем, что на что он был способен на сжатом газе, поэтому потенциал, как говорится, «на лицо».
Universal Hydrogen уже некоторое время работает над созданием модульной топливной системы на жидком водороде в масштабе, соответствующем ее силовой установке мегаваттного класса для авиалайнеров среднего размера, таких как Dash-8 и ATR-72. Внешне это выглядит точно так же, как обычный грузовой авиаконтейнер. Его можно заполнить на наземном объекте, а затем загружать и вынимать из авиалайнера для дозаправки, используя то же оборудование, которым обычно загружают груз.
Каждый топливный модуль с жидким водородом вместимостью около 200 кг (441 фунт), подразумевает наличие резервуара с двойными стенками и вакуумной изоляцией. Каждый из них также имеет встроенную систему теплообмена, которая принимает горячую охлаждающую жидкость от электродвигателей и использует ее для испарения жидкого H2. Таким образом топливо переходит в газообразную форму, которую можно пропускать через топливные элементы.
Кроме того, для обеспечения безопасности также предусмотрены устройства для вентиляции выпарного газа и системы обнаружения утечек.
Водородные топливные модули загружаются в Lightning McClean с использованием обычного погрузочного оборудования. Фото: YouTube.comКаждый из этих модулей, помещенных в переоборудованный ATR-72, обеспечивают до 575 миль (порядка 926 км) дальности полета. И на днях
Universal объявила, что впервые подключила модуль жидкого H2 к наземному испытательному стенду Iron Bird, который является функциональным эквивалентом двигательной установки Lightning McClean. Весь спектр летных испытаний был проведен успешно, постоянная мощность была обеспечена в течение одного часа и сорока минут.
Это самый крупный силовой агрегат на топливных элементах, когда-либо работавший на жидком водороде
— заявил президент и технический директор компании Марк Казин.
— заявил президент и технический директор компании Марк Казин.
Подготовить эту систему для коммерческих пассажирских рейсов в Universal планируют уже к 2026 году. Однако их могут и опередить. Другой ведущий стартап в этой сфере, ZeroAvia, также работает над тем, чтобы выйти на новый уровень. Они стремятся к увеличению дальности полета авиалайнеров на 40% по сравнению с тем, что может предложить жидкий H2.
- Lilu
- www.youtube.com
Рекомендуем для вас
Четыре цилиндра и турбонаддув: что известно об авиадвигателе М105
В сообщении о М105 важно точно назвать полученный документ. Сертификат разработчика относится к соответствию организации установленным требованиям;...
Т-16 вёз груз перед собой. Зачем шасси сделали настолько необычным
У обычного трактора впереди находится капот, а груз чаще едет в прицепе сзади. Семейство Т-16 узнаётся по другой картине. Перед водителем расположена грузовая...
«Урал» без оппозита: чем Neo 500 отличается от привычного Gear Up
Первые 26 мотоциклов прибыли в штат Вашингтон. В новой модели сохранили коляску и задний ход, но сменили двигатель, трансмиссию и платформу....
Зачем локомотиву песок, если он должен ехать по чистым рельсам
В запасах локомотива есть материал, который легко не заметить за разговорами о мощности: песок. Его подают к месту, где стальное колесо касается рельса. Он...
Машина без запаски: что покупатель получает вместо неё
Под полом багажника может оказаться аккуратный лоток с компрессором и бутылкой жидкости. Место похоже на отсек для инструмента, а большого колеса нет....
«Кировец» поворачивает всем корпусом. Что даёт подвижная рама
У большого «Кировца» на повороте меняется сам силуэт. Передняя половина машины смотрит в одну сторону, задняя ещё идёт под углом к ней. Колёса при этом не...
ЯМЗ работает и на дороге, и на рельсах. Что скрывает индекс двигателя
Грузовик едет по дороге, комбайн подолгу работает в поле, мотовоз передвигает железнодорожную технику. В их описаниях можно встретить двигатели одного...
Провода над карьером: как самосвал получает больше тяги на подъёме
На подъёме самосвал поднимает токоприёмник к контактной линии над дорогой. На первый взгляд он становится огромным троллейбусом с камнями вместо пассажиров. Но...
Что крутит винт вертолёта, если двигатель остановился
У вертолёта сразу видно, за что отвечает двигатель: он вращает винт над кабиной. Поэтому остановку мотора легко представить как остановку самого винта. Однако...
Зачем гоночному мотору бак для масла, если под ним уже есть поддон
Мотор может остаться без нормальной подачи масла посреди длинного поворота, хотя на стоянке уровень был в порядке. В обычном двигателе запас масла находится в...
Он свешивается к асфальту. Зачем гоночной коляске такой пассажир?
Пассажир смещается над платформой коляски и переносит вес к её колесу. С обочины кажется, что он вот-вот выпадет: корпус уже сбоку от машины, шлем низко над...
Грузовик спускает шины на ходу. Куда уходит воздух и что это даёт
На асфальте водитель следит, чтобы колесо не стало мягким. На рыхлой дороге тяжёлому вездеходу иногда специально снижают давление. Если машина оборудована...
Катер едет по льду. Что удерживает воздух под его юбкой
У судна на воздушной подушке между жёстким корпусом и поверхностью видна тёмная гибкая юбка. На воде она проходит возле волны, на льду касается неровностей....
Турбина крутится быстро, а винт медленно. Зачем самолёту редуктор
Большой воздушный винт и компактная турбина работают в одном двигателе, но вращаются с разной частотой. Между ними стоит понижающий редуктор. Снаружи этот узел...