Как уменьшить неблагоприятную маневренность водородного самолета Airbus ZeroE из-за топливного бака за задней гермошпангоутом?

Недавно Airbus анонсировала три концептуальных самолета для коммерческого использования, работающих на жидком водороде, с намерением ввести самолет в эксплуатацию к 2035 году.

https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/hydrogen/zeroe.html

https://www.airbus.com/newsroom/stories/these-new-Airbus-concept-aircraft-have-one-thing-in-common.html

Насколько я могу судить, турбовентиляторный вариант находится в том же сегменте, что и текущий A320, хотя и с несколько меньшей дальностью полета.

Что касается самолетов с водородным двигателем, задача состоит в том, чтобы нести достаточно топлива, чтобы он мог конкурировать с керосином.

Есть несколько вариантов, и из этого вопроса кажется выделяются 3 варианта:

  • Криогенный: хранение топлива в виде жидкости
  • Сжатый: требуются тяжелые и прочные топливные баки.
  • Гидриды: связывают водород с другим веществом и выделяют при нагревании.

Airbus намеревается использовать вариант номер 1, то есть хранить жидкое топливо и криогенно за задним гермошпангоутом.

Несбалансированное распределение веса, хранящее не только топливо, но и предполагающее наличие тяжелых баков и охлаждающего оборудования в дальней задней части самолета, кажется мне проблемой маневренности, с моментом тангажа из-за смещенного баланса веса.

Какие меры можно предпринять, чтобы смягчить (предполагаемое) неблагоприятное обращение, которое это создает?

Зачем предполагать, что будет какое-то неблагоприятное обращение? Мне кажется, что топливный бак будет довольно близко к центру тяжести.
За задней герметической переборкой было бы так далеко, как вы можете зайти внутрь самолета. Так далеко, насколько вы можете уйти от CoG.
@ jpe61 Плохо. Я думал о смешанном дизайне крыла, где крыло и двигатели находятся за компьютерной графикой.
@Federico Пожалуйста, дайте спрашивающим больше времени, чтобы уточнить свой вопрос по вашему вкусу, прежде чем закрывать его в следующий раз!
Вопросы следует закрывать до тех пор, пока не будут внесены такие изменения, а не оставлять открытыми (привлекая ответы, которые больше не будут применимы). Закрытые вопросы можно редактировать; закрытие и повторное открытие лучше, чем удаление нескольких ответов позже.
@Nij, хотя я согласен с вашей точкой зрения здесь, я бы сказал, что ожидание нескольких минут, чтобы увидеть, можно ли быстро внести редактирование, предпочтительнее, чем закрытие вопроса и, возможно, часы ожидания, чтобы он был повторно открыт системой голосования.
Если его можно быстро закрыть, то можно быстро и открыть. Он также не исчезнет полностью за час или пять, которые необходимы для ожидания модификатора.
@Nij Лично я считаю, что стоит подождать пару минут для исправленного вопроса, вместо того, чтобы ждать несколько часов, пока мод пометит недавно опубликованный вопрос.

Ответы (2)

Airbus будет хранить водород, химически связывая его с углеродом, в течение длительного времени. Таким образом, его можно разместить в крыльях, подфюзеляжном баке и горизонтальном оперении, а его постепенное исчезновение в полете не будет сильно смещать центр тяжести.

То, что только что опубликовал отдел по связям с общественностью, это просто для политкорректности. Это не было тщательно проверено на целесообразность инженерным отделом. Никто всерьез не рассчитывает использовать водород для авиалайнеров. Проблемы с хранением явно ставят его в невыгодное положение, и правильно обозначенная вами проблема с хранением топлива вдали от центра тяжести — одна из таких проблем.

Когда Airbus доставляется сегодня , его баки заполнены смесью, содержащей углеводороды из углеродно-нейтрального источника . Рейсы Beluga, доставляющие детали между заводами Airbus, используют это топливо. Virgin Airlines протестировала возобновляемое топливо еще в 2008 году, и оно также используется на рейсах Lufthansa, вылетающих из Франкфурта.

Конечно, большинство авиакомпаний будут заправляться обычным керосином на основе минерального масла после того, как это топливо будет израсходовано, потому что оно дешевле и доступнее. Но технически ничто не мешает авиакомпаниям сегодня использовать углеродно-нейтральное топливо.

Генерация водорода сегодня в основном осуществляется с использованием природного газа, который не так углеродоемок, как керосин, но все, кроме углеродно-нейтрального газа. Кроме того, источник энергии для переработки и транспортировки топлива из возобновляемых источников сделает их углеродно-нейтральными менее чем на 100%. Существующие источники возобновляемого топлива (растительные масла и отходы) далеки от оптимальных, и их трудно масштабировать, но работа по прямому выделению углекислого газа из атмосферы продолжается. Сегодня мы тратим избыточную солнечную энергию , замыкая ее на землю . Я знаю лучшее применение этой избыточной энергии…

Интересный. Вы говорите, что Airbus намеревается химически связать водород с углеродом, почему это так, и есть ли у вас источник этой информации? Как это утверждение соотносится с тем, что никто всерьез не собирается использовать водород для авиации - они как бы противоречат друг другу? И будет ли связанный углеродом водород жидким топливом или криогенным топливом?
Вы упускаете главное преимущество преобразования природного газа в водород: возможно улавливать и изолировать CO2. Это немного сложнее, когда CO2 образуется на высоте 30 000 футов в воздухе.
@Erik: На случай, если шутка ускользнула от вас, все ископаемые виды топлива состоят из углерода и водорода, обычно это цепочка из 8-12 атомов углерода с присоединенными атомами водорода. Есть небольшая часть, где это точно; обычно углеродные цепи, встречающиеся в природе, немного длиннее, поэтому некоторые из этих длинных цепей «расщепляются» на нефтеперерабатывающих заводах. Это включает добавление атомов водорода в точке, где цепи разорваны.
@MSalters Я не особенно разбираюсь в химии, но то, что вы и Питер говорите о том, что «Airbus будет хранить водород, химически связывая его с углеродом в течение долгого времени», является обычным реактивным топливом? И это объявление от Airbus не более чем сон?
@Erik: Да, я хотел сказать, что все авиалайнеры будут продолжать использовать керосин (смесь молекул, состоящих в основном из углерода и водорода). Это не должно быть неправильно понято, что персонал Airbus будет добавлять каждый атом водорода к молекулам керосина, но Airbus работает с компаниями, которые пытаются улавливать углерод из атмосферы и добавлять водород, в идеале из воды. Или оставьте этот процесс растениям, которые делают то же самое, возможно, уже 2,5 тысячелетия.
@MSalters Совершенно верно. А потом этот углекислый газ идет в газировку или обогащает атмосферу теплиц. Во всех случаях он в конечном итоге улетучивается в атмосферу. Количество, которое заканчивается карбонатом кальция, незначительно.
@PeterKämpf Получается, что получение углерода из атмосферы и добавление водорода — это производство синтетического керосина? Но тогда эти разговоры о криогенике и жидком водороде в том виде, в каком Airbus говорил об этом на своем пресс-мероприятии, ложны? Если это так, не будет ли это быстро раскрыто теми, кто разбирается в конструкции самолетов, и не будет ли это рассматриваться как шутка?
@PeterKämpf: Я знаю, что Нидерланды планируют хранить его на пустых газовых месторождениях под Северным морем. Они удерживают CH4 в течение 100 миллионов лет, а CO2 — более крупная молекула. Так что это действительно осуществимый способ производства H2 из CH4 без утечки CO2 в атмосферу.
@Erik: Ты никогда не работал в/с маркетингом, не так ли? Это Airbus пытается выглядеть политкорректно. Это не наглая ложь, скорее то, что вы говорите на спорные темы, не впадая в горячую воду. Конечно, инженеры не воспринимают это всерьез.
@Erik Пресс-релиз не является ложным. Конечно, нужно рассматривать каждый вариант, и на данном этапе это должно произойти с университетами в рамках магистерских диссертаций или, может быть, даже программ докторантуры, спонсируемых Airbus. Но это не означает, что сейчас тысячи инженеров, необходимых для проектирования самолета, работают над авиалайнером с водородным двигателем. Об этом также не говорится в объявлении.
@PeterKämpf Но Airbus заявляет в своем релизе, что они намерены ввести в эксплуатацию действующий авиалайнер с водородным двигателем к 2035 году, разве это не то же самое?
@PeterKämpf, вы уверены, что «инженеры не воспринимают это всерьез»? В Германии есть много исследовательских институтов по этому поводу (и это не единственная страна, занимающаяся этим). Вероятно, это не удастся, но и B747 проектировался как провальный проект. Есть неопределенность цен на нефть в будущем (и войны), так что это нормальная диверсификация (возвращение проектов в случае необходимости).
@Erik: Любой прогноз, касающийся будущего, особенно сложен. К 2035 году все люди, ответственные за это намерение, уйдут на пенсию, а, как вы знаете, намерения непостоянны. Это всего лишь предположение с моей стороны, но подкрепленное вескими доказательствами технической осуществимости. Я действительно думаю, что это намерение несерьезно (или сделано особо наивными людьми, что, на мой взгляд, менее вероятно). Вы только посмотрите, как давно нам обещают смешанные корпуса крыла (BWB - одна из концепций). Минимум 30 лет, а то и больше. И что мы получили? Больше того же.

Ситуация не так ужасна, как можно было бы подумать, так как содержание энергии на килограмм водорода в 3,3 раза больше, чем у керосина (142 против 43 МДж/кг): Википедия: Energy Density — плотность энергии в накопителях энергии и в топливе.wikipedia, Плотность энергии в топливе

С учетом небольшой экономии веса крыльев, а также чуть более тяжелого бака с водородом и топливных магистралей (изоляция, давление), вес самого водородного топлива и топливной системы должен составлять где-то от половины до трети веса "традиционного" " Топливо и топливная система.

Однако верно, что размещать постоянно уменьшающийся вес как можно дальше от центра подъемной силы — глупая идея. Это привело бы к очень неэкономичным условиям балансировки в какой-то момент полета, если только самолет не несет подвижный балансировочный вес, что также является довольно глупой идеей, ИМО. Крылья с изменяемой геометрией также могут быть решением, но опять же, это добавит веса и сложности.

Должен сказать, что я думаю, что Airbus здесь нас обманывает. Нередки случаи, когда компании целенаправленно вводят в заблуждение своих конкурентов таким образом. Бьюсь об заклад, большинство из нас знакомы со множеством странных патентов, которые появляются время от времени, и самым глупым, что я могу припомнить, было разрезание штекера наушников пополам для экономии места в телефонах. Да...

Да, эти проекты столь же спекулятивны и изменчивы, как SpaceX в 2003 году. BWB, серьезно?! «Airbus необходимо будет запустить программу самолетов ZEROe к 2025 году». Этот пресс-релиз выражает интерес к водороду, не более того. Мы не можем реконструировать то, что еще не было спроектировано. Мы можем только отметить препятствия.
Я помню, как давно читал, что действительно большим препятствием для экономии водородного топлива является существующая система распределения нефти, основанная на стали для резервуаров и трубопроводов, которую нельзя использовать для распределения водорода из-за охрупчивания.
Интересный ракурс про вытягивание ног. Есть/было что-то под названием «Airbus AlbatrossOne», похоже, что это можно сделать сейчас , как и в следующем после нео. Посмотрим, что из этого выйдет.
Как уменьшить неблагоприятную маневренность водородного самолета Airbus ZeroE из-за топливного бака за задней гермошпангоутом?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v