Инженеры из США представили первую в мире интегрированную водородную систему для самолётов, которая одновременно обеспечивает их топливом и охлаждает бортовое оборудование. Такое решение, объединяющее подачу энергии и терморегуляцию, призвано максимально эффективно использовать жидкий водород и существенно повысить общую производительность.
Поскольку авиация генерирует около 2% мировых выбросов CO₂, и эта доля растёт, индустрия активно ищет экологичные альтернативы топливу. Водород предлагается как перспективная альтернатива: он обладает большей энергоёмкостью на килограмм массы по сравнению с авиакеросином, и при его сгорании не образуется углекислый газ. Однако безопасное хранение и использование водорода на борту самолёта до сих пор считались трудновыполнимыми задачами.
Учёные из Инженерного колледжа FAMU-FSU разработали конструкцию системы хранения и подачи жидкого водорода, устраняющую сразу несколько фундаментальных проблем. Их работа, по словам профессора Вэй Го, «закладывает основу для реальных авиационных систем на водороде» и может сделать реальностью полёты на лайнерах без вредных выбросов.
Новую систему проектировали для гибридного самолёта вместимостью до 100 пассажиров, использующего при этом водородные топливные элементы и сверхпроводящие турбогенераторы. Команда интегрировала хранение горючего, его охлаждение и распределение в единую установку.
Для компактного размещения водород необходимо хранить в жидком состоянии при температуре минус 253 градуса по Цельсию. Исследователи сумели так оптимизировать весь комплекс, что теперь значительная часть его веса приходится непосредственно на полезное водородное топливо.
Сверхпроводящие компоненты электросамолётов требуют постоянного охлаждения. Вместо отдельного охлаждающего контура разработчики использовали для отвода тепла от ключевых узлов сам жидкий водород. Протекая через теплообменники, он поглощает избыточное тепло от генераторов, электродвигателей и электроники, одновременно подогреваясь до оптимальной температуры перед поступлением в топливные элементы и турбины.
Жидкий водород, охлаждённый до экстремально низких температур, нужно подавать к различным системам внутри самолёта. Такой процесс сопряжён с рисками. Механические насосы могут отказывать, добавляют вес и сами выделяют тепло. Инженеры спроектировали безнасосную систему. Поток водорода в ней регулируется давлением в топливном баке, управляемым подачей или сбросом газа в зависимости от энергопотребления самолёта.