Авіаперевезення генерують близько 2,5% усіх глобальних викидів CO2, і попри десятиліття зусиль із розробки альтернативних видів палива або більш ефективних конструкцій літаків, ця цифра майже не змінилася.
Однак NASA – яке також є аеронавтичним агентством США – продовжує наполегливо працювати над створенням більш стійкого майбутнього для авіації.
Нещодавно агентство підтримало черговий крок у цьому напрямку, надавши грант Інституту перспективних концепцій (NIAC) Філіпу Анселлу з Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн для розробки гібридного водневого авіаційного двигуна.
Грант зосереджений на розробці двигуна Hydrogen Hybrid Power for Aviation Sustainable Systems (Hy2PASS) — гібридного двигуна, який використовує паливний елемент та газотурбінний двигун для живлення літака. Гібридні системи вже випробовували раніше, але секрет успіху Hy2PASS полягає у використанні системи управління повітряними потоками.
У гібридних авіаційних системах зазвичай є паливний елемент і газова турбіна. Паливний елемент споживає водень і виробляє електроенергію. У типовій гібридній системі ця електроенергія живить компресор, який безпосередньо пов’язаний із турбіною.
Однак у Hy2PASS компресор від’єднаний від турбіни, хоча все одно подає до неї кисень. Крім того, компресор постачає кисень до катоду паливного елемента, забезпечуючи його безперервну роботу.
Цей підхід має кілька переваг, але найважливіша з них – значне підвищення ефективності. Від’єднання компресора від турбіни усуває втрати тепла, що виникають при механічному з’єднанні.
Також це дозволяє компресору працювати при різних тисках, що дає змогу алгоритму оптимізувати його швидкість незалежно від швидкості обертання турбіни.
Крім того, єдиними викидами від цієї системи фактично буде лише вода. Таким чином, ця гібридна система повністю усуває викиди, які зазвичай створюються подібними двигунами.
Отже, принаймні теоретично, така система може стати тим самим «Святим Граалем», який NASA та вся авіаційна галузь шукали багато років.
Однак попереду ще довгий шлях до втілення цієї системи в реальність. Грант NIAC першої фази зосередиться на підтвердженні концепції системи. Важливо також буде розробити розуміння інших авіаційних систем і оптимізувати траєкторії польотів для мінімізації енергоспоживання в майбутньому.
Схоже, що будуть певні обмеження щодо практичного використання системи, але уточнення цих деталей у рамках першої фази — цілком розумний крок.
Якщо проєкт буде успішним, а враховуючи досвід доктора Анселла з досягненням цілей NASA, це цілком ймовірно, то вже незабаром водневі літаки знову піднімуться у небо.
І цього разу вони стануть ключовими гравцями у скороченні викидів в одній із найважливіших галузей світу.
Читайте оригінальну статтю.