Летательные аппараты с альтернативными источниками энергии

[FW]

Тема для сообщений о разработках и испытаниях альтернативных источников энергии для л/а, новости, разработки, обсуждение (в рамках правил, без флуда).
Сообщения участников о новой разработке или проекте, исследовании обязаны содержать описание предмета обсуждения.
______________

История берёт начало в 2008 году, с одноместным самолётом DLR H2, собственно это успешное/ дальнейшее развитие проекта

HY4
исследовательский самолёт с рег. S5-MHY совершил свой первый полёт в рамках программы изучения альтернативных источников энергии для силовой установки.

Самолёт оснащён гибридным источником энергии и батарей. Батарея предназначена для режимов взлёта и посадки, гибридный источник (на основе водородного синтеза) для крейсерских режимов полёта. Вырабатываемая электроэнергия используется для привода на электромотор.

Первый полёт был выполнен на базе а/п Штуттгарт.

 

[Beelzebub]

гибридный источник (на основе водородного синтеза)

Если не секрет, что это такое? Топливный элемент?

 

[FW]

Если не секрет, что это такое? Топливный элемент?

есть разъяснение на немецком, вкратце- из химической реакции (солевого раствора или воды) вырабатывается водород и затем кислород (реакция расщепления хим. элементов воды), полученная энергия идёт на выработку электроэнергии для электромотора.
Либо, "упрощённый" цикл- водород можно сжигать в камере сгорания (это первая часть эксперимента показанная в видео).


вот ещё умный паренёк на английском рассказывает


P.S. может кто сможет найти на русском, должно быть.

 

[FW]

Топливный элемент?

Beelzebub, по сути, да- это генератор энергии либо в виде газа (водород для моторов с камерой сгорания) либо электроэнергии для электромоторов.

 

[Beelzebub]

FW, все понятно, как я и предположил - топливный элемент.
А как они хранят водород, есть инфа?

 

[FW]

FW, все понятно, как я и предположил - топливный элемент.
А как они хранят водород, есть инфа?

DLR (Немецкий Институт Аэрокосмических исследований) ведущий разработчик этого и предыдущих проектов, даёт информацию о баке/ сосуде под высоким давлением для хранения водорода.

http://www.dlr.de/DesktopDefault.as...ad-13650/gallery-1/gallery_read-Image.1.6543/
http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-3432/7418_read-13650/

там можно переключить на английский, если так удобнее.

 

[Beelzebub]

FW, спасибо!
К сожалению нет данных о том, при каком давлении хранится водород, достигнут ли какой в этом деле прогресс.
Последнее, что я слышал - до 700 очков делают баллоны. Интересно, удалось ли товарищам увеличить плотность хранения. Это один из лимитирующих факторов в водородной энергетике.

 

[FW]

FW, спасибо!
К сожалению нет данных о том, при каком давлении хранится водород, достигнут ли какой в этом деле прогресс.
Последнее, что я слышал - до 700 очков делают баллоны. Интересно, удалось ли товарищам увеличить плотность хранения. Это один из лимитирующих факторов в водородной энергетике.

Beelzebub, Вы правы, "топливный бак" это пожалуй самое тонкое место в этой системе водородного синтеза. Я знаю, что этой проблемой занимается немецкий концерн BASF, давление в баке порядка от 200 до 700 bar.
Будут новые материалы и технологии (особенно по ценам), будет и решение с объёмами и давлением. Но начало то есть, летает. Эрбас тоже работает над этим, там и ATR завязано в проект. Но, насколько всё это двигается к реализации серийного конечного продукта, пока не ясно.
Вроде, в 2020 году должен полететь первый 40- местный самолёт на топливных элементах с электромоторами.

 

[Beelzebub]

FW, да, то что есть начало реального использования связки водород- топливный элемент для авиастроения, это круто! Для автомобилей такой шаг был сделан, насколько я знаю лит-ру, в начале двухтысячных. К сожалению, из приведенного Вами материала трудно судить, сделали ли эти ребята что то сильно новое, или просто адаптировали уже известные авто наработки для постройки прототипа самолёта.
Но все равно круто.

 

[FW]

трудно судить, сделали ли эти ребята что то сильно новое, или просто адаптировали уже известные авто наработки для постройки прототипа самолёта.

Beelzebub,
Mатериала не много, т.к. тема очень актуальная, многие работают над этим, технологиями и параметрами, мало кто захочет делиться добровольно.
Автомобили уже бегали в СССР с середины 70-х, точнее в 1976 году был Москвич 412 "на воде", в теме электро автомобили, дал ссылку на видео. Собственно, видел этот автомобиль на улицах лично.
Тема интересна ещё и тем, что значительно изменит расстановки в двигателестроении для малых регионалов (на первых порах). Скажем, такой самолёт как ATR-42 на электромоторах, это не просто круто , а пока- фантастика, но всё когда-то так начиналось.

 

[Beelzebub]

FW, собственно в двух направлениях нужен прорыв: хранение водорода иудельная мощность ТЭ. Насколько я знаю из досужих разговоров с коллегами, работающими в этой области науки, с прорывом пока глушняк... Но надеюсь, что рано или поздно что нить придумают.

 

[stranger267]

Вообще мне нравится как немцы сделали
- взяли два планера гроб
- слепили из них самолет с двумя корпусами, в середину воткнули мотор, и получили экспериментальный самолет.

На самом деле все это в пользу бедных. Никакого особо выигрыша по весу водородные топливные элементы не дают. Так как сколько не уплотняй, ничего не выйдет, или же придется криогенику лепить. На земле это имеет смысл так как получаем машину пусть даже и потяжелее (баки для водорода хоть тресни выходят тяжелыми) но зато на выходе - чистая водичка, то есть эта фигня конкурирует с чисто электрическими машинками вроде Лифа и уж точно забивает гибриды (заряжать водородом все таки быстрее чем батарейки перезаряжать, плюс к тому батарейки имеют срок службы, а водородный топливный элемент если водород чистый, стареть не должен).

Электрический самолет смысл имеет небольшой - или для обучения (учебные полеты при начальном обучении около часу, батареи хватит, а потом просто подкатил новую укатил старую и лети дальлше) или как мото планер (мото планеру вес не страшен, чем больше тем даже лучше, лишь бы мотор его вытащил на высоту, а дальше вес не помеха а при сильной погоде так сплошная польза, они же даже балласт водяной берут часто). Или как гибрид, чтобы на взлете выдать мощность а дальше таскайся на дохлом моторчике (хотя это не для гор). Но не более того.

 

[десс]

Никакого особо выигрыша по весу водородные топливные элементы не дают. Так как сколько не уплотняй, ничего не выйдет, или же придется криогенику лепить.

Даже криогенка для самолётов не очень подходит. У водорода слишком мала энергия на единицу объёма. Для дирижаблей водород подходит, там проблем с объёмом нет, водород можно хранить как газ.

 

[FW]

Стоит ли дублировать? http://aviaforum.ru/threads/ehlektrichki-nastupajut.41411/

Илья, я не против, если обе темы будут соединены, это на откуп модераторам. если только не допускать разного рода флуд.

Вообще мне нравится как немцы сделали
- взяли два планера гроб
- слепили из них самолет с двумя корпусами, в середину воткнули мотор, и получили экспериментальный самолет.

этот самолёт сделан в Словении, сам проект из ФРГ и финансирование тоже. Изготовитель этого борта фирма Pipistel. Эта фирма известна планерами "Taurus".
На базе Таурус электро и сделан был HY4.
Фирма Grob к этому проекту отношения не имеет.

В экспериментальной авиации всегда проблема с бюджетом, поэтому ищут готовые решения с тем чтобы экономить средства. Денег всегда не хватает, т.к. не известен результат. Если дело пойдёт, будут и инвесторы.

Никакого особо выигрыша по весу водородные топливные элементы не дают.

Всё когда-то начиналось с малого.
На первые авто тоже говорили, что не поедет, а на первое колесо говорили что не будет крутиться, лучше на руках носить, чем возить. Один учёный даже обосновал (в конце 19-го века), что при скорости свыше 100км/час у человека в организме начнутся необратимые процессы, вредные для здоровья. Результат мы можем наблюдать крайние 130 лет уже.

Поэтому, не стоит торопиться в выводами, чтобы не выглядеть смешно.

 

[Beelzebub]

FW, главная фича обсуждаемого самолета в том, что он зероу карбон. Тут важно, однако, оговориться, что зероу карбон он только в том случае, если эл-во для электролиза, для получения водорода, берут из источников, не вызывающих выбросы СО2.

Что до выигрыша по весу, о чем говорит stranger267, то на плотность хранения водорода идет фундаментальное ограничение, плотнее чем в криогене его не сделаешь. На современном уровне развития науки и технологий.

 

[FW]

Что до выигрыша по весу, о чем говорит stranger267, то на плотность хранения водорода идет фундаментальное ограничение, плотнее чем в криогене его не сделаешь. На современном уровне развития науки и технологий.

Beelzebub,
я не об этом, а о том, что наука идёт дальше и идёт поиск решений. Если нет решений сегодня, то может они будут завтра. Но, это не повод останавливать исследования. Не развивать науку- это тупик для цивилизации. Этот проект малый вклад в развитие новых систем энергии для двигателя. Конечно же не всё так "розово и пушисто", но проводя исследования и делая ошибки и успешные хода, только так можно достичь цели.
Поживём- увидим, за крайние лет 30 много что поменялось в авиации, да и в технике в общем.

 

[Бурундук]

Вроде, ещё одно направление - алюминий - водные топливные элементы. Al + O2 + H2O = Al(OH)3 + большой выход электроэнергии. Недостаток: отработанный гидроксид алюминия приходится возить с собой и по мере расходования топлива аппарат не облегчается, а тяжелеет.

 

[ЛевМих]

... на плотность хранения водорода идет фундаментальное ограничение, плотнее чем в криогене его не сделаешь. На современном уровне развития науки и технологий.

Так и у жидкого водорода столь же патологически низкая плотность - всего 0,09 кг/л. Т.е., пропорция относительно "нормальных" веществ примерно одинакова и в газообразном, и в жидком состоянии - на порядок и более. Так что массовая энергоемкость водорода (при условии, что кислород берется из окружающей атмосферы!) на порядок больше, чем у органических горючих, а вот объемная - в лучшем случае такая же. И сугубый геморр с получением и хранением жидкого водорода (20 К!).

Однако потенциальный эффект от применения водорода в паре с атмосферным кислородом значительно больше, чем в ракетной технике, где водород давно применяется. Там польза от водорода весьма ограниченная (повышение удельного импульса на умеренные десятки % и полезной нагрузки на многие десятки %), и водород применяется лишь потому, что в космических делах приходится "хвататься за соломинку".

Дело в том, что бОльшая часть любого двухкомпонентного топлива для ЖРД - это окислитель (реально - 2 варианта: жидкий кислород или азотный тетроксид), а энергия горения топлива в ЖРД в основном определяется расходом окислителя. Применение водорода в качестве горючего увеличивает удельный импульс ЖРД лишь на умеренные десятки %, причем значительная часть этого выигрыша обусловлена просто уменьшением массы горючего, другая часть обусловлена уменьшением молекулярного веса продуктов сгорания (скорость истечения обратно пропорциональна кв. корню из этого веса), и заметная часть выигрыша "съедается" в конструкции РН утяжелением бака горючего.

 

[Beelzebub]

Китайцы тоже изваяли самолет на топливных элементах.
ссылка
Правда, технических подробностей по ссылке нет никаких, а копать первоисточники мне не представляется возможным, иероглифы не разумею ((

 

[FW]

Есть фонды, которые дотируют исследования и отмечают удачные проекты. Всё это хоть как-то подталкивает к реализации идей, пусть и на уровне опытных образцов.
В конце 2016 года, проект ECO 4 (Университет Штуттгарт) получил премию в виде 25.000,-Евро за проект 4-х местного самолёта с приводом на электромотор от энергии топливных элементов.
Самолёт имеет (проектную) дальность полёта с 3-мя людьми на борту до 3000км, с 4-мя, до 2000км, при практически до 40% сниженных вредных выбросов.