에어 버스는 연료 셀 전원, 전기 항공기를 계획합니다

현재 가장 큰 기후 관련 엔지니어링 과제 중 하나는 현재 제로 배출 여객 여객기의 설계 및 건설입니다. 그리고이 대규모 사업에서 비행기 제조업체는 에어 버스만큼 투자되지 않았습니다.

3 월 24 일과 25 일 기자의 심포지엄 인 Airbus Summit에서 최고 경영진은 회사의 다음 세대 항공기에 대한 대담하고 기술적 인 비전을 스케치했습니다. 기술적 인 관점에서 하이라이트는 초전도 연료 세포 전원 여객기입니다.

Airbus의 전략은 병렬 개발 노력을 기반으로합니다. 이 회사는 연료 셀 항공기를 만들기 위해 필요한 엄청난 R & D 프로젝트를 수행하는 동안 연소 기반 추진으로 가장 가능한 효율성을 조정하도록 설계된 여객기에서 적극적으로 작동 할 것이라고 밝혔다. Airbus의 미래 프로그램 책임자 인 Bruno Fichefeux에 따르면이 비행기의 경우 회사는 연료 소비가 20-30 % 감소하고 있다고합니다. 이 비행기는 단일 통로 여객기로, 에어 버스의 A320 항공기 제품군 인 Airbus의 A320 항공기 인 시장에서 가장 많이 팔린 여객기 항공기 인 거의 12,000 명이 배달되도록 설계되었습니다. 이 회사는 새로운 비행기가 2030 년대 후반에 일정 시간에 서비스를받을 것으로 기대합니다.

Airbus는 제트 엔진, 날개, 경량, 고강도 복합 재료 및 지속 가능한 항공 연료의 새로운 발전을 악용하여 이러한 대규모 효율을 달성하기를 희망합니다. 예를 들어, Airbus는 현재 고급 제트 엔진 쌍에서 작업하고 있다고 밝혔으며, 그 중 더 급진적 인 팬이 주변 Nacelle없이 회전하는 열린 팬이 있습니다. Airbus는 GE Aerospace와 Safran 항공기 엔진의 합작 투자 인 Partner CFM International과 함께 이러한 엔진을 평가하고 있습니다.

나셀이 없으면 엔진의 팬 블레이드는 매우 커질 수 있으며, 엔진의 뒷면으로 빨려 들어가는 공기가 연료를 연소하는 데 사용되는 공기에서 흡입하여 추출되어 추력을 제공하기 위해 더 높은 수준의 “우회 공기”를 허용합니다. GE Aerospace의 최고 기술 및 운영 책임자 인 Mohamed Ali에 따르면 Bypass Air 대 연소 공기의 비율은 엔진 성능의 중요한 척도이며, 비율이 높을수록 더 높은 비율을 나타냅니다. Ali에 따르면 오늘날의 일반적인 우회 비율은 약 11 또는 12이지만 오픈 팬 디자인은 60의 높은 비율을 가능하게 할 수 있습니다.

파트너는 이미 유럽에서 두 개의 서로 다른 일련의 윈드 터널 테스트로 오픈 팬 엔진을 테스트했다고 Ali는 덧붙였다. “결과는 성능 및 소음 검증 측면에서 정말 좋기 때문에 매우 고무적이었습니다. [because] 그들은 우리가 한 계산 분석을 검증하고 있습니다.”Ali는 Airbus 이벤트에서 말했다.

오픈 팬 항공기 엔진의 스케일 모델은 작년 프랑스 모단의 풍동에서 테스트되었습니다. 이 테스트는 France의 National Aerospace Research Agency 및 Safran Aircraft Engines에서 수행했으며 GE Aerospace와 함께 오픈 팬 엔진에서 작업하고 있습니다.사프란 항공기 엔진

연료 전지 여객기는 제로 배출 목표의 초석입니다

이 고급 연소 구동 구동 여객기와 병행하여 Airbus는 Zeroe라는 프로그램에 따라 5 년 동안 연료 셀 항공기를 개발해 왔습니다. 정상 회담에서 Airbus CEO Guillaume Faury는 2035 년까지 비행기를 비행하는 목표를 뒷받침하면서 이러한 항공기를 인증하기위한 규제 프레임 워크가 부족하고 상업 규모와 경쟁력있는 가격으로“녹색”수소를 생산하는 데 필요한 인프라 구축의 느린 속도를 인용했습니다. Faury는“우리는 솔루션을 가질 수있는 일종의 ‘수소 콩코드’의 위험이 있지만 규모는 상업적으로 실행 가능한 솔루션이 아닐 것입니다.

즉, 그는 프로젝트에 대한 회사의 약속을 재확인하기 위해 고통을 겪었습니다. “우리는 수소를 계속 믿고있다”고 그는 선언했다. “우리는 이것이 항공의 미래에 대한 에너지라는 것을 절대적으로 확신하지만, 더 많은 일을해야 할 일이 더 많습니다. 에어 버스를위한 더 많은 노력을 기울이고, 우리 주변의 다른 사람들이 그 에너지를 규모에 따라, 경쟁력이 있으며, 성공으로 이어질 수있는 데 에너지를 가져 오는 데 더 많은 노력을 기울여서 탈수분에 큰 기여를 할 것입니다.” 항공을 포함한 많은 주요 산업은 2050 년까지 순 온실 가스 배출량을 달성하기로 약속했다. 이는 Faury와 다른 Airbus 관계자가 Zeroe 프로젝트의 주요 원동력으로 반복적으로 불러 왔다는 사실입니다.

이번 행사 후, 에어 버스의 Zeroe 프로그램 담당 부사장 인 Glenn Llewellyn 은이 프로젝트를 자세히 설명하여 숨막히는 기술적 야망의 노력을 나타냅니다. 구상 된 항공기는 최소 100 명을 수용 할 것이며 1000 해리 (1850km)의 해상을 가질 것입니다. 4 개의 연료 전지 “엔진”(각 날개에 2 개)으로 구동되며 각각 2 메가 와트의 전력 출력이 있습니다.

Airbus의 연료 전지 추진 시스템 개발 책임자 인 Hauke ​​Luedders에 따르면이 회사는 이미 Liebherr Group, Elringklinger, Magna Steyr 및 Diehl을 포함한 파트너로 제작 된 1.2 MW 시스템에 대해 뮌헨에서 광범위한 테스트를 수행했습니다. Luedders는이 회사는 아직 기술에 정착하지는 않았지만 저온 양성자 교환-막 연료 전지에 중점을두고 있다고 말했다.

그러나 진정한 기절은 에어 버스의 포괄적 인 프로그램에 대한 Llewellyn의 설명이 연료 전지 항공기의 완전한 초전도 전력 트레인을 설계하고 테스트했습니다. Llewellyn은“항공기에 저장된 수소가 매우 추운 온도, 섭씨 253도에서 저장됨에 따라이 온도와 극저온 기술을 사용하여 전체 시스템의 전기를 효율적으로 냉각시킬 수 있습니다. “이것은 에너지 효율과 성능을 크게 향상시킵니다. 그리고 이것이 초기 기술이더라도 올바른 노력과 올바른 파트너십을 통해 연료 전지 항공기의 게임 체인저가 될 수 있으며, 더 크고 강력하며 효율적인 항공기를 설계 할 수 있습니다.”

질문에 대한 응답으로 IEEE 스펙트럼Llewellyn은 전기 추진 시스템의 모든 주요 구성 요소가 “전기 분배 시스템, 전자 제어, 전력 컨버터 및 모터”-특히 모터의 코일을 냉각 할 것이라고 설명했다. “우리는 모든 단일 구성 요소에서 파트너와 협력하고 있습니다.”라고 그는 덧붙였습니다. 냉동 냉각 시스템은 구성 요소를 차갑게 유지하기 위해 순환하는 냉매를 식히게 될 것이라고 그는 설명했다.

에어 버스가 구상 한 연료 전지 항공기“엔진”에는 2 메가 와트 전기 모터 및 관련 모터 제어 장치 (MCU), 모터에 전원을 공급하는 연료 전지 시스템 및 공기, 수소 연료, 액체 냉장고 및 기타 필수품 공급을위한 관련 시스템이 포함됩니다. RAM 공기 시스템은 냉각 시스템에 사용하기 위해 항공기 위로 흐르는 차가운 공기를 포착합니다.에어 버스 SAS

항공이 초전도체의 킬러 앱이 될 수 있습니까?

Llewellyn은 팀이 협력하고있는 초전도 및 냉매를 지정하지 않았습니다. 그러나 고온 초전도체는 초전도성을 유지하는 데 필요한 냉각 시스템에 대한 요구 사항이 크게 줄어들 기 때문에 좋은 내기입니다.

구리-산화물 기반 세라믹 초전도체는 1986 년 IBM에서 발명되었으며, 다양한 형태의 이들은 주변 압력에서 –238 ℃ (35K)와 –140 ℃ (133 K) 사이의 온도에서 초 방향을 할 수있다. 이 온도는 전통적인 초전도체보다 높으며,이 온도는 약 25K 미만의 온도가 필요합니다.

그러나 Yale University의 Physicist Yu He를 응용 한 초전도 전문가는 Airbus의 뉴스에 의해 마음을 사로 잡았습니다. “나의 첫 번째 반응은 ‘정말?’ 그리고 나의 두 번째 반응은 와우,이 모든 연구 라인 또는 응용 프로그램이 실제로 성장하고 있으며 에어 버스의 야심 찬 계획에 대해 매우 기뻐합니다.

구리 산화물 초전도체는 몇 가지 응용 분야에서 사용되었으며, 거의 모두 실험적입니다. 여기에는 윈드 터빈 발전기, 자기 중심 트레인 시연, 짧은 전기 변속기 케이블, 자기 소수성 이미징 기계 및 특히 실험 토카량 융합 반응기를위한 전자석 코일에 포함되었습니다.

Commonwealth Fusion Systems라는 Fusion 스타트 업에서 Tokamak 응용 프로그램은 특히 관련이 있습니다. 코일을 만들기 위해 엔지니어는 정상적으로 부서지기 쉬운 구리 산화물 초전도 재료를 테이프로 바꾸는 과정을 발명해야하며, 이는 매우 높은 전류 흐름을 형성 할 수있는 도넛 모양의 코일을 형성 할 수있는 테이프로 전환하는 프로세스를 발명해야했기 때문입니다.

“이러한 큰 전류를 제공하기 위해 초전도기를 갖는 것은 열을 생성하지 않기 때문에 바람직하다”고 그는 말했다. “먼저 코일 자체에서 직접 손실 된 에너지가 훨씬 적다는 것을 의미합니다. 둘째, 열을 제거하기 위해 냉각 전력이 필요하지 않습니다.”

그럼에도 불구하고 기술 장애물은 상당합니다. “모터 내부에서는 공기 역학적 마찰로 인해 강렬한 열이 여전히 제거되어야한다고 주장 할 수있다”고 그는 말했다. “그러면 모터 내에서 전체 열을 어떻게 관리합니까?”

Air Liquide Advanced Technologies의 엔지니어는 2024 년 11 월 액체 수소 브레드 보드에서 수소 저장 및 분포 시스템 테스트를 수행합니다. 작년에 Air Liquide and Airbus에 의해 프랑스 Grenoble에서“빵 보드”가 설립되었습니다.Céline Sadonnet/마스터 영화

이러한 과제를 위해 엔지니어는 적어도 차갑고 빠르게 흐르는 공기를 가진 유리한 환경을 갖게 될 것입니다. 엔지니어들은 냉각을 돕기 위해 모터 및 기타 구성 요소의 “대규모 공기 흐름”을 활용할 수 있다고 그는 제안했다. 스마트 디자인은 “흐르는 공기의 운동 에너지를 활용할 수 있습니다.”

진화하는 연료 세포 추진 시스템을 테스트하기 위해 에어 버스는 정상에 공개 된 Llewellyn이“액체 수소 브레인 보드”라는 Grenoble에 고유 한 테스트 센터를 구축했습니다. “우리는 Air Liquide Advanced Technologies와 제휴하여 시설을 건설했다고 그는 말했다. “이 빵 보드는 탱크, 밸브, 파이프 및 펌프 (탱크, 밸브, 파이프 및 펌프)의 주요 요소를 시뮬레이션하기 위해 설계된 다재다능한 테스트 플랫폼입니다.이 테스트 시설은 안전, 수소 운영, 탱크 설계, 환불 및 게이지에 대한 비판적 통찰력을 얻는 데 도움이됩니다.”

Llewellyn은“2025 년 내내 완전한 액체 수소 및 분포 시스템을 계속 테스트 할 것입니다. “그리고 2027 년까지 우리의 목표는 연료 셀 엔진과 액체 수소 저장 및 분배 시스템을 포함한 전체 엔드 투 엔드 시스템을 테스트하여 전체 시스템을 수행 할 수있게 해주는 더 많은 주요 단계를 수행하는 것입니다.”

Glenn Zorpette는 Airbus의 손님으로 Toulouse로 여행했습니다.