В сентябре 2020 года в Европе впервые представили сразу три концепта пассажирских самолетов, работающих не на керосине, а на жидком водороде. Все три лайнера получили кодовое название ZEROe – от английского zero emissions – «нулевые выбросы». Это означает, что в атмосферу такие лайнеры не выбрасывают парниковые газы.
Концепты лайнеров на водороде от Airbus
Первый вариант самолета рассчитан на перевозку 120-200 пассажиров, дальность полета более 3700 км, имеет турбовентиляторный двигатель, работающий на водороде. Для хранения жидкого водорода предусмотрены специальные резервуары, размещенные за задним герметическим шпангоутом.
Второй вариант самолета предназначен для перевозки до 100 пассажиров, дальность более 1800 км, работает на водородных газотурбинных двигателях и идеален для полетов на короткие расстояния.
Третий вариант самолета предполагает возможность перевозки до 200 пассажиров и дальность полета более 3700 км. Благодаря очень широкому фюзеляжу, в этом варианте самолета есть много места для хранения и распределения водорода и оборудования салона всем необходимым.
В декабре 2020 года корпорация Airbus представила еще один концепт самолета с водородным двигателем.
Одна из главных проблем для авиаконструкторов – для размещения достаточного количества жидкого водорода самолету потребуются баки в четыре раза больше обычных. Эти баки придется размещать не в крыльях, а внутри самого фюзеляжа.
Как отмечает Гленн Ллевеллин, вице-президент Airbus по самолетам с нулевым уровнем выбросов, первые три представленных корпорацией концепта – гибридно-электрические, то есть в каждом из них есть водородные газовые турбины, но они могут быть обеспечены и электроэнергией в гибридной конфигурации. В этом случае газовые турбины, использовались бы на крейсерском этапе, а электрическая мощность обеспечивала бы ускорение при взлете и наборе высоты.
Четвертый концепт, как рассказывают в корпорации, использует только топливные элементы без какой-либо газовой турбины. Пока, по словам Ллевеллина, корпорация изучает осуществимость технической реализации концептов и их коммерческую целесообразность.
Определиться с тем, какой концепт получит дальнейшее развитие, корпорация обещает в 2022-2023 гг. В 2025-2026 гг. в этом случае может начаться разработка и строительство первого водородного самолета, и только в 2035 году он сможет совершить свой первый полет. Таким образом, собственно технологию инженерам корпорации предстоит разрабатывать в течение ближайших четырех лет. Времени не так много, как могло бы показаться.
Важность сверхпроводимости при создании нового двигателя
Так как все 4 концепции водородного самолета предполагают использование электрической силовой установки, корпорация Airbus инициировала амбициозную программу использования сверхпроводящих материалов. Дело в том, что разработка архитектуры электродвигателя с обычной проводкой предстает довольно сложной задачей.
В свою очередь, технологии сверхпроводимости давно используются в таких отраслях как фундаментальная физика, медицинские технологии, а в течение последнего десятилетия внимание на них обратили и в аэрокосмической отрасли.
Проект Airbus, получивший название «Продвинутый сверхпроводящий и криогенный демонстратор экспериментальной силовой передачи», предполагает исследование «влияния сверхпроводящих материалов и криогенных температур на характеристики электрических силовых установок самолета». Демонстрационный образец планируется построить на заводе E-Aircraft System House в Оттобрунне, Германия, с участием дочерней компании UpNext.
В руководстве программой считают, что данная технология повысит эффективность на 5-6% по сравнению с традиционными технологиями. Также ожидается сокращение потерь электроэнергии как минимум в два раза. По словам руководителя проекта, в рамках программы Ascend будет разрабатываться подходящая изоляция диаметром 4 дюйма для использования на борту самолета.
Кто знает, может быть такие проекты действительно будут успешными и к середине следующего десятилетия самолеты на водородных двигателях не только совершат первые полеты, но и получат массовое распространение.