Airbus planea aviones eléctricos con células de flamable

Uno de los mejores clima-El desafíos de ingeniería relacionados en este momento es el diseño y la construcción de un gran avión de pasajeros de emisión cero. Y en esta empresa masiva, ningún fabricante de aviones está tan invertido como Aerobús.

Al Cumbre de Airbusun simposio para periodistas el 24 y 25 de marzo, los altos ejecutivos dibujaron una visión audaz y avanzada para las próximas dos generaciones de la compañía de generaciones de aeronave. Lo más destacado, desde una perspectiva tecnológica, es un superconductoravión con alimentación con células de flamable.

La estrategia de Airbus se basa en los esfuerzos de desarrollo paralelo. Mientras realiza los enormes proyectos de I + D necesarios para crear lo grande, celda de flamable Aeronaves, la compañía dijo que también funcionará agresivamente en un avión diseñado para expulsar la mayor eficiencia de la propulsión basada en la combustión. Para este avión, la compañía está apuntando a una reducción del 20 al 30 por ciento en el consumo de flamable, según Bruno Fichefeux, Jefe de Programas Futiles en Aerobús. El avión sería un avión de un solo pasillo, diseñado para tener éxito en Airbus Familia A320 de aviones, el avión a avión de pasajeros de mayor venta en el mercado, con Casi 12,000 entregado. La compañía espera que el nuevo avión ingrese al servicio en algún momento en la segunda mitad de la década de 2030.

Airbus espera lograr una ganancia de eficiencia tan grande al explotar los avances emergentes en motores a reacciónalas, materiales compuestos livianos, de alta resistencia, y Flamable de aviación sostenible. Por ejemplo, Airbus reveló que ahora está trabajando en un par de motores avanzados de reacción, cuanto más radical tendría un abierro cuyas cuchillas girarían sin una nácula circundante. Airbus está evaluando dicho motor en un proyecto con socio CFM Worldwideuna empresa conjunta entre GE aeroespacial y Motores de aviones safran.

Sin una góndola para encerrarlos, las cuchillas del ventilador de un motor pueden ser muy grandes, permitiendo niveles más altos de “aire de derivación”, que es el aire absorbido en la parte posterior del motor, se separa del aire utilizado para combustir el flamable, y expulsado para proporcionar empuje. La relación de aire de derivación a aire de combustión es una medida importante del rendimiento del motor, con relaciones más altas que indican mayores eficiencias, según Mohamed AliDirector de Tecnología y Oficial de Operaciones para Ge Aeroespacial. Típico relaciones de derivación Hoy son alrededor de las 11 o 12 años, pero el diseño de abanico abierto podría permitir proporciones de hasta 60, según Ali.

Los socios ya han probado motores abiertos en dos sequence diferentes de pruebas de túnel de viento en Europa, agregó Ali. “Los resultados han sido extremadamente alentadores, no solo porque son realmente buenos en términos de rendimiento y validación de ruido, sino también [because] Están validando el análisis computacional que hemos hecho ”, dijo Ali en el evento Airbus.

El año pasado se probó un modelo a escala de un motor de avión abierto en un túnel de viento en Modane, Francia. Las pruebas fueron realizadas por la Agencia Nacional de Investigación Aeroespacial de Francia y motores de aviones Safran, que está trabajando en motores abiertos con GE Aerospace.Motores de aviones safran

El avión de la celda de flamable es una piedra angular de los objetivos de cero emisiones

Paralelamente a este avanzado avanzado con combustión, Airbus ha estado desarrollando un avión de células de flamable durante cinco años bajo un programa llamado Ceroe. En la cumbre, CEO de Airbus Guillaume Faury respaldado por un objetivo para volar tal avión en 2035, citando la falta de un marco regulatorio para certificar dicha aeronave, así como el ritmo lento de la construcción de la infraestructura necesaria para producir Hidrógeno “verde” a escala comercial y a precios competitivos. “Tendríamos el riesgo de una especie de ‘concordia de hidrógeno’ donde tendríamos una solución, pero esa no sería una solución comercialmente viable a escala”, explicó Faury.

Dicho esto, se hizo molestos para reafirmar el compromiso de la compañía con el proyecto. “Seguimos creyendo en hidrógeno“, Declaró.” Estamos absolutamente convencidos de que esta es una energía para el futuro para la aviación, pero solo hay más trabajo por hacer. Más trabajo para Airbus y más trabajo para los demás que nos rodean para llevar esa energía a algo que está a escala, que sea competitivo, y eso conducirá a un éxito, haciendo una contribución significativa a la descarbonización “. Muchas de las principales industrias del mundo, incluida la aviación, se han comprometido a lograr emisiones de gases de efecto invernadero neto cero Para el año 2050, un hecho que Faury y otros funcionarios de Airbus invocaron repetidamente como un conductor clave del Proyecto Zeroe.

Más adelante en el evento, Glenn LlewellynVicepresidente de Airbus a cargo del programa Zeroe, describió el proyecto en detalle, lo que indica un esfuerzo de una ambición tecnológica impresionante. El avión previsto se sentaría al menos a 100 personas y tendría un rango de 1000 millas náuticas (1850 kilómetros). Estaría alimentado por cuatro “motores” de células de flamable (dos en cada ala), cada uno con una potencia de salida de 2 megavatios.

De acuerdo a Hauke ​​Luedderscabeza de propulsión de pila de flamable desarrollo de sistemas En Airbus, la compañía ya ha realizado pruebas extensas en Munich en un sistema de 1.2 MW construido con socios que incluyen Grupo Liebherr, Elringklinger, Magna Steyry Agotador. Luedders dijo que la compañía se está centrando en la membrana de intercambio de protones de baja temperatura celdas de flamableaunque aún no se ha establecido en la tecnología.

Pero el verdadero aturdidor fue la descripción de Llewellyn de un programa integral en Airbus para diseñar y probar un tren motriz eléctrico superconductor completo para la aeronave de la celda de flamable. “Como el hidrógeno almacenado en la aeronave se almacena a una temperatura muy fría, menos 253 grados Celsius, podemos usar esta temperatura y la tecnología criogénica para enfriar eficientemente los electricidad en el sistema completo “, explicó Llewellyn.” Mejora significativamente la eficiencia energética y la actuación. E incluso si esta es una tecnología temprana, con los esfuerzos correctos y las asociaciones correctas, esto podría ser un cambio de juego para nuestro avión de células de flamable, para nuestros completamente avión eléctricopermitiéndonos diseñar aviones más grandes, más potentes y más eficientes “.

En respuesta a una pregunta de IEEE SpectrumLlewellyn explicó que todos los componentes principales del propulsión eléctrica El sistema estaría refrigerado por criografía: “Sistema de distribución eléctrica, controles electrónicos, convertidores de potenciay los motores “, específicamente, las bobinas en el motores. “Estamos trabajando con socios en cada componente”, agregó. El sistema de crio-enfriamiento enfriaría un refrigerante que circularía para mantener los componentes fríos, explicó.

Un “motor” de aviones de celdas de flamable, según lo previsto por Airbus, incluiría un 2 megavatio motor eléctrico y la unidad de management del motor asociada (MCU), un sistema de células de flamable para alimentar el motor y los sistemas asociados para suministrar aire, flamable de hidrógenorefrigerante líquido y otras necesidades. El sistema de aire RAM capturaría aire frío que fluye sobre la aeronave para su uso en los sistemas de enfriamiento.Airbus SAS

¿Podría la aviación ser la aplicación asesina para superconductores?

Llewellyn no especificó cuál superconductores y refrigerantes con los que el equipo estaba trabajando. Pero superconductores de alta temperatura son una buena apuesta, debido a los requisitos drásticamente reducidos en el sistema de enfriamiento que se necesitaría para sostener superconductividad.

Los superconductores de cerámica a base de óxido de cobre fueron Inventado en IBM En 1986, y varias formas de ellas pueden superconducir a temperaturas entre –238 ° C (35 Okay) y –140 ° C (133 Okay) a presión ambiente. Estas temperaturas son más altas que los superconductores tradicionales, que necesitan temperaturas por debajo de aproximadamente 25 Okay. Sin embargo, las aplicaciones comerciales para los superconductores de alta temperatura han sido difíciles de alcanzar.

Pero un experto en superconductividad, físico aplicado Yu el en Yale Universidad, fue animada por las noticias de Airbus. “Mi primera reacción fue: ‘¿En serio?’ Y mi segunda reacción fue, wow, toda esta línea de investigación, o aplicación, está creciendo y estoy muy encantada “sobre los ambiciosos planes de Airbus.

Los superconductores de cobre-óxido se han utilizado en algunas aplicaciones, casi todas experimentales. Estos incluyeron generadores de turbinas de viento, demostraciones de tren de niveles magnéticos, cables de transmisión eléctricos cortos, máquinas de imagen de resonancia magnética y, en explicit, en las bobinas de electromagnet para experimental tokamak fusión reactores.

La aplicación Tokamak, a una startup de fusión llamada Sistemas de fusión de la Commonwealthes particularmente relevante porque para hacer bobinas, los ingenieros tuvieron que inventar un proceso para convertir el materials superconductor de óxido de cobre normalmente quebradizo una cinta que podrían usarse para formar bobinas en forma de rosquilla capaces de mantener un flujo de corriente muy alto y, por lo tanto, muy intenso campos magnéticos.

“Tener un superconductor Proporcionar una corriente tan grande es deseable porque no genera calor “, cube él.” Eso significa que, primero, se tiene mucha menos energía perdida directamente de las bobinas. Y, segundo, no necesita tanta potencia de enfriamiento para eliminar el fuego ”.

Aún así, los obstáculos técnicos son sustanciales. “Uno puede argumentar que dentro del motor, el calor intenso aún deberá eliminarse debido a la fricción aerodinámica”, cube. “Entonces se convierte, ¿cómo se gestiona el calor normal dentro del motor?”

Un ingeniero de Air Liquide Superior Applied sciences funciona en una prueba de un almacenamiento de hidrógeno y el sistema de distribución en la placa de prueba de hidrógeno líquido en noviembre de 2024. La “placa de batería” se estableció el año pasado en Grenoble, Francia, por Air Liquide y Airbus.Céline Sadonnet/Grasp Movies

Para este desafío, los ingenieros al menos tendrán un entorno favorable con aire frío y de rápido flujo. Los ingenieros podrán aprovechar el “flujo de aire masivo” sobre los motores y otros componentes para ayudar al enfriamiento, sugiere. El diseño inteligente podría “aprovechar esto energía cinética de aire que fluye “.

Para probar el sistema de propulsión en evolución de las células de flamable, Airbus ha construido un centro de prueba único en Grenoble llamado “placa de pan de hidrógeno líquido”, reveló Llewellyn en la cumbre. “Nos asociamos con Air Liquide Superior Applied sciences“Para construir la instalación, dijo.” Esta placa de pan es una plataforma de prueba versátil diseñada para simular elementos clave de la futura arquitectura de la aeronave: tanques, válvulas, tuberías y bombas, lo que nos permite validar diferentes configuraciones a gran escala. Y esta instalación de prueba nos está ayudando a obtener información crítica sobre la seguridad, las operaciones de hidrógeno, el diseño de tanques, el reabastecimiento de flamable, la ventilación y la medición ”.

“A lo largo de 2025, continuaremos probando el sistema completo de hidrógeno líquido y distribución”, agregó Llewellyn. “Y para 2027, nuestro objetivo es dar un paso importante aún más, probando el sistema completo de extremo a extremo, incluido el motor de células de flamable y el sistema de distribución y almacenamiento de hidrógeno líquido, lo que nos permitirá evaluar el sistema completo en acción”.

Glenn Zorpette viajó a Toulouse como invitado de Airbus.