Airbus bereitet seinen ersten Flugtest-Demonstrator z. Hd. ein Wasserstoff-Brennstoffzellen-Triebwerk jener Megawatt-Lebensart vor

Eine wasserstoffbetriebene Brennstoffzellen-Triebwerksarchitektur mit Tieftemperaturspeicher könnte in einem völlig neuen emissionsfreien Flugzeug zum Sicherheit kommen, dies solange bis 2035 in Tätigkeit gestellt wird. Airbus ist schon aufwärts einem guten Weg, ein solches Antriebssystem jener Megawattklasse zu planen, zu konstruieren und zu vorexerzieren In weniger wie vier Jahren …

Vor zwei Jahren stellte Airbus mehrere mögliche Flugzeugkonzepte vor – zusammenfassend wie „ZEROe“ vertraut – die dazu hinzufügen, dies weltweit erste emissionsfreie Verkehrsflugzeug zu definieren, dies solange bis 2035 in Tätigkeit gestellt werden könnte. Hierbei untersuchen ebendiese Konzepte verschiedene Größenkategorien, aerodynamische Layouts und Antriebe Systemarchitekturen nach sich ziehen sie jedweder eines verbinden: Sie werden mit Wasserstoff betrieben. Drei von ihnen nach sich ziehen Motoren, die ihre Gasturbinen mit Wasserstoffverbrennung auf Trab bringen – homolog wie Turbofans und Turboprops heute Kerosin verbrennen, nur ohne dessen Kohlenstoffdioxid- und Partikelemissionen.

Unterdessen verfügt ein viertes ZEROe-Konzeptflugzeug, dies ein Hochdecker-Regionalflugzeug mit 100 Sitzen darstellt, verbleibend sechs Propeller mit acht Blättern, die an Triebwerksgehäusen befestigt sind – eine Konfiguration, die kürzlich von Airbus patentiert wurde. Obwohl ebendiese Pods die Form betreffend Turboprop-Triebwerken ähneln, enthalten sie tatsächlich Wasserstoff-Brennstoffzellen, die wie Ergebnis einer elektrochemischen Reaktion Strom erzeugen, um Elektromotoren anzutreiben. In diesem Zusammenhang hat Airbus Machbarkeitsstudien und Labortests durchgeführt, um ein voll funktionsfähiges Brennstoffzellen-Triebwerk und kombinieren Demonstrator jener Megawatt-Lebensart zu realisieren, jener solange bis Mittelpunkt dieses Jahrzehnts – etwa 2026 – im Flugreise getestet werden könnte.

Dieser Demonstrator, jener erstmals am 30. November dieses Jahres aufwärts dem Airbus Summit publik vertraut gegeben wurde, wird die multimodale Flugtestplattform von Airbus nutzen – den legendären A380 MSN001. Dasjenige Flugzeug wird die Form betreffend modifiziert, um die Brennstoffzellen-Triebwerkskapsel zu tragen, während Airbus im hinteren Schiffsrumpf des Flugzeugs kombinieren einzigartigen kryogenen Tank zur Einweihung des verflüssigten Wasserstoffs einsetzen wird.

Wie es funktioniert
Zu Gunsten von diesen Proof-of-Concept-Demonstrator wird flüssiger Wasserstoff aus dem Kryotank in kombinieren gasförmigen Zustand überführt. Es wird dann verbleibend Versorgungsleitungen vom Tank und durch eine externe aerodynamische und lasttragende Stützstruktur an die Brennstoffzelle zur Triebwerksmastschnittstelle verteilt.

Von dort gelangt jener gasförmige Wasserstoff in die Brennstoffzelle im Inneren des Pods, wo ebenfalls Disauerstoff (O2)-Moleküle durch kombinieren kontrollierten Luftstrom zugeführt werden – entnommen aus jener umgebenden Lufthülle. Die daraus resultierende Reaktion intrinsisch jener Brennstoffzelle erzeugt elektrischen Gleichstrom (DC), jener anschließend mithilfe von Wechselrichtern in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird. Elektromotoren in jener Nähe jener Vorderseite des Pods wandeln dann die elektrische Leistung in mechanische Leistung um, während sie Torsionsmoment aufwärts ein Untersetzungsgetriebe transferieren. Am Finale jener Antriebskette sorgt jener Propeller z. Hd. den Schub. Die von jener Brennstoffzelle erzeugte Wärmeenergie muss verbleibend ein Flüssigkeitskühlsystem zu Wärmetauschern geleitet und dort an die Umgebungsluft abgegeben werden. Qua Nebenprodukt jener elektrochemischen Reaktion entsteht ebenfalls Wasser, dies aus einem Auslauf aufwärts jener Rückseite jener Kapsel unwillkommen wird.

Modifikation des A380
Dieser A380 war die offensichtliche Wahl wie „Wirt“ z. Hd. den Demonstrator des Wasserstoff-Brennstoffzellen-Antriebs. „Es bietet viel Sitz im Inneren – es gibt ergo keine Einschränkungen in Form von jener Unterbringung von allem, welches wir erfordern, sowie jener Möglichkeit, mehrere Konfigurationen zu testen“, sagt Mathias Andriamisaina, Head of ZEROe Demonstrators and Tests unter Airbus.

„In Bezug aufwärts die Aerodynamik ist jener A380 ein sehr stabiles Flugzeug. Von dort stellt jener verbleibend den Stub am hinteren Schiffsrumpf befestigte Pod kein großes Problem dar. Außerdem in Mitleidenschaft ziehen die Luftströme vom Pod und seinem Propeller den Luftstrom nicht Heckflächen des A380″, fügt er hinzu.

„Mit dem A380 nach sich ziehen wir ebenfalls ein Flugzeug, dies schon vollwertig instrumentiert ist. Die Flugtest-Instrumentierung (FTI) ist ein großer Teil des Projekts und kann ein großer Viehtreiber in Bezug aufwärts Preis und Planung sein. Von dort war MSN001 die perfekte Störungsbehebung hierfür uns.“

Dasjenige Gesamtkonzeption, aufwärts dies sich die Teams einigten, bestand darin, im Inneren des A380 so wenig wie möglich strukturelle Änderungen vorzunehmen. „Wir verstärken nur zwei Spanten des Rumpfes und montieren dann diesen Stummel außerhalb. Dann montieren wir kombinieren speziell angepassten Pylon, um die Struktur des Pods aufwärts diesem Stummel zu einspannen. Insgesamt wird er in jener Position sein, hohe dauerhafte statische und dynamische Lasten zu tragen. “, bemerkt er.

Während die meisten Geräte äußerlich des Flugzeugs installiert sind, befindet sich im Inneren des Flugzeugs dies, welches dies Team wie „Zelt“ bezeichnet – ein 10 m langes, 4 m breites Verkleidung mit parabolischem Querschnitt, dies von aus Kohlefaser gefertigt wird ein Team von Airbus Atlantic im Technocentre de Nantes. Intrinsisch dieser Struktur können solange bis zu vier kryogene Tanks untergebracht werden, die den flüssigen Wasserstoff enthalten. Während jener Flugtests hat die tatsächliche Luft im Zelt den gleichen Kompression wie äußerlich des Flugzeugs. Mit anderen Worten, die in diesem Zelt installierte Ausrüstung „sieht“ nur die atmosphärische drucklose Umgebung. Zusammenhängen die Wasserstoffversorgungsleitungen vom Tank, die geradeaus vom Zelt zum Stub (ebenfalls in Nantes hergestellt) und dann zum extern montierten Pod (jener im Airbus-Werk in St. Eloi in Toulouse montiert wird) geführt werden.

„Durch diesen Verfahrensweise wird dies Risiko vermieden, dass Wasserstoff in dies unter Kompression stehende Hauptinnere des A380 eindringt, da sich jedweder Wasserstoffleitungen aus dem Tank ebenfalls in unserer schützenden Zeltumgebung Ergehen. Es gibt ebenfalls Notentlüftungsleitungen, damit wir den Wasserstoff ausstoßen können unter Drang ebendiese Notrufnummer“, erklärt Mathias.

Weitere Airbus-Premieren
„Die Gesamtheit, welches dies Distributionszentrum und die Motorsteuereinheit betrifft, wird intern produziert – dies ist eine ‚Airbus‘-Umtrieb“, schwärmt Mathias. „Darüber hinaus werden dies Antriebssystem und dies damit verbundene Getriebe sowie die Pitch-Steuerung von unseren eigenen Kollegen von Airbus Helicopters und Defence and Space entwickelt. Es ist dies erste Mal, dass Airbus ein solches Triebwerk selbst entwickelt – dies ist eine große Herausforderung.“

Weitere Premieren z. Hd. Airbus sind die Lehrbuch einer verteilten Hochspannungsarchitektur z. Hd. solange bis zu 1.000 Volt Gleichstrom und ebenfalls die Schaffung eines maßgeschneiderten Triebwerkssteuerungssystems – dies wird den von jener Crew befohlenen Schub in die tatsächliche Wellenleistung umwandeln.

Nächste Schritte
Umfangreiche Bodentestaktivitäten sind schon in vollem Gange. Beispiele sind elektrische Bänke, Wärmemanagementsysteme und mehrere Brennstoffzellen-Integrationsbänke. Ab 2024 wird es zusätzliche integrierte Prüfstände schenken, wie z. B.: kombinieren Brennstoffzellen-Systemintegrationsstand mit einem 200-kW-Brennstoffzellenstapel und einer Klimakammer; eine funktionale Integrationsbank (FIB) z. Hd. dies Motorsteuerungssystem, um reale Schnittstellen und Aktuatoren zu validieren; und eine Propeller Integration Bench (PIB). Letzteres wird die Integration von Rastlos mit Propellersteigungsbetätigung, die Nutzungsdauer von Rastlos und Tests zur teilweisen Blattfreigabe untersuchen.

Parallel dazu werden die neu entwickelten Leistungszentren und Leistungsumrichter z. Hd. den Brennstoffzellen-Flugdemonstrator mit dem A380 „Iron Bird“-Teststand verbunden, um sie mit jener alten A380 ATA Chapter 24-Hardware (elektrische Leistungsfähigkeit) zu integrieren.

Später in diesem Jahr wird es ebenfalls eine „Eisenkapsel“ schenken. Dieser Prüfstand wird zum ersten Mal verschiedene Schlüsselkomponenten zusammenbringen: 800 kW Brennstoffzellenleistung z. Hd. zwei Elektromotoren; die Motorsteuereinheiten; dies Getriebe; dies neue elektrische Hochspannungsverteilungs- und Umwandlungssystem; eine „Flugreise“-Luftversorgung und dies Flüssigkeitskühlsystem.

Solange bis 2026 können die Teams nachdem den verschiedenen Integration Bench-Tests dies Gesamtsystem im Integrierten Prüfstand (ITB) testen. Zusammenhängen jener flugstandardisierte Brennstoffzellen-Pod mit all seinen verschiedenen Systemen und natürlich jener Propeller. Dasjenige ITB, dies 2024 gebaut wird, wird an die gleiche Flugtestinstrumentierung wie z. Hd. den A380 MSN001 online, und es wird ebenfalls kombinieren Kontrollraum am selben Ort z. Hd. die Lehre jener Flugbesatzung schenken.

„Zwischen jetzt und den Flugtests im Jahr 2026 nach sich ziehen wir viele Herausforderungen vor uns, sicher nicht nur beim Gestaltung, sondern ebenfalls beim Testen!“ erklärt Matthias.

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