Жидкий водород «озеленит» гражданскую авиацию

Экологичность гражданской авиации является предметом обсуждения на всех профильных выставках, семинарах и форумах на протяжении, как минимум, 10 последних лет. Планы и дорожные карты по ее улучшению внесены в долгосрочные стратегии развития Международной организации гражданской авиации (ИКАО). Эпидемия коронавируса сместила сроки достижения поставленных целей, однако нет никаких сомнений в том, что как только пандемия закончится, за «озеленение» гражданской авиации возьмутся с удвоенной энергией. Реализации прорывных технологий ждут от европейских авиапроизводителей, но первые по-настоящему серьезные шаги по декарбонизации пассажирской авиации были сделаны больше четверти века назад еще в Советском Союзе.

Основная цель, которая в настоящее время стоит перед ИКАО, заключается в снижении гражданской авиацией выбросов СО2 в атмосферу. В последний докоронавирусный год эмиссия диоксида углерода гражданским воздушным транспортом, по разным оценкам, составляла от 2 до 2,5 процентов от всех антропогенных выбросов СО2 в атмосферу. Например, за один только рейс по маршруту Москва – Сочи относительно экономичный А320 выбрасывает в атмосферу более 13 тонн диоксида углерода, что в пересчете на каждого пассажира при полной загрузке превышает 70 килограмм.


Снижения эмиссии загрязняющих веществ предполагается добиваться сразу несколькими путями. Во-первых, за счет расширения и удешевления производства авиационного биотоплива. Во-вторых, - активизации научно-практических исследований в области применения в авиации альтернативных видов топлива, в том числе водорода. В-третьих, - изучения возможности массового применения в гражданской авиации фотовольтаики* и гибридных силовых установок.

Значимые успехи в этом направлении существуют не только в теоретической, но и практической плоскости. Так, в июне 2020 года EASA уже сертифицировала первый полностью электрический самолет Pipistrel Velis Electro и его силовую установку. И это уже не экспериментальный образец или стенд для отработки перспективных технологий, а полнофункциональный летательный аппарат, которому гарантирован интерес со стороны пилотов малой авиации.

Pipistrel Velis Electro
Pipistrel Velis Electro / © Pipistrel Aircraft

Активные исследования в области декарбонизации гражданской авиации ведут и крупные производители. Так, европейский Airbus планирует к 2035 году представить три концепции коммерческих воздушных судов, двигатели которых будут работать на жидком водороде: региональный турбовинтовой самолет, реактивный лайнер, планируемый как замена семейству A320neo, и инновационное футуристическое воздушное судно с так называемым смешанным крылом.

В Airbus считают использование водорода в качестве авиационного топлива наиболее перспективной и вместе с тем вполне реализуемой технологией. Европейский авиастроительный гигант провел большой объем предварительных исследований, в результате которых пришел к выводу о том, что именно переход на использование в качестве авиационного топлива жидкого водорода является наиболее реалистичным путем, по которому гражданская авиация может, в конце концов, прийти к созданию нейтральной к окружающей среде техники.

Airbus E-Fan
Airbus E-Fan / © Airbus Group

В последние несколько лет Airbus, как впрочем, и все остальные крупные авиастроители, находился под мощным прессингом экологов, которые едва ли не в ультимативной форме требовали от корпорации сделать все возможное, чтобы в кратчайшие сроки снизить негативное воздействие на окружающую среду. Вместе с тем, Airbus получил от правительства Франции щедрое финансирование исследований применимости водородного топлива в гражданской авиации, что, в конечном счете, скорее всего, позволит сделать прорыв на этом направлении.

Финансирование исследований со стороны государства осуществлялось на условии того, что к 2035 году Airbus сможет представить доступный для серийного заказа многоместный водородный самолет. Соответственно, график научных исследований корпорации жестко привязан к этому сроку. К 2027 – 2028 годам должны завершиться работы по созданию промышленной концепции и переговоры с поставщиками комплектующих и инвестиционными партнерами. Еще семь лет Airbus отводит на фактическое создание нового лайнера.

Airbus E-Fan 2.0
Airbus E-Fan 2.0 / © Airbus Group

Первой ласточкой в 2035 году должен стать узкофюзеляжный ближнемагистральный самолет на 120 – 200 мест, дальность полета которого при крейсерской скорости в 0,78 маха составит около 2000 километров. Несмотря на меньшие габариты, пассажировместимость и дальность, новинка будет рассматриваться как замена лайнерам поколения А320neo. По оценкам разработчиков, дальности полета в 2000 километров будет вполне достаточно для того, чтобы обслуживать основные европейские маршруты. А для трансконтинентальных перелетов нужна уже техника принципиально иного уровня.

Впрочем, до того, как водородные самолеты поднимутся в небо, необходимо решить еще массу вопросов, связанных, например, с доступностью нового вида топлива в воздушных гаванях и общей модернизацией аэропортовой инфраструктуры, которая потребует многомиллиардных инвестиций. Отдельного разговора достоин вопрос безопасного размещения водородных резервуаров на борту воздушного судна, которые и по своим размерам и весу значительно отличаются от привычных емкостей для авиационного керосина.

Но справедливости ради стоит сказать, что пионером в области применения водорода в гражданской авиации является отнюдь не Airbus. Реальность использования жидкого водорода в качестве альтернативного авиационного топлива была впервые подтверждена в СССР еще в 1988 году, когда в небо впервые поднялся экспериментальный Ту-155. Еще до развала Советского Союза в ходе летных испытаний удалось отработать на практике сразу несколько принципиально новых технологий: очистку водорода, транспортировку, заправку, хранение на борту, работу топливной аппаратуры и двигателей. Центральный научно-исследовательский институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ) успел разработать отраслевой стандарт на использование жидкого водорода в качестве авиационного топлива, но дальше одного экспериментального самолета дело не пошло.

Ту-155 СССР-85035
Летающая лаборатория Ту-155 (СССР-85035) для лётных исследований двигателей на криогенном топливе

Тем не менее, за прошедшие 30 лет человечество так и не смогло придумать лучшего способа сделать гражданскую авиацию более дружественной природе, чем переход с керосина на жидкий водород. Вот только осуществлять его на практике будет не ЦИАМ и не НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского», а Airbus.

* Фотовольтаика — метод выработки электрической энергии путем использования фоточувствительных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество. Термин «фотовольтаика» означает обычный рабочий режим фотодиода, при котором электрический ток возникает исключительно благодаря преобразованной энергии света.

dic.academic.ru

Ксения Никитина,
для сайта "Авиация России"

Отвратительно!ПлохоНовость ни о чёмХорошоОтличная новость! (2 оценок, среднее: 4,00 из 5)
Загрузка...