Редактор Geektimes
847,8
рейтинг
8 февраля в 14:41

Беспилотный самолет на «твердом водороде» осуществил первый полет



Беспилотник, изображенный на анонсной фотографии, мало чем отличается от обычных авиамоделей, которые делают энтузиасты. Чисто внешне отличий и нет. Но зато его топливная система отличается от всего, что использовали беспилотники до этого.

Разработчики системы называют ее «твердотопливной», а само топливо называют «твердым водородом». Это не совсем так, но близко к реальному положению вещей. Все мы знаем, что для получения твердого водорода необходимы сверхнизкие температуры, чего невозможно или очень сложно достичь в масштабах беспилотника. Но изобретатели и не стали использовать криогенную аппаратуру. Вместо этого водород связали химически, при помощи специального химического соединения. Это твердое вещество, которое создатели водородного БПЛА разделили на квадратные гранулы с длиной стороны в 1 см. При небольшом нагревании гранула выделяет водород, обеспечивая стабильную подачу газа в топливном элементе.

Кстати, более сложный проект ранее предлагался компанией Airbus — только в этом случае специалисты компании использовали жидкий водород, который хранился при сверх-низких температурах. Естественно, такая система слишком сложна (а возможно, и опасна) для ее широкого распространения.



Что касается «твердотопливника», то он использует специальный картридж, в котором размещается около 100 водородных гранул, о которых говорилось выше. Для предотвращения плавления активного элемента используется также специальный полимер (какой именно, не сообщается). Выделяемый при нагревании водород поступает в топливный элемент, где вырабатывается электричество. И уже на электричестве работают моторы БПЛА.

Тестовый полет продолжался всего 10 минут на высоте в 80 метров. Разработчики решили перестраховаться, чтобы изучить состояние топливной системы БПЛА после приземления. А вообще загруженного на борт количества топлива должно было хватить на 2 часа полета — и хватило бы, если бы самолетик преждевременно не посадили на землю.

Преимуществом топливной системы самолета является также и то, что ее можно масштабировать. «Если вы загрузите в систему в два раза больше топлива, то вы продержитесь в воздухе в два раза дольше — в этом отличие нашей системы от аккумуляторов», — сообщил автор проекта.

По словам разработчиков, такие системы могут быть идеальными помощниками метеорологов, специалистов по охране окружающей среды, климатологов, исследующих Арктику и Антарктику. Общая масса дрона с топливом меньше, чем масса дрона с аккумуляторной электросистемой, запаса энергии в которой хватит на аналогичную дальность полета. Плюс ко всему, вредных выбросов самолетик не дает, продуктом сгорания водорода является вода.

Водородной топливной системой заинтересовались уже и представители авиастроения. Так, французская фирма Safran попросила Cella (именно эта компания разработала новую топливную систему) создать аналог своей системы для обычного самолета. Только речь в данном случае идет про выработку электричества для нужд пассажиров и команды, ДВС в этом случае остаются на месте.
marks @marks
карма
170,7
рейтинг 847,8
Редактор Geektimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (38)

  • +5
    Весь вопрос в удельной энергоёмкости волшебных кубиков. Что-то мне подсказывает, что она не выше, чем у бензина или керосина, даже с учётом КПД. Иначе об этом сказали бы сразу.
    • +1
      Где-то слышал, что оно в три раза больше энергии, чем в аккумуляторах. То есть раза в три меньше, чем бензин. Но, учитывая, что на выходе имеем электричество — уже неплохо, на коптеры можно без переделок серьезных ставить.
    • 0
      Вроде бы такого размера модели не летатают обычно по два часа.
      • 0
        Нигде не нашел габаритов носителя, но визуально — напихать в такую тушку акков на 2 часа полета — запросто, это же не коптер…
      • 0
        У самолётов в принципе минимальный расход из всего летающего.
        • 0
          Ну, если позанудствовать, то экранолеты минимальнее. :)
          • 0
            теоретически. На практике это не так. Проблемы с прочностью и устойчивостью полностью съедают выгоды.
            Хотите подробнее?
            • 0
              Для дронов это все несущественно. В них хоть импульсные движки ставь, не жалко.
        • +2
          А как-же аппараты легче воздуха? Воздушный шарик с водородом, например.
          • 0
            А они не летают, строго говоря.
  • +1
    Интересно есть ли связь с традиционным никель-водородным аккумулятором или же ребята используют совсем другие материалы (методы)?
    • +1
      Возможно, металлогидридная структура. Их много разных с разной рабочей температурой.
  • –3
    ---------------------------
  • +1
    «Если вы загрузите в систему в два раза больше топлива, то вы продержитесь в воздухе в два раза дольше — в этом отличие нашей системы от аккумуляторов»
    Не совсем понял, в чем именно заключено отличие от аккумуляторов, коих, если же загрузить вдвое больше, то эффект будет аналогичный)
    • 0
      Насколько я понял, на борт можно взять больше топлива, чем изначально рассчитано. А вот аккумуляторов в уже готовую конструкцию вряд ли можно много добавить — все же вес их значителен.
    • +1
      Это какая-то магия, раньше так не умели.
      Если в коптер загрузить два аккумулятора, то он просто не взлетит.
      Более того, если в обычный боинг залить вдвое больше керосина, то он тоже не взлетит.
      • 0
        Даже если и взлетит расход будет больше поэтому в два раза больше не пролетит.
        На коротких перелетах бак на полную обычно не заправляют.
      • +1
        гранулы и водород в них, ничего не весят? точно так же, никто никуда не полетит
        • 0
          Видимо имеется ввиду что вес топливной ячейки пренебрежимо мал.
  • 0
    Это твердое вещество, которое создатели водородного БПЛА разделили на квадратные гранулы с длиной стороны в 1 см. При небольшом нагревании гранула выделяет водород, обеспечивая стабильную подачу газа в топливном элементе.

    Это всё называется гидридный аккумулятор водорода — металлический сплав пропитавшийся водородом.
    • 0
      Не факт что металлогидрид, почти все они слишком тяжелые, чтоб их на летательные аппараты ставить. Интересно что же конкретно в данном случае используется.
  • 0
    Главное достоинство в данном случае, это возможность сбрасывать отработанные гранулы при необходимости. Уменьшение массы [БП]ЛА в полёте – это увеличение продолжительности этого самого полёта. Для каждого конкретного ЛА есть предел массы, перейти который он не может. Правда в случае с превышением взлётной массы успешно применяют разнообразные бустеры, типа тех же твердотопливных ускорителей, которые выдав импульс, необходимый для разгона и/или набора высоты просто отстреливаются. В случае с полной массой деваться будет некуда, и именно этим плоха идея “просто поставить второй комплект аккумуляторов” – таскать его с собой придётся до конца полёта, поскольку выбрасывать отработанные аккумуляторы дорого, да и опасно для тех, кто на земле.

    Разумеется очень интересен вопрос стоимости этих “волшебных гранул” и возможности их перезаправки.
    • 0
      В журнале «приборы и техника эксперимента» за начало 80-х была статья о хранении водорода в баллоне с сорбентом на основе TiFe. 1 кг сорбента запасает около 200л водорода, в 1л баллон влезает порядка 500л, при этом высвобождается он путем подогрева сорбента. С тех пор, надо думать, технологии шагнули далеко вперед.
      • 0
        Замеры на аналогичных автомобилях на бензине/топливных ячейках показали, что литру бензина эквивалентно примерно 300г водорода. Литр водорода весит 0,09г. То есть литру бензина соответствует ~3300л водорода.

        Выходит, что вышеупомянутый литровый баллон соответствует 150, ну, пусть 200г бензина. При этом после выработки водорода практически вся масса останется на борту. В общем, против бензина — ну никак. Да и против аккумулятора при учёте массы топливных ячеек, их обогрева и т.п. тоже не особо.

    • 0
      Летит дрон и срет с неба горячими гранулами…
      • 0
        Они же перезаправляемые. зачем их выбрасывать-то?
        • +2
          Чтобы летать дольше, читайте реплику, на которую я отвечал. :)
          • 0
            Гранулы находятся в баллонах, аттестованных на 500атм, туда же встроен подогреватель (это если статью из ПТЭ брать). Дорого разбрасывать, проще аккумы тогда выбрасывать.
            • 0
              * задумчиво *

              Интересно… Если взять простую тепловую энергию сгорания, каково соотношения Ватт/грамм для данного источника энергии?
              (Это я к тому, что “баллон, аттестованный на 500 атм.” лёгким или дешёвым быть не может...)
              • 0
                Композитные легкими вполне могут быть, тем более их именно композитными и нужно делать из-за охрупчения металла от водорода. Цена баллона размазывается на число перезаправок и поэтому может считаться несущественной.
  • 0
    «Если вы загрузите в систему в два раза больше топлива, то вы продержитесь в воздухе в два раза дольше — в этом отличие нашей системы от аккумуляторов» — То есть топливо ни чего не весит?
    Конечно, зависимость будет лучше, чем с аккумуляторами, поскольку в процессе работы вес снижается (хотя и отработанные батарейки можно сбрасывать, только дорого получается). Но все равно будет нелинейной.
  • 0
    Можно узнать кто эти ребята? Из какой страны хотя бы?
  • 0
    Хорошо, предположим что можно снарядить аппарат в два раза больше по количеству топливных элементов. А с полезной массой что? Аппарат только и будет с топливом планировать аки дамы по Ленинградке? А если масштабировать аппарат до уровня среднемагистрального самолёта? Какая тогда будет полезная нагрузка. Сколько в тоонах сможет взять?
    • 0
      Я думаю тут проблема будет на в топливе, а в преобразующих элементах, которые из водорода электричество делают.
  • 0
    Готов принять участие в испытаниях!
    Даже готов купить :)
    Мне нужно на мою пилотажку 42В 5-6 А/ч при пиковой отдаче ~120А (хотя-бы 100А) при весе желательно не более 1100г в разряженном состоянии.
  • 0
    Интересно, какая у этого топлива стоимость относительно других. А то может получиться, что экономически этот вид топлива сильно затратен.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.