Сегодня гражданские самолеты изо дня в день расходуют десятки,
даже сотни миллионов тонн авиационного керосина. Это загрязняет
окружающую среду и вносит весомый вклад в глобальное потепление климата.
Более того: совершенно ясно, что по мере истощения запасов ископаемых
энергоресурсов цена на углеводородное топливо будет расти и довольно
быстро достигнет уровня, при котором цена полетов станет просто
недоступной для большинства авиапассажиров. Поэтому нет ничего
удивительного в том, что инженеры и конструкторы разных стран мира
упорно работают над альтернативными авиационными приводами.
Собственно, уже сейчас понятно, что альтернативный привод будет
электрическим, вопрос лишь в том, какой источник энергии окажется
наиболее эффективным и экономичным. На лидерство претендуют, прежде
всего, топливный элемент, заправляемый водородом, и солнечные батареи.
Конечно, солнечные батареи - это более радикальное техническое решение,
поскольку такой летательный аппарат сможет обходиться вовсе без топлива.
Однако на сегодняшний день самолет с водородным электроприводом
опережает конкурента - по крайней мере в том, что касается практической
реализации проекта: он уже совершил свой первый пилотируемый полет.
От серийного планера - к уникальному самолету
Bildunterschrift: Großansicht des Bildes
mit der Bildunterschrift: Так
прототип Antares DLR-H2 выглядел в сборочном цехе в ШтутгартеПремьера
состоялась на аэродроме Гамбурга. Немецкий центр аэрокосмических
исследований торжественно представил общественности свою новую
разработку - легкий самолет Antares DLR-H2 с электроприводом, питающимся
от водородного топливного элемента. Разработчики особо подчеркивали,
что это первый в мире пилотируемый летательный аппарат такого рода,
способный осуществить весь полетный цикл, включая взлет, пребывание в
воздухе и посадку. За основу был взят серийно выпускаемый планер Antares
20E. Его масса – 660 килограммов, длина фюзеляжа - 7,4 метра, размах
крыльев - 20 метров. Конструкторы установили на нем пропеллер,
приводимый в движение электродвигателем, а под каждым из
крыльев подвесили обтекаемой формы гондолы длиной около 3 метров, в
которых разместили свой инновационный блок питания: в одной гондоле -
топливный элемент, в другой - топливный бак с водородом. В результате
планер обрел некоторое сходство с двухмоторным турбореактивным
самолетом.
Да и в конструкции самого планера пришлось немало изменить, - говорит
руководитель проекта Андреас Фридрих (Andreas Friedrich), сотрудник
Немецкого центра аэрокосмических исследований в Штутгарте.
Например, пришлось повысить жесткость крыльев, чтобы они выдерживали вес
гондол. Кроме того, были приняты специальные меры против флаттера.
Шмель в топливном элементе
Разработка самолета заняла более полутора лет. Больших проблем при
этом вроде бы не возникло, но и сказать, что все шло гладко, тоже
нельзя. Ханс Мюллер-Штайнхаген (Hans Müller-Steinhagen), директор
Института технической термодинамики при Немецком центре аэрокосмических
исследований, вспоминает: "Самолет был готов, топливный элемент был уже
смонтирован, и все работало. Вдруг в один прекрасный день наша машина
перестала заводиться. Оказалось, что в топливном элементе свил гнездо
шмель. А потом мембрана в топливном элементе прогорела, и произошло
короткое замыкание и в бортовой электронике обнаружился плохой контакт.
Вообще-то мы надеялись устроить премьеру нашего детища раньше, но все
время что-то мешало, то и дело возникали какие-то задержки".
Bildunterschrift:
В небе над Гамбургом уникальный электросамолет закладывает лихие
виражиОднако премьера, пусть и с опозданием, состоялась и
прошла вполне успешно. Несмотря на порывистый ветер, самолет уверенно
оторвался от земли, совершил два круга над аэродромом и столь же
уверенно приземлился. Ханс Мюллер-Штайнхаген не скрывал радости:
"Конечно, я испытываю большое облегчение! Главным для нас в этот раз
было доказать, что самолет с электроприводом от топливного элемента - не
вымысел, а реальность".
Топливный элемент и будущее авиации
Максимальная мощность нынешнего электропривода с топливным элементом
составляет 25 киловатт, что позволяет самолету развивать скорость в 170
километров в час. Потолок - 4 тысячи метров, максимальная дальность
полета без дозаправки - 800 километров. Через несколько недель должны
начаться настоящие испытательные полеты. Если они пройдут успешно, то в
ближайшие годы на этом самолете инженеры будут тестировать новые
топливные элементы.
Однако Адреас Фридрих не строит себе иллюзий относительно будущей
роли водородного топливного элемента в гражданской авиации: Для
пассажирских самолетов вместимостью до 10 человек его применение еще в
принципе возможно, подчеркивает он, но на более крупных машинах такой
вариант совершенно нереален. Просто потому, что объем топливных баков
для потребного количества водорода превысит все разумные рамки. Да и
мощность сегодняшних топливных элементов маловата.
Поэтому инженеры ставят перед собой иную цель: топливным элементом
они хотят заменить вспомогательную силовую установку. Она обеспечивает
запуск основных двигателей и энергоснабжение самолета на земле, поясняет
Андреас Фридрих. Но, добавляет он, установка имеет очень низкий
коэффициент полезного действия в пределах 10-20 процентов и высокий
уровень эмиссии парниковых газов. "Вот эту-то вспомогательную силовую
установку, - говорит Фридрих, - мы и намерены заменить электродвигателем
с питанием от водородного топливного элемента: у него и КПД гораздо
выше - 40 процентов, - и весь выхлоп состоит из водяного пара".
А кроме того, электродвигатель работает тихо - гораздо тише нынешней
вспомогательной силовой установки, всегда издающей резкий и громкий
свист.
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Ефим Шуман
http://www.dw-world.de/dw/article/0,,4469085,00.html
