از آنجایی که صنعت هوانوردی با فشار فزاینده ای برای جدا کردن رشد از انتشار کربن مواجه است، موجی از نوآوران نسل بعدی در حال ظهور هستند تا پرواز پاک را دوباره تعریف کنند. پیشرو این اتهام است سلیوس، یک سازمان غیرانتفاعی اختصاصی از دانشجویان، عمدتا از ETH زوریخ. این تیم با تکیه بر دستاوردهای قبلی خود در حمل و نقل هوایی برقی، در حال انجام کارهای پایانی است پروژه H2— اولین هواپیمای هیدروژنی ساخت دانش آموزان سوئیس.
طراحی شده به a برد 200 کیلومتر با یک مدت زمان سفر دریایی دو ساعتهاین هواپیمای اصلاح شده Sling High Wing بیش از یک تمرین آکادمیک است. این یک اثبات ملموس است که نشان می دهد هوانوردی سبک و هیدروژن الکتریکی امروزه قابل دوام است.
مهندسی آسمان پاک: در معماری پیشرانه H2-Sling
طراحی یک نیرومحرکه هیدروژن-الکتریکی با قابلیت پرواز به یک رویکرد سازش ناپذیر برای توزیع وزن، مدیریت حرارتی و ایمنی نیاز دارد. تیم Celsius ماژول های فرعی سفارشی را با دقت ادغام کرده است تا کارایی کلی سیستم را به حداکثر برساند.
- هسته پیل سوختی: در قلب پیشرانه یک سیستم پیل سوختی هیدروژنی 92 کیلووات تا 100 کیلووات. با وزن تقریبی 120 کیلوگرم، پیل سوختی به طور موثری هیدروژن فشرده شده را به صورت الکتروشیمیایی به الکتریسیته تمیز تبدیل می کند و هیچ انتشار مستقیم دی اکسید کربن تولید نمی کند.
- ذخیره سازی فشار بالا: هیدروژن گازی به طور ایمن در مخازن کامپوزیتی سبک و تحت فشار ذخیره می شود 700 میله.
- بافر قدرت هیبریدی: برای مدیریت پیک های انرژی با تقاضای بالا در طول مانورهای برخاستن و دور زدن، این تیم یک سیستم باتری بافر مدولار خنک کننده مایع (با ظرفیت 5.8 کیلو وات، کارکرد در 756 ولت) را در خانه توسعه داد. این باتری همراه با الکترونیک برق سفارشی ساخته شده با یک 95% راندمان DC/DC و راندمان اینورتر 98 درصد.
- تعادل گیاهی پیشرفته: برای بهینه‌سازی مصرف هیدروژن و جلوگیری از گرسنگی واکنش‌دهنده در شرایط جوی مختلف، این سیستم از اجزای دقیقی مانند فن‌های مخصوص چرخش برای بازگرداندن هیدروژن نسوخته به آند استفاده می‌کند.
غلبه بر محدودیت های هوانوردی سبک
تغییر از یک بدنه هوای معمولی با موتور احتراق داخلی به پیکربندی پیل سوختی هیدروژنی کار کوچکی نیست. باتری‌های لیتیوم یون سنتی از جریمه‌های وزن بیش از حد رنج می‌برند که به شدت محدوده را محدود می‌کند، که باعث شد تیم Celsius بر چگالی انرژی گرانشی برتر هیدروژن تمرکز کند.
با این حال، بسته بندی سیلندرهای سوخت پرفشار 700 بار و تعادل پیل سوختی پیچیده در یک پلت فرم دو سرنشینه سبک وزن، نیاز به اصلاحات گسترده بدنه هواپیما و اصلاحات آیرودینامیکی داشت. تک تک اجزاء، از کنترل کننده موتور سفارشی گرفته تا محفظه اینورتر، برای صرفه جویی در گرم بدون به خطر انداختن یکپارچگی ساختاری یا استانداردهای سختگیرانه ایمنی هوانوردی، بهینه شده اند.
در همکاری نزدیک با اداره فدرال سوئیس برای هوانوردی غیرنظامی و هوانوردی تجربی سوئیس (EAS)، تیم دانش‌آموزی پروتکل‌های تست سختگیرانه و چارچوب‌های ایمنی را برای مدیریت ولتاژ بالا و هیدروژن ایجاد کرده‌اند.
هموار کردن راه برای تحرک پایدار آماده بازار
با برد عملیاتی در نظر گرفته شده 200 کیلومتر، یک هواپیما از زوریخ از نظر تئوری می تواند از کل منطقه سوئیس کاملاً بدون انتشار عبور کند. علاوه بر راحتی منطقه ای، پروژه H2 همچنین به عنوان یک انکوباتور ارزشمند برای مهندسین هوافضا آینده عمل می کند و شکاف بین مفاهیم کلاس درس نظری و اجرای صنعتی در دنیای واقعی را پر می کند.
همانطور که تیم برای اولین پرواز مورد انتظار آماده می شود، نگاهی اجمالی به آینده هوانوردی منطقه ای و عمومی ارائه می دهد. سلسیوس با اثبات اینکه پیشرانه‌های مدولار و هیدروژن-الکتریکی را می‌توان با موفقیت به هواپیماهای سبک تبدیل کرد، به ایجاد پایه‌های فنی برای پروازهای تجاری بزرگ‌تر با آلایندگی صفر کمک می‌کند – ثابت می‌کند که رویای هوای پاک از همیشه نزدیک‌تر است.
