Водородная авиация - реферат

Александр Филатов

Введение

В текущее время топливно-энергетическая и экологическая препядствия получают все огромную актуальность и масштабность. В наиблежайшие десятилетия наращивание энергопроизводства только за счет органических топлив нереально. Это обосновано ограниченностью их припасов, ростом потребности в их других отраслей индустрии, загрязнением среды.

Самым многообещающим энергоэлементом в текущее время является водород (в Водородная авиация - реферат водянистом и газообразном состоянии).

На данный момент количество самолетов, движков, аэропортов так велико, что смена горючего кажется дорогим и долгим процессом.

В данной работе коротко изложены главные идеи постепенного перехода авиации на криогенное горючее. Данная работа не содержит скрытой инфы.

Водород – авиационное горючее

Водород удовлетворяет многим требованиям Водородная авиация - реферат, предъявляемым к топливам. Водород дает минимум загрязнения среды. Высочайшая массовая теплота сгорания приблизительно в 2,8 раза превосходит теплоту сгорания керосина, его высочайшая полнота сгорания позволяет повысить эффективность движков, уменьшить удельный расход горючего, уменьшить массу и габариты мотора.

К плюсам водорода как авиационного горючего следует добавить последующее. LH2 просто испаряется и Водородная авиация - реферат стремительно распространяется по всему объему камеры сгорания, что содействует резвому запуску мотора. Малозначительная энергия и широкие пределы воспламенения водородно-воздушной консистенции также содействуют резвому запуску мотора при разных температурах и на разных высотах. Водород при сгорании дает пламя с низкой излучающей способностью и сгорает без образования нагара, что позволяет прирастить Водородная авиация - реферат ресурс и надежность движков. Малая коррозионная активность водорода. Движки на LH2 фактически не загрязняют окружающую среду. Теплопоглощающая способность водорода в 30 (!) раз выше, чем у керосина, что позволяет использовать его в системах остывания частей мотора и ЛА. Увеличение эффективности остывания турбин позволяет поднять температуру перед турбиной и степень увеличения давления в Водородная авиация - реферат компрессоре. Это приведет к значительному понижению удельного расхода горючего (15-20%) и увеличению удельной тяги мотора. Высочайшие кинетические характеристики LH2 как горючего: резвое протекание смесеобразования, устойчивость к ВЧ колебаниям. Наименьшая масса ЛА позволяет уменьшить нагрузку на крыло и размеры крыла. Это понизит шум в районе аэропорта. Работа на LH2 позволяет создавать малогабаритные Водородная авиация - реферат камеры сгорания с более равномерным температурным полем на выходе. Вследствие более высочайшей теплоемкости газа, температура на входе будет более низкой и т. д.

Летные свойства ЛА на LH2 имеют тенденцию к оптимизации при М» 6. Другими словами, чем выше скорость самолета и больше его масса, тем целесообразнее переход на Водородная авиация - реферат водород. Большая часть заморочек, связанных с внедрением LH2 как авиационного горючего, связано с его очень низкой плотностью (63-70 кг/м3) и низкой температурой кипения (20К). Означает, самолетные баки должны быть относительно большими и иметь конфигурацию с минимизированным отношением поверхности к объему, чтоб избежать лишних утрат на испарение и дополнительную массу изоляции Водородная авиация - реферат. Также некие конструкционные материалы становятся хрупкими в LH2.

Летательные аппараты

Разглядим постепенный переход авиации на криогенное горючее. Он состоит из 3-х шагов.

1.Только несколько аэропортов имеют криогенные системы заправки. На данном шаге употребляют обыденные ЛА и двухтопливные ЛА . Последние представляют собой имеющиеся самолеты с установленным криогенным баком. Нужная масса Водородная авиация - реферат водорода в 2,8 раза меньше массы керосина, но из-за низкой плотности водорода, надобный объем баков выше в 4,3 раза. Такое количество горючего можно поместить над салоном по всей длине ЛА. Естественно, можно расположить бак в салоне, но это понизит количество пассажирских мест и повысит цена билета. Двухтопливные ЛА могут Водородная авиация - реферат использовать как керосин, так и водород. Их применение оправдано о двум причинам: а) они не требуют неотклонимого наличия криогенной системы в аэропортах, б) стимулируют развитие криогенной инфраструктуры.

2.Наикрупнейшие аэропорты имеют криогенные системы. Около 50% пассажиров перевозится на водороде. На этом шаге часто встречающийся тип ЛА – двухтопливный. Керосиновые ЛА вытесняются Водородная авиация - реферат возникновением фактически криогенных ЛА, в том числе гиперзвуковых. Такие ЛА вначале спроектированы под внедрение водорода. Большая часть подъемной силы делается плоским фюзеляжем. Маленькие крылья простираются повдоль всего ЛА и завершаются рулями высоты. Криогенный бак размещен в центре фюзеляжа по всей его длине. По обеим сторонам от него находятся пассажирские салоны. Там Водородная авиация - реферат где фюзеляж перебегает в крылья, размещены два ГТД. В хвостовой части либо под крыльями размещены гиперзвуковые движки наружного горения. ГТД применяются при взлете-посадке и на скоростях до 1,5-2М. Основной полет происходит на скорости 6-12М на высоте выше 18 км с внедрением движков наружного горения. Входные и выходные Водородная авиация - реферат отверстия ГТД в это время закрыты аэродинамическими щитками.

При маленьком изменении конструкции и установке ракетного мотора, таковой ЛА может выйти на орбиту. Он не имеет ГТД. Заместо их размещены баки с водянистым кислородом. Также вероятна установка навесных баков. ЛА стартует с хоть какого аэропорта при помощи РД. Используя подъемную силу Водородная авиация - реферат фюзеляжа и крыла, он разгоняется до 2М. Дальше врубаются авиационные движки наружного горения (они употребляют кислород из атмосферы). ЛА добивается очень вероятной высоты и скорости, и вновь врубается ракетный движок.

3. Все аэропорты имеют криогенные системы. Двухтопливные ЛА доживают собственный век на ближних дистанциях, вытесняемые криогенными ЛА.

Наземное оборудование Водородная авиация - реферат

Развитие водородной инфрастуктуры также делится на три шага.

1. На местности аэропортов возводятся хранилища для водянистого водорода (такие сооружения уже есть). Доставка осуществляется жд транспортом с ближайших LH2 заводов. Те же или получают газообразный водород сами, или по трубопроводам. Заправка ЛА делается или через криогенные трубопроводы, или с автоцистерн. Все Водородная авиация - реферат описанные объекты уже есть и удачно употребляются.

2.На побережьях океанов возводятся ядерные фабрики по производству газообразного водорода. Строятся магистральные трубопроводы под водород либо модернизируются имеющиеся. Зарождается единая водородная промышленность. Заметим, что передача энергии в виде водорода дешевле, чем передача электроэнергии. Означает, водород можно использовать на городских электрических станциях на базе списанных Водородная авиация - реферат ГТД либо имеющихся термических станциях. Это намного сделает лучше экологию огромных городов. Транспортирование газообразного водорода безопаснее, чем природного газа, потому что при утечке водород стремительно движется вверх и растворяется в атмосфере, а природный газ накапливается в низинах, образуя взрывоопасные консистенции (в Рф сгорели два пассажирских поезда в конце 80-х Водородная авиация - реферат). Водородная промышленность сделает энергетику и экономику страны независящей от нефтяных кризисов и цен на нефть. Неважно какая страна может создавать водород, в особенности если она употребляет океаническую воду (эта вода содержит горючее для реактора). Огромные аэропорты имеют собственные фабрики по производству LH2 . Они получают газообразное сырье из трубопроводов Водородная авиация - реферат. Часть LH2 транспортируется на наиблежайшие аэропорты, которые не имеют собственного производства. Часть газообразного водород употребляется для получения электроэнергии для аэропорта и городка.

3.Все аэропорты имеют свой завод LH2. Большие аэропорты запускают и принимают грузы с орбиты.

Движки

Разглядим четыре типа криогенных движков.

1. Двухтопливные движки создаются на базе Водородная авиация - реферат имеющихся движков. Добавляется система подачи водорода. Она содержит в себе: водородный бак, бустерный насос, водородные магистрали и клапаны, систему продувки водородных магистралей гелием, систему регулирования, универсальный турбонасос, испаритель, форсунки. Данная система универсальна и может быть применена в криогенных движках последующего поколения, включая гиперзвуковые. Основной узел системы – универсальный турбонасос, который может работать Водородная авиация - реферат с хоть каким типом движков (в собственной дипломной работе создатель обосновал принципную возможность сотворения такового агрегата). К огорчению, его описание очень велико и будет приведено в отдельной статье. Водород подается турбонасосом в испаритель. Водород испаряется, греется и приводит в движение турбину турбонасоса. Потом он поступает на форсунки камеры сгорания Водородная авиация - реферат. Испаритель может быть размещен за турбиной мотора либо под обшивкой гиперзвукового лайнера. Заметим, что переделка мотора заключается исключительно в установке водородных форсунок и испарителя. Таковой движок имеет две системы топливопитания и может работать на любом имеющемся горючем (но не на 2-ух сходу!).

2. Криогенные газотурбинные движки. Такие движки сделаны под внедрение Водородная авиация - реферат водорода, но имеют в качестве прототипов обыденные газотурбинные движки. В отличие от их, криогенные движки имеют маленькую камеру сгорания, больший ресурс турбины, высшую степень увеличения давления в компрессоре. Водородная система подобна двухтопливным движкам. Криогенные газотурбинные движки будут употребляться на дозвуковых самолетах, также на гиперзвуковых лайнерах в качестве промежного Водородная авиация - реферат мотора (взлет - посадка).

3. Гиперзвуковые движки наружного горения. С прошлыми типами их связывает только система подачи горючего. Во всем остальном – это совсем другое устройство. Он не имеет передвигающихся частей (компрессора, турбины). Роль проточной части мотора делает корпус ЛА. Горючее подается конкретно на поверхность ЛА, где самовоспламеняется из-за высочайшей Водородная авиация - реферат температуры воздуха.

4. Ракетные движки. Употребляют водород и кислород из криогенных баков.

Заключение

Как Вы могли убедиться, поочередный переход к криогенной авиации затрагивает и энергетическую систему государств. Все это существенно сделает лучше экологическую ситуацию, создаст новые рабочие места, понизит время и цена перелетов. Станет проще, дешевле и доступнее пуск Водородная авиация - реферат галлактический кораблей. Переход займет не одно десятилетие, но его воплощение может быть начато уже на данный момент, потому что есть ВСЕ, нужные для первого шага, технические средства. Остается только создание криогенных хранилищ около аэропортов и установка на имеющиеся самолеты водородной системы (система топливоподачи и макет турбонасоса уже испытывались на движке НК-88 самолета Водородная авиация - реферат Ту-155).


vojna-mir-i-budushee-civilizacii-referat.html
vojna-na-pirenejskom-poluostrove.html
vojna-novogo-tipa-terri-mejssan.html