Эколайнеры Airbus получат сверхпроводящие электродвигатели и водородные топливные ячейки

В конце марта компания Airbus провела серию мероприятий, на которых рассказала о будущем авиации — чистом и экономичном, как любое светлое будущее. Наиболее сильное впечатление произвёл проект эколайнера на 100 пассажиров, который получит сверхпроводящие электрические двигатели и водородные топливные ячейки. Примечательно, что для обычных самолётов компания также оставила место в будущем.

Мечты о будущем. Источник изображения: Airbus

Переход на водородное топливо сам по себе подталкивает инженеров к более широкому внедрению криогенных систем в авиации. В России, например, подобные авиационные двигатели на высокотемпературных сверхпроводниках разрабатывают специалисты ЦИАМ. Водород будет храниться на борту самолёта при температуре -253 °C. Он может как самостоятельно охлаждать ряд авиационных систем, включая электродвигатели, так и снижать температуру хладагента во вторичных контурах для охлаждения подсистем питания и другого оборудования.

Само по себе использование сверхпроводников в составе авиационных электродвигателей исключает нагрев обмоток в процессе циркуляции электрического тока. В то же время нагрев будет возникать в механических узлах и под действием окружающего воздуха, особенно при сильных встречных потоках. Поэтому одними криогенными свойствами охлаждённого водорода обойтись нельзя. Иначе говоря, переход на сверхпроводящие электродвигатели в авиации требует комплексного подхода к проектированию всех узлов и агрегатов.

Инженеры Airbus на площадке в Гренобле создали стенд для испытания криогенных авиационных систем в натуральную величину. Кроме того, в испытательном центре компании в Мюнхене уже проведены обширные испытания двигателей с питанием от водородных топливных элементов. Электродвигатель (не криогенный) мощностью 1,2 МВт разработан совместно с партнёрами — компаниями Liebherr Group, ElringKlinger, Magna Steyr и Diehl. Особое внимание инженеры уделили низкотемпературным топливным элементам с протонно-обменной мембраной, хотя компания ещё не определилась с окончательной технологией.

В принципе, пассажирский лайнер на 100 человек с четырьмя 2-мегаваттными электродвигателями, работающими на водородных топливных ячейках, мог бы быть сдан в эксплуатацию к 2035 году, признались в Airbus. Но этого не произойдёт, подчеркнули в компании. Во-первых, отсутствует правовая база. Во-вторых, не существует инфраструктуры для эксплуатации водорода в качестве топлива. Компания не собирается бежать впереди паровоза. Всему своё время. Более реалистичным сроком перехода на водородную авиацию компания считает 2050 год или близкую к нему дату.

Кстати, в октябре 2024 года компания Airbus заключила стратегическое сотрудничество с японской Toshiba по интеграции криогенных электродвигателей её разработки в свои авиационные системы. На мартовском мероприятии о работе с Toshiba не сообщалось, либо источник умолчал об этом. В активе Toshiba как раз имеется прототип 2-мегаваттного электрического двигателя на сверхпроводниках, который может удовлетворить все базовые требования европейского авиационного гиганта.

Испытания двигателя с открытой крыльчаткой (лопатками) в аэродинамической трубе Airbus

Стоит также отметить, что Airbus не собирается полностью отказываться от классических двигателей внутреннего сгорания — точнее, от турбореактивных. Инженеры компании разработали экономичный и более эффективный двигатель с открытой крыльчаткой для нагнетания воздуха. Утверждается, что новый двигатель позволит экономить до 30 % топлива. Пассажирский однопроходный лайнер на 100 человек с новыми двигателями будет принят в эксплуатацию до 2040 года. Он заменит семейство массовых самолётов Airbus A320. Новый лайнер получит больше композитных материалов для корпуса и крыльев, а также множество других улучшений, что сделает его новой «рабочей лошадкой» гражданской авиации будущего.