Применение топливных элементов в двигательных установках летательных аппаратах

Применение топливных элементов в двигательных установках летательных аппаратах Докладчик: Русаков А. С. Группа Научный руководитель: Кох А. И.

Состав двигательной установки беспилотного ЛА Электродвигатель ТЭ Воздушный винт n Gвозд P Топливо Gв Воздух T Система управления I, V

Принцип работы топливного элемента Анод H 2 + O 2 – → H 2 O + 2 e– Катод ½ O 2 +2 e – → O 2 –

Преимущества топливных элементов • Повышение экономичности и увеличение продолжительности работы двигателя по сравнению с ДВС и электрическими двигателями на аккумуляторах в несколько раз • Бесшумность работы ТЭ по сравнению с ДВС • Улучшение экологических показателей двигателей СЛА по сравнению с ДВС

Многообразие топливных элементов Твердооксидный тэ Щелочной тэ Расплавной карбонатный тэ Тэ с прямым окислением угля

Схема ТЭ с рециркуляцией H 2

КПД ТЭ с рециркуляцией H 2

КПД

Преимущества топливного элемента ! КПД топливного элемента 40 -70% Ступени преобразования химической энергии в электрическую традиционным и электрохимическим способами

Экологическая проблема ! Доли загрязнений атмосферы различными отраслями техники в России: 1 – теплоэнергетика, 2 – чёрная металлургия, 3 – нефтедобыча и нефтепереработка, 4 – автотранспорт, 5 – цветная металлургия, 6 – промышленность стройматериалов, 7 – химическая промышленность. У топливный элемент нет вредных выбросов

Водородный топливный элемент Aeropak Horizon Energy Systems

Водородный топливный элемент Aeropak

Беспилотный самолет Ion Tiger (лаборатория NRL, США) 1. Смог провести в воздухе 23 часов 17 минут, установив таким образом неофициальный рекорд для подобных аппаратов (сообщение 2009 г. ). 2. Топливная ячейка мощностью 550 Вт (0, 75 лошадиной силы), установленная в самолете, оказалась в 4 раза эффективней двигателя внутреннего сгорания и в 7 раз эффективней батареи такой же массы. 3. Аппарат Ion Tiger при весе приблизительно 17 кг способен брать до 2, 2 кг полезного груза.

Boeing испытал самолет на топливных элементах 07 апреля 2008 года Компания Boeing сообщила об успешных испытаниях пилотируемого самолета на водородных топливных элементах. В течение февраля-марта 2008 г. "электроплан" совершил три пробных полета. Во время взлета двигатель получал энергию как от аккумулятора, так и от топливного элемента. На высоте в 1 км пилот переводил самолет в горизонтальный полет, где источником энергии был топливный элемент, который обеспечивал самолету приблизительно 20 минут полета со скоростью 100 км/ч.

Наш двигатель предназначен для ЛА • ЛА предназначен для воздушной разведки и наблюдения. Он будет обеспечивать наблюдение за местностью, поиск, обнаружение и распознавание наземных объектов, слежение за неподвижными и подвижными целями, выдачу координат целей в реальном масштабе времени, а также составление фотопланов местности.

Авиалайнер A 320 ATRA Оснащенный двумя электродвигателями на переднем колесе, продемонстрировал, что мощности электротяги достаточно, чтобы проехать от начальной позиции до взлетно-посадочной полосы, не включая реактивные двигатели. Электродвигатели получали питание от бортовых топливных элементов самолета. Это позволяет существенно снизить шум на аэродроме.

Самолёт ЦИАМ-80

Энергоустановки на основе ТЭ имеют многие преимущества по сравнению с традиционными энергоустановками: üболее высокий КПД (в 1, 5 – 2 раза выше), üэкологическая чистота, üпрактическая бесшумность. Пока основным тормозом для их широкого применения является относительно высокая стоимость (в 2 -3 раза) по сравнению с традиционными установками, а также недостаточный срок службы. После преодоления этих недостатков системы на основе ТЭ могут найти широкое применение как автономные транспортные энергоустановки, так и стационарные мощные станции.

Источники 1. Некоторые вопросы электроэнергетики твердооксидных топливных элементов В. П. Брусенцов Российский федеральный ядерный центр — ВНИИ технической физики имени академика Е. И. Забабахина, г. Снежинск 2. http: //www. powerinfo. ru/fuel-cell. php - Топливные элементы 3. Коровин «Топливные элементы» 4. http: //www. horizonfuelcell. com/ - Horizonfuelcell

Спасибо за внимание!

Беспилотные летательные аппараты A-LEVEL AEROSYSTEMS ZALA 421 -02 ZALA 421 -08 ZALA 421 -04 ZALA 421 -09 www. zala. aero ZALA 421 -06 ZALA 421 -04 M