«Зеленая авиация»: разработки ГосНИИАС для экологически безопасных и экономически эффективных самолетов гражданской авиации.

Современные тенденции развития авиации во многом определяются обострившимися общемировыми проблемами исчерпания запасов углеводородных ископаемых и ухудшения экологической обстановки, связанной с использованием этого традиционного источника энергии. В этой связи в мировом авиастроении ведётся активный поиск путей повышения энергетической эффективности и экологичности выполнения полётов.

Наиболее перспективное решение этой задачи состоит в переходе к использованию наиболее экологичного и практически неисчерпаемого источника тепловой энергии – водорода, как непосредственно в качестве топлива авиадвигателей, так и в водородных топливных элементах для выработки электроэнергии для самолётов на электрической тяге, в том числе с применением технологии высокотемпературной сверхпроводимости.

В настоящее время в России проводятся исследования по повышению уровня электрификации воздушных судов, в частности по созданию гибридной силовой установки, в состав которой входят тепловой, в частности водородный двигатель, высокоэффективная электрогенерирующая и аккумулирующая установки и мощные электродвигатели на высокотемпературной сверхпроводимости для осуществления полётов на электрической тяге. Согласованное применение либо тепловой, либо электрической двигательных установок или их совместное применение на разных участках полёта позволит радикально повысить энергетические и экологические показатели авиационного транспорта.

«…Наличие на борту криогенного водорода открывает возможность его сопутствующего использования в качестве источника холода для авиационной системы кондиционирования воздуха. Процесс температурной подготовки воздуха для этой системы, как полученного от маршевого двигателя, так и от специальных воздушных электрокомпрессоров требует значительных энергетических затрат, а осуществляющие его системы обладают большими габаритно-массовыми характеристиками и технической сложностью. В то время как процесс охлаждения, построенный на водородно-воздушных теплообменных аппаратах, позволит существенно сократить габаритно-массовые характеристики и энергопотребление системы кондиционирования, а в перспективе, отказаться от специальных бортовых холодильных машин воздушного и парокомпрессионного цикла. Однако внедрение подобных систем требует проведения обширных научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ…..» прокомментировал начальник лаборатории ГосНИИАС И.В. Лихачев.

Так в рамках государственного контракта на выполнение научно-исследовательской работы «Исследования эффективности применения гибридных силовых установок и их систем в составе регионального самолета» коллектив ученых ГосНИИАС и ЦИАМ провел расчетно-параметрические исследования оценки эффективности использования криогенных газов в качестве холодильного агента в теплообменных аппаратах системы кондиционирования воздуха воздушного судна.

Исследования проводились специалистами на математических моделях, позволяющих оценить характеристики и возможную эффективность предполагаемых решений. Также специалистами ГосНИИАС и ЦИАМ разработаны модели, которые дают наглядное представление о массогабаритных и удельных показателях предполагаемых теплообменных аппаратов.

Анализ полученных по результатам работ данных позволяет сделать вывод о целесообразности применения криогенных газов в качестве холодильного агента в теплообменных аппаратах системы кондиционирования воздуха для перспективных самолетов гражданской авиации.

Перспективам применения данного решения посвящена статья «Компьютерное моделирование теплообменных аппаратов системы кондиционирования воздуха с использованием бортовых криогенных газов», опубликованная в четвертом выпуске научного журнала «Труды ГосНИИАС» серия «Вопросы авионики».