エアバスは最初の革新的な極低温水素タンクをどのように設計しているのでしょうか?

エアバスが設立した 2 つのゼロエミッション開発センター (ZEDC) が革新的なタンク設計を実行します。

水素は、将来の航空機の二酸化炭素排出量を最小限に抑えるための代替ジェット燃料として使用できます。 ジェット燃料の 3 倍のエネルギー密度を備えているため、水素燃料航空機からの排出は環境への悪影響が大幅に少なくなります。 水素はいくつかの方法で航空機の動力として使用できます。

従来のガスタービンエンジンは、燃焼に液体水素を使用するように改造できます。 あるいは、水素燃料電池を使用して電気エネルギーを生成することもできます。水素燃料電池は、電池よりも堅牢な (および継続的な) 電源であると期待されています。 2 つの水素技術 (燃焼電池と燃料電池) を組み合わせたハイブリッド アプローチを採用できます。

いずれの場合でも、航空機の航続距離を十分に確保するには、航空機内で水素を継続的に供給する必要があります。 水素のエネルギー密度は有利であるため、水素の体積密度が最も重要な課題になります。

水素はジェット燃料よりも大幅に軽いため、航空機にはジェット燃料の 4 倍の体積が必要です。 したがって、航空機メーカーにとって液体水素の機内貯蔵は課題となっています。

極低温タンクは、液体水素を約 -420 °F (-250 °C) で保管する必要があります。 極度の凍結温度では、特殊な材料、厚い壁、およびシリンダーのスタック間の十分な隔離が必要です。

過去数年間、エアバスはゼロエミッション航空機の製造と、2035 年までの市場投入に取り組んできました。エアバスはヨーロッパのパートナーと協力して、革新的な極低温水素貯蔵タンクを開発しています。 エアバスは、革新的なタンク設計を実行するために、フランスとドイツに 2 つのゼロ・エミッション開発センター (ZEDC) を設立しました。

ドイツのセンターは、エアバスの防衛および宇宙技術との緊密な連携により、水素燃料の専門知識を提供します。 チームは、特殊なシリンダー内での水素のガス化を管理するための複数の設計をテストしています。

タンクの構造と冶金はフランスで設計されました。 理論的原則を繰り返すのではなく、ZEDC の両チームは問題に対して実践的なアプローチを採用しました。 複数のプロトタイプを製造し、さまざまな条件下でテストし、設計を改良します。

エアバスによると、フランスのZEDCチームはわずか1年余りでエアバス史上初の極低温タンクを製造した。 エアバスは、ZEROe 試験機で極低温タンクの実用プロトタイプを試験することを目指しています。 ZEROe 航空機の製造責任者であり推進産業アーキテクト責任者の Chris Redfern 氏は次のように述べています。

「この最初の戦車がこれほど迅速に製造されたのは、拠点全体のチームワークの真の証拠です。アジャイル手法により優れたプロトタイプが提供され、今後の反復での改善を促進するのに役立ちます。私たちは戦車を最適化して効率を高め、コストを削減したいと考えています。」さらに環境への影響も大きくなります。結局のところ、ゼロエミッション航空機は、ライフサイクル全体を通じて可能な限りゼロエミッションに近づける必要があります。」

エアバスのエンジニアは、トゥールーズで計算ソフトウェアを使用して極低温水素シリンダーを設計およびテストしています。 構造解析と流動解析の結果は ZEDC チームと共有され、製造上の見直しと改善が行われます。 エアバスは、水素試験を開始する前に、最初に設計したタンクを窒素で試験することを目指しています。

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ライター - オマールは航空愛好家であり、博士号を取得しています。 航空宇宙工学の博士号を取得。 オマール氏は長年にわたる技術および研究の経験を活かし、研究に基づいた航空実務に注力することを目指しています。 仕事とは別に、オマールは旅行、航空現場の訪問、飛行機の観察に情熱を持っています。 カナダのバンクーバーに拠点を置く