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荷蘭宇航中心開展飛機液態氫復合材料儲罐研究

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核心提示:據荷蘭宇航中心網站2021年12月21日刊文,鑒于全球各國都在倡議使用氫(氣體和液體)作為航空能源,荷蘭宇航中心(NLR)在2021年初啟動了一項計劃,旨在2022年底前使用液氫實現HYDRA-2無人機首飛。

據荷蘭宇航中心網站2021年12月21日刊文,鑒于全球各國都在倡議使用氫(氣體和液體)作為航空能源,荷蘭宇航中心(NLR)在2021年初啟動了一項計劃,旨在2022年底前使用液氫實現HYDRA-2無人機首飛。

早在2019年,NLR曾使用氣態氫成功完成HYDRA-1無人機飛行。研發團隊希望通過重新設計關鍵結構部件(如儲罐),開展與液氫應用相關領域研究:從推進系統到所需的基礎設施。

荷蘭宇航中心表示,項目團隊從2021年初開始液態氫研究,首先研究氫氣的實際影響,并開發新的液態氫地面基礎設施,以確保滿足安全、監管和技術要求。目前整個開發團隊正在等待基礎設施建設許可證的頒發。雖然已經獲得了HYDRA-1和2無人機使用氣態氫的經驗,但液態氫應用面臨一系列新的挑戰。

一旦液態氫可用,就可為無人機設計相應系統,以便將液氫轉化為燃料電池中的電能。該系統名為氫調節系統,包括一個蒸發加熱器、一個3D金屬打印熱交換器和一個壓力調節器,可使燃料電池能夠實現能量轉化。今年,研發團隊已完成系統設計,正在進行相關測試。

此外,研發團隊還將設計一個全復合材料儲罐,以消除結構問題,并確定了液氫低溫金屬(鋁)儲罐的要求。一旦確定了這些要求,就須制定無金屬內襯的復合材料儲罐的相應要求,以避免產生結構疲勞問題。同時,研發團隊需對復合材料開展研究,特別是材料的微裂紋問題,因為這種小裂紋可能導致泄漏和潛在火災危險。此外,通過材料測試,研發團隊可確定層壓板的最低性能。

為了實現上述目標,荷蘭宇航中心將尋求多方合作,計劃與來自屯特大學和德爾夫特技術大學的人員開展協作,重點進行儲罐的結構和熱設計,并開展復合材料特性研究,使其能夠承受儲存液氫所需的極端壓力和溫度條件。此外,荷蘭宇航中心還同行業合作伙伴開展合作,以加速研究進度,其中包括與東麗先進復合材料公司開展的研究項目,以便為民用航空開發長壽命、全復合材料液氫儲罐。


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