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Estudio Paramétrico de un Sistema de Gestión Térmica por Refrigeración Líquida para Aeronaves Híbridas de Celdas de Combustible

Autores: Habrard, Valentine; Pommier-Budinger, Valérie; Hazyuk, Ion; Jézégou, Joël; Benard, Emmanuel

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Estudio Paramétrico de un Sistema de Gestión Térmica por Refrigeración Líquida para Aeronaves Híbridas de Celdas de Combustible


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Avión híbrido
Sistema de gestión térmica
Rendimiento
Pila de combustible
Emisiones
Nivel de componente del TMS

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los aviones híbridos ofrecen un camino lógico para reducir la huella de carbono de la aviación. El sistema de gestión térmica (TMS) a menudo se pasa por alto en la evaluación del rendimiento de los aviones híbridos a pesar de su gran importancia. Después de presentar la arquitectura del TMS, este estudio realiza un análisis de sensibilidad sobre varios parámetros del rendimiento de un avión híbrido de celda de combustible adaptado, considerando tres niveles jerárquicos: el avión, el sistema de celda de combustible y los componentes del TMS. El objetivo es minimizar las emisiones de CO mientras se mantienen los estándares de rendimiento. A nivel del avión, se variaron la velocidad de crucero, la potencia de la celda de combustible y la temperatura ISA para evaluar su impacto. Reducir las velocidades de crucero puede disminuir las emisiones hasta un cierto porcentaje, y aumentar la potencia de la celda de combustible de 200 kW a 400 kW reduce las emisiones en un cierto porcentaje. Las temperaturas del aire ambiente más altas también impactan significativamente en las demandas de refrigeración. En cuanto a la celda de combustible, reducir la temperatura del apilamiento de 80 grados C a 60 grados C aumenta el flujo de masa de aire de refrigeración requerido y la resistencia del TMS. A nivel de componentes del TMS, diferentes refrigerantes y geometrías de aletas de intercambiador de calor revelan efectos de bajos a moderados en las emisiones y la carga útil. En general, a pesar de algunas mejoras en las elecciones de diseño, el avión convencional aún puede lograr emisiones de CO más bajas por unidad de carga útil.

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