Diseño Conceptual de un Retrofit de Aeronave Regional de Doble Combustible Híbrido de Hidrógeno
Autores: Rischmüller, Ulrich Carsten Johannes; Lessis, Alexandros; Egerer, Patrick; Hornung, Mirko
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño Conceptual de un Retrofit de Aeronave Regional de Doble Combustible Híbrido de Hidrógeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propulsión de aeronaves
Aeronaves propulsadas por hidrógeno
Fuentes de energía de queroseno
Tren motriz híbrido de hidrógeno
Combustible de aviación sostenible
Asignación de energía de pilas de combustible
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Se está investigando una amplia gama de tecnologías de propulsión de aeronaves en la investigación actual para reducir el impacto ambiental de la aviación comercial. Dado que la implementación de aeronaves propulsadas únicamente por hidrógeno puede enfrentar varios desafíos en el lado del aeropuerto y del vehículo, las fuentes de energía combinadas de hidrógeno y queroseno pueden actuar como un facilitador para las primeras operaciones con tecnologías de propulsión de hidrógeno líquido. Los estudios presentados describen el diseño conceptual de una aeronave regional de doble combustible que presenta una modificación derivada del D328eco en desarrollo por Deutsche Aircraft. Al asistir eléctricamente a los motores turbopropulsores convencionales que queman combustible de aviación sostenible (SAF) con la potencia de pilas de combustible de polímero-electrolito de alta temperatura, la arquitectura del tren de potencia permite una reducción del consumo de SAF. Todas las aeronaves fueron modeladas e investigadas utilizando el Entorno de Diseño de Aeronaves de Bauhaus Luftfahrt. Se proporciona una descripción de esta plataforma de diseño y de los métodos incorporados para modelar el tren de potencia híbrido de hidrógeno. Se hizo especial hincapié en las implicaciones del diseño del sistema de doble combustible de hidrógeno y SAF para poder evaluar los beneficios y desventajas potenciales de varias configuraciones con el nivel de detalle requerido. Se aplicaron supuestos de modificación, particularmente manteniendo la masa máxima de despegue mientras se reducía la carga útil para tener en cuenta el aumento de masa del sistema de propulsión. Una asignación de potencia de la pila de combustible del 20% condujo a una disminución sustancial del 12.9% en el consumo de SAF. No obstante, esta mejora requirió una reducción del 18.1% en la carga útil, acompañada de un incremento del 34.5% en la masa del sistema de propulsión. Se realizaron varios estudios adicionales para evaluar la influencia de la división de potencia. Bajo los supuestos dados, se consideró viable el diseño de tal modificación.
Descripción
Se está investigando una amplia gama de tecnologías de propulsión de aeronaves en la investigación actual para reducir el impacto ambiental de la aviación comercial. Dado que la implementación de aeronaves propulsadas únicamente por hidrógeno puede enfrentar varios desafíos en el lado del aeropuerto y del vehículo, las fuentes de energía combinadas de hidrógeno y queroseno pueden actuar como un facilitador para las primeras operaciones con tecnologías de propulsión de hidrógeno líquido. Los estudios presentados describen el diseño conceptual de una aeronave regional de doble combustible que presenta una modificación derivada del D328eco en desarrollo por Deutsche Aircraft. Al asistir eléctricamente a los motores turbopropulsores convencionales que queman combustible de aviación sostenible (SAF) con la potencia de pilas de combustible de polímero-electrolito de alta temperatura, la arquitectura del tren de potencia permite una reducción del consumo de SAF. Todas las aeronaves fueron modeladas e investigadas utilizando el Entorno de Diseño de Aeronaves de Bauhaus Luftfahrt. Se proporciona una descripción de esta plataforma de diseño y de los métodos incorporados para modelar el tren de potencia híbrido de hidrógeno. Se hizo especial hincapié en las implicaciones del diseño del sistema de doble combustible de hidrógeno y SAF para poder evaluar los beneficios y desventajas potenciales de varias configuraciones con el nivel de detalle requerido. Se aplicaron supuestos de modificación, particularmente manteniendo la masa máxima de despegue mientras se reducía la carga útil para tener en cuenta el aumento de masa del sistema de propulsión. Una asignación de potencia de la pila de combustible del 20% condujo a una disminución sustancial del 12.9% en el consumo de SAF. No obstante, esta mejora requirió una reducción del 18.1% en la carga útil, acompañada de un incremento del 34.5% en la masa del sistema de propulsión. Se realizaron varios estudios adicionales para evaluar la influencia de la división de potencia. Bajo los supuestos dados, se consideró viable el diseño de tal modificación.