NASA розробляє гібридний водневий двигун для екологічної авіації

Авіаційна галузь залишається одним зі значних джерел викидів парникових газів, виробляючи близько 2,5% глобального CO₂. Попри десятиліття досліджень альтернативних палив та енергоефективних конструкцій літаків, ситуація майже не змінилася. Проте NASA продовжує працювати над створенням стійких рішень для авіації майбутнього.

Нещодавно агентство підтримало розробку перспективного гібридного водневого двигуна, надавши грант програми NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) професору Філіпу Анселлу з Університету Іллінойсу в Урбана-Шампейн. Проєкт під назвою Hy2PASS (Hydrogen Hybrid Power for Aviation Sustainable Systems) передбачає використання комбінації паливного елемента та газової турбіни, що дозволяє значно підвищити ефективність та екологічність авіаційних двигунів.

Попередні спроби створення гібридних водневих двигунів не мали значного успіху через складнощі в інтеграції різних компонентів. Втім, Hy2PASS використовує новий підхід до роботи компресора. Зазвичай у подібних системах електроенергія від паливного елемента спрямовується на компресор, який безпосередньо пов’язаний із турбіною. В проєкті Hy2PASS компресор і турбіна працюють незалежно один від одного, що дозволяє значно зменшити втрати тепла і підвищити продуктивність двигуна.

Окрім цього, компресор постачає кисень не лише турбіні, а й катоду паливного елемента, що забезпечує стабільність роботи системи. Такий підхід дає кілька важливих переваг. По-перше, виключення механічного зв’язку між компресором і турбіною дозволяє значно зменшити втрати енергії. По-друге, компресор може працювати з оптимальним тиском незалежно від роботи турбіни, що відкриває можливості для адаптивного управління за допомогою алгоритмів оптимізації.

Головна екологічна перевага Hy2PASS полягає в тому, що його єдиним побічним продуктом є вода. Це означає, що двигун потенційно здатний повністю усунути викиди парникових газів в авіації. Теоретично, цей підхід може стати проривом у створенні стійкої авіаційної техніки, якої NASA та авіаційна промисловість прагнуть уже багато років.

Однак до реалізації цього рішення ще далеко. Грант NIAC першої фази спрямований на доведення життєздатності концепції Hy2PASS. Важливо також розробити стратегії оптимізації польотних траєкторій, щоб мінімізувати енергоспоживання літаків, оснащених такою системою. Це може означати певні обмеження в застосуванні технології, однак ці аспекти будуть опрацьовані в межах поточного етапу досліджень.

Попри всі виклики, проєкт має великі шанси на успіх, оскільки професор Анселл уже неодноразово демонстрував здатність досягати поставлених NASA цілей. Якщо Hy2PASS виявиться ефективним, у найближчому майбутньому світ може побачити водневі літаки, які не лише зменшать вплив авіації на клімат, а й стануть важливою віхою у розвитку екологічного транспорту.