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民机为什么要用液氢?
氢的重量能量密度为 33.3 kWh/kg,而煤油为 12 kWh/kg。正常压力和温度条件下,氢的密度为 0.090kg/m³。在 700 巴(是正常大气压的 700 倍)下,氢的密度为 42kg / m³。在这个压力下,一个 125 升的油箱可以储存 5 公斤的氢气。在-252.87°C 和 1.013 巴下,液态氢的密度接近 71 kg/m³。在这个压力下,一个 75 升的油箱可以储存 5 公斤的氢气。
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常温、常压下 3000 升的气态氢,相当于 1 升航空煤油相同的能量。 -
常温、700 巴压力下 6 升的气态氢,相当于 1 升航空煤油相同的能量。 -
252.87°C 和 1.013 巴压力下 4 升(1.05 加仑)的液氢足以提供与 1 升航空煤油相同的能量。
从以上数据可以看出,在相同能量前提下,存储液氢(-252.87°C)所需的存储罐体积最小。由于民机外形受空气动力的约束,储罐体积越小越便于在飞机内部安装。
低温(-252.87°C)液氢存储罐主要技术问题?
1.保持罐内液氢不超过-253°C。为此,目前采取热水瓶式,内、外罐之间抽真空结构。内罐由碳纤维增强树脂复合材料制成。外罐含有多层特殊绝热层。
2. 内罐若用现在使用的纤维带缠绕工艺。罐内的管路、系统件如何安装、维护?
3. 低温(-252.87°C) 环境对内罐和内罐中零件选材的影响?
4. 低温测试技术和和燃料晃动管理方面的技术
5. 储氢罐必须承受大约 20000 次起飞和降落
民机机翼结构的空腔,就是存储燃油的油箱。A320机翼油箱可大约存储20吨航空煤油(波音 737 和商飞 C919 同此量级)。若用液氢代替航空煤油, 94 m³容积、圆柱形的液氢存储罐只能安装在客舱后面、 加长的机身尾段里。机身尾段在此处是前大后小的锥体。锥体最大直径不超过 4m。仅加长机身来安装 94 m³容积的液氢存储罐,需要增加的长度太长,是不可行的。因此,势必在增加机身长度的同时,增加机身的直径。
民机安装的发动机有两种类型:涡轮螺旋桨发动机和涡轮喷气发动机。
目前全球 100 座以上,民机的研发生产只有4家:波音、空客、中国商飞和俄罗斯。根据最近外媒一篇报道,这 4 家公司中仅只有波音、空客两家,从事液氢民机实际应用研发工作。波音这项目工作还是十多年前,在一架小型、“迪莫纳-DIMONA”螺旋桨滑翔机上进行的。空客已经进入了,涡扇发动机使用液氢燃料的高空飞行试验工作。同时,初步给出了三类飞机的外形:螺桨飞机、150座级和双通道民机。这其中对150座级民级,披露了较多的信息。单通道、 150 座级的 A320,进入市场快 40 年了。空客已经计划于 2030-2035 年,推出一款“新A320”。新民机机翼采用“信天翁”气动部局:超大展弦比、折叠, 可搧动翼尖、无整流罩襟翼。
你、 我、 他 能做点什么?

