氢燃料电池支线飞机关键技术与发展展望

氢燃料电池支线飞机是全球航空运输业实现绿色低碳目标的重要发展方向。本文分析了氢燃料电池支线飞机的发展现状和关键技术,包括液氢存储系统、氢燃料电池、电动机、氢燃料生产和储运加注等,预测了我国氢能航空技术发展趋势,并提出了包含各类新能源航空器产品的技术方案图谱,为我国氢能航空的发展提供理论支撑和方向指引。研究认为,我国将在2025—2035年逐步具备发展支线到窄体干线氢能飞机的技术条件,基于成熟国产飞机平台进行氢动力改装,以新能源技术变革推动航空制造业“换道超车”。

临近空间无人机液氢供能系统技术分析

对于临近空间无人机而言,高效的能源动力形式是支撑其实现长航时飞行的关键。经对比,本文认为“机载液氢+氢燃料电池”的供能方案符合无人机长航时和大载荷的发展趋势。针对该方案,综述了供氢工艺流程、机载液氢储罐、氢燃料电池的空气供应流程及水/热管理的技术现状,对供氢子系统中的氢输送方式、液氢储罐结构及材料,以及氢燃料电池子系统中空压机吸气性能、电池散热性能受到高空低压环境的影响开展了技术分析和总结,并对相关技术的发展方向进行了展望,可为后续研究提供一定参考。

氢无损储存系统研究与设计

针对氢燃料在动力系统中的应用需求,从氢储存和氢增压输送两个方面,综述氢燃料储存的研究现状,探讨氢储存原理、输送方案、适用装置、各自优缺点以及安全控制手段,比较几种无损安全设计方案。依据氢无损储存系统设计要求而设计的液氢储罐,包括储箱形状设计、绝热结构选择、支撑结构设计、防晃设计、强度设计等,进行较为综合的比较与分析;并利用CFD内嵌模块对储罐的传热和强度进行数值计算,评估其低温绝热结构的保冷效果;根据承受载荷,对低温条件下的储罐载荷进行强度计算,分析应力应变特性;最后,进行实验验证该储罐保证热流密度小于1.4 W/m^(2)的无损储存的设计要求。

长征五号系列运载火箭一级氢箱防晃板减配优化设计

液体运载火箭飞行过程中面临推进剂晃动问题,满足姿控稳定条件下对防晃板进行减配,将有效地提升总体方案的可靠性与经济性。阐述了长征五号系列运载火箭贮箱防晃板优化过程,重点针对试样阶段一级氢箱防晃板减配问题开展了姿控设计。首先给出了刚晃弹动力学模型,开展了火箭晃动极-零问题分析,从频域分析与时域仿真的角度给出了姿控稳定结论,最后开展了飞行结果评估。研究结果表明,对晃动质量较小的贮箱防晃板可进行减配优化,姿控稳定设计允许部分秒点频域不稳定,时域仿真不发散是晃动稳定重要的设计依据。

浅谈液氢罐式集装箱的设计

随着氢燃料电池在氢燃料汽车上的应用,氢气的输送越来越广泛,液氢罐式集装箱具有储量大、安全性高以及运输方式灵活多变等特点,是运输氢气的重要设备。本文以40英尺液氢罐式集装箱为例,从设计选型、材料选择、强度设计及结构设计等方面简单介绍了其设计方法和思路。