Wie kann man beim Wasserstoffflugzeug Airbus ZeroE die Manövrierfähigkeit durch einen Treibstofftank hinter dem hinteren Druckschott entschärfen?

Airbus hat kürzlich drei Konzeptflugzeuge für den kommerziellen Einsatz angekündigt, die mit flüssigem Wasserstoff betrieben werden, mit dem Ziel, das Flugzeug bis 2035 in Betrieb zu nehmen.

https://www.airbus.com/innovation/zero-emission/hydrogen/zeroe.html

https://www.airbus.com/newsroom/stories/these-new-Airbus-concept-aircraft-have-one-thing-in-common.html

Soweit ich das beurteilen kann, liegt die Turbofan-Variante im gleichen Segment wie der aktuelle A320, wenn auch mit etwas reduzierter Reichweite.

Bei wasserstoffbetriebenen Flugzeugen besteht die Herausforderung darin, genügend Treibstoff mitzuführen, um mit Kerosin konkurrieren zu können.

Es gibt mehrere Optionen, und aus dieser Frage scheinen sich 3 Optionen abzuheben:

  • Kryogen: Speicherung des Kraftstoffs als Flüssigkeit
  • Komprimiert: erfordert schwere und starke Kraftstofftanks
  • Hydride: Wasserstoff mit einer anderen Substanz binden und beim Erhitzen freisetzen

Airbus beabsichtigt, sich für Option Nummer 1 zu entscheiden, das heißt, den Treibstoff flüssig und kryogen hinter dem hinteren Druckschott zu speichern.

Die unausgewogene Gewichtsverteilung, die nicht nur den Treibstoff speichert, sondern auch schwere Tanks und Kühlgeräte im hinteren Teil des Flugzeugs annimmt, scheint mir ein Problem der Manövrierfähigkeit zu sein, mit einem Nickmoment durch die verschobene Gewichtsbalance.

Welche Maßnahmen können ergriffen werden, um die (vermutete) nachteilige Handhabung, die dadurch entsteht, zu mindern?

Warum davon ausgehen, dass es zu einer nachteiligen Handhabung kommt? Für mich sieht es so aus, als würde der Kraftstofftank ziemlich nahe am Schwerpunkt liegen.
Hinter dem hinteren Druckschott wäre so weit wie möglich in einem Flugzeug. So ziemlich so weit, wie Sie von CoG gehen können.
@ jpe61 Mein Fehler. Ich dachte an das Blended-Wing-Design, bei dem sich Flügel und Motoren alle hinter dem Schwerpunkt befinden.
@Federico Bitte geben Sie den Fragestellern mehr Zeit, um ihre Frage nach Ihrem Geschmack zu verfeinern, bevor Sie sie das nächste Mal schließen!
Fragen sollten geschlossen werden, bis solche Änderungen vorgenommen werden, und nicht offen gelassen werden (um Antworten zu erhalten, die nicht mehr anwendbar sind). Geschlossene Fragen können bearbeitet werden; Schließen und erneutes Öffnen ist besser als späteres Löschen mehrerer Antworten.
@Nij, obwohl ich Ihrem Standpunkt hier zustimme, würde ich argumentieren, dass es vorteilhaft ist, ein paar Minuten zu warten, um zu sehen, ob eine Bearbeitung schnell vorgenommen werden kann, anstatt eine Frage zu schließen und möglicherweise Stunden zu warten, bis sie vom Abstimmungssystem wieder geöffnet wird
Wenn es schnell geschlossen werden kann, kann es schnell geöffnet werden. Es wird auch nicht in den ein oder fünf Stunden, die das Warten auf ein Mod-Flag benötigt, vollständig verschwinden.
@Nij Ich persönlich denke, es lohnt sich, ein paar Minuten auf eine geänderte Frage zu warten, anstatt möglicherweise ein paar Stunden auf ein Mod-Flag bei einer kürzlich geposteten Frage warten zu müssen.

Antworten (2)

Airbus wird Wasserstoff speichern, indem er ihn für eine lange Zeit chemisch an Kohlenstoff bindet. Auf diese Weise kann es in den Flügeln, einem Bauchtank und dem horizontalen Leitwerk untergebracht werden und sein allmähliches Verschwinden während des Fluges wird den Schwerpunkt nicht wesentlich verschieben.

Was die PR-Abteilung gerade veröffentlicht hat, dient nur der politischen Korrektheit. Es wurde von der technischen Abteilung nicht gründlich auf Praktikabilität geprüft. Niemand rechnet ernsthaft damit, Wasserstoff für Verkehrsflugzeuge einzusetzen. Die Lagerungsprobleme sind offensichtlich ein großer Nachteil, und Ihr richtig identifiziertes Problem der Lagerung von Kraftstoff weit vom Schwerpunkt entfernt ist eines dieser Probleme.

Wenn heute ein Airbus ausgeliefert wird , werden seine Tanks mit einer Mischung gefüllt, die Kohlenwasserstoffe aus einer CO2-neutralen Quelle enthält . Beluga-Flüge, die Teile zwischen den Airbus-Werken liefern, verwenden diesen Treibstoff. Virgin Airlines hat bereits 2008 einen erneuerbaren Treibstoff getestet und wird auch von Lufthansa-Flügen ab Frankfurt verwendet.

Natürlich füllen die meisten Fluggesellschaften normales Kerosin auf Mineralölbasis nach, nachdem dieser Kraftstoff aufgebraucht ist, weil es billiger ist und die Verfügbarkeit viel besser ist. Aber technisch gibt es für Fluggesellschaften heute nichts mehr, einen CO2-neutralen Treibstoff einzusetzen.

Die Wasserstofferzeugung erfolgt heute meist aus Erdgas, das zwar nicht ganz so CO2-intensiv wie Kerosin, aber alles andere als CO2-neutral ist. Außerdem wird die Energiequelle für die Raffination und den Transport von Kraftstoff aus erneuerbaren Quellen sie zu weniger als 100 % CO2-neutral machen. Die derzeitigen Quellen für erneuerbare Brennstoffe (Pflanzenöle und Abfallstoffe) sind alles andere als optimal und schwer zu vergrößern, aber die Arbeit an der Nutzung der direkten Abscheidung von atmosphärischem Kohlendioxid schreitet voran. Heute verschwenden wir überschüssigen Solarstrom, indem wir ihn gegen Erde kurzschließen . Ich kenne bessere Verwendungen für diese überschüssige Energie …

Interessant. Sie sagen, dass Airbus beabsichtigt, Wasserstoff chemisch an Kohlenstoff zu binden, warum ist das so und haben Sie eine Quelle für diese Informationen? Wie verhält es sich mit dieser Aussage, dass niemand ernsthaft beabsichtigen wird, Wasserstoff für die Luftfahrt einzusetzen – sie scheinen sich zu widersprechen? Und wird der kohlenstoffgebundene Wasserstoff ein flüssiger Brennstoff oder ein kryogener Brennstoff sein?
Sie lassen den Hauptvorteil der Umwandlung von Erdgas in Wasserstoff aus: Es ist möglich, das CO2 abzuscheiden und zu binden. Das ist etwas schwieriger, wenn das CO2 in 30.000 Fuß Höhe produziert wird.
@Erik: Falls dir der Witz entgangen ist, alle fossilen Brennstoffe bestehen aus Kohlenstoff und Wasserstoff, typischerweise eine Kette von 8-12 Kohlenstoffatomen mit angehängten Wasserstoffatomen. Es gibt einen kleinen Teil, wo es genau ist; Typischerweise sind die in der Natur vorkommenden Kohlenstoffketten etwas länger, so dass einige dieser langen Ketten in Raffinerien „geknackt“ werden. Dabei werden an der Stelle, an der die Ketten gebrochen sind, Wasserstoffatome hinzugefügt.
@MSalters Ich bin nicht besonders bewandert in Chemie, aber was Sie und Peter über "Airbus wird Wasserstoff speichern, indem er ihn für eine lange Zeit chemisch an Kohlenstoff bindet" sagen, ist normaler Düsentreibstoff? Und diese Ankündigung von Airbus ist nichts weiter als ein Traum?
@Erik: Ja, was ich sagen wollte, ist, dass alle Verkehrsflugzeuge weiterhin Kerosin verwenden werden (eine Mischung von Molekülen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht). Das sollte nicht missverstanden werden, dass Airbus-Mitarbeiter jedes Wasserstoffatom zu Kerosinmolekülen hinzufügen werden, aber dass Airbus mit Unternehmen zusammenarbeitet, die versuchen, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu binden und Wasserstoff hinzuzufügen, idealerweise aus Wasser. Oder überlassen Sie diesen Prozess Pflanzen, die das seit vielleicht 2½ Milliarden Jahren tun.
@MSalters Absolut richtig. Und dann geht dieses Kohlendioxid in kohlensäurehaltige Getränke oder reichert die Atmosphäre von Gewächshäusern an. In allen Fällen wird es schließlich in die Atmosphäre entweichen. Die Menge, die in Calciumcarbonat endet, ist vernachlässigbar.
@PeterKämpf Also wird Kohlenstoff aus der Atmosphäre genommen und Wasserstoff hinzugefügt, um synthetisches Kerosin herzustellen? Aber dann ist dieses Gerede über Kryotechnik und flüssigen Wasserstoff in der Form, in der Airbus auf ihrer Presseveranstaltung darüber gesprochen hat, falsch? Wenn dies der Fall ist, würde dies nicht schnell von denen aufgedeckt werden, die sich mit Flugzeugdesign auskennen, und als Witz angesehen werden?
@PeterKämpf: Ich weiß, dass die Niederlande planen, es in leeren Gasfeldern unter der Nordsee zu lagern. Diese haben CH4 für 100 Millionen Jahre darin gehalten, und CO2 ist ein größeres Molekül. Dies ist also tatsächlich ein praktikabler Weg, H2 aus CH4 zu erzeugen, ohne CO2 in die Atmosphäre zu entlassen.
@Erik: Du hast noch nie im/mit Marketing gearbeitet, oder? Das ist Airbus, der versucht, politisch korrekt auszusehen. Es ist keine glatte Lüge, sondern eher das, was Sie über kontroverse Themen sagen, ohne in heißes Wasser zu geraten. Das nehmen die Ingenieure natürlich nicht ernst.
@Erik Die Pressemitteilung ist nicht falsch. Natürlich müssen alle Optionen geprüft werden, und dies sollte derzeit mit Universitäten im Rahmen von Masterarbeits- oder vielleicht sogar PhD-Programmen geschehen, die von Airbus gesponsert werden. Aber das bedeutet nicht, dass jetzt die Tausende von Ingenieuren, die für die Konstruktion eines Flugzeugs benötigt werden, an einem wasserstoffbetriebenen Verkehrsflugzeug arbeiten. Das sagt die Ankündigung auch nicht.
@PeterKämpf Aber Airbus gibt in ihrer Pressemitteilung an, dass sie beabsichtigen, bis 2035 ein funktionsfähiges wasserstoffbetriebenes Verkehrsflugzeug in Betrieb zu nehmen, ist das nicht ziemlich dasselbe?
@PeterKämpf bist du sicher, dass "Ingenieure das nicht ernst nehmen"? In Deutschland gibt es viele Forschungsinstitute dazu (und es ist nicht das einzige Land, das dies tut). Wahrscheinlich wird dies nicht gelingen, aber auch die B747 wurde als Fehlschlagsprojekt konzipiert. Es gibt Unsicherheit über die Ölpreise in der Zukunft (und Kriege), daher ist es eine normale Diversifizierung (um Projekte im Bedarfsfall zurückzubringen).
@Erik: Jede Prognose, die die Zukunft betrifft, ist besonders hart. Bis 2035 werden alle dafür verantwortlichen Personen im Ruhestand sein, und wie Sie wissen, sind Absichten nicht von Dauer. Dies ist nur eine Spekulation meinerseits, die jedoch durch handfeste Beweise für die technische Machbarkeit untermauert ist. Ich denke wirklich, dass diese Absicht nicht ernsthaft ist (oder von besonders naiven Menschen gemacht wurde, eine unwahrscheinliche Möglichkeit meiner Meinung nach). Schauen Sie sich nur an, wie lange uns Blended Wing Bodys (BWBs - eines der Konzepte) versprochen wurden. 30 Jahre mindestens, vielleicht mehr. Und was haben wir bekommen? Mehr vom Gleichen.

Die Situation ist nicht so schlimm, wie man meinen könnte, denn der Energiegehalt pro Kilogramm Wasserstoff ist 3,3-mal größer als der von Kerosin (142 vs. 43 MJ/kg): Wikipedia: Energiedichte – Energiedichte in Energiespeichern und im KraftstoffWikipedia, Energiedichte im Kraftstoff

Unter Berücksichtigung einer leichten Gewichtsersparnis bei den Flügeln und etwas schwereren Wasserstofftanks und Kraftstoffleitungen (Isolierung, Druck) sollte das Gewicht des Wasserstoffkraftstoffs selbst und des Kraftstoffsystems zwischen der Hälfte und einem Drittel des Gewichts eines "traditionellen" liegen "Kraftstoff und Kraftstoffsystem.

Es ist jedoch wahr, dass es eine dumme Idee ist, ein ständig abnehmendes Gewicht so weit wie möglich vom Zentrum des Auftriebs zu platzieren. Dies würde an einem bestimmten Punkt des Fluges zu einem sehr unwirtschaftlichen Trimmzustand führen, es sei denn, das Flugzeug trägt ein bewegliches Trimmgewicht, was meiner Meinung nach auch eine dumme Idee ist. Flügel mit variabler Geometrie könnten auch eine Lösung sein, würden aber wiederum Gewicht und Komplexität erhöhen.

Ich muss sagen, dass ich denke, dass Airbus uns hier das Bein abzieht. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Unternehmen ihre Konkurrenten auf diese Weise gezielt in die Irre führen. Ich wette, die meisten von uns kennen die vielen seltsamen Patente, die hin und wieder auftauchen, das dümmste, an das ich mich erinnern kann, war das Durchschneiden des Kopfhörersteckers in zwei Hälften, um Platz in Telefonen zu sparen. Ähm...

Ja, diese Designs sind so spekulativ und fließend wie die von SpaceX im Jahr 2003. BWB, im Ernst?! „Airbus muss das ZEROe-Flugzeugprogramm bis 2025 starten.“ Diese Pressemitteilung drückt Interesse an Wasserstoff aus, mehr nicht. Wir können nichts zurückentwickeln, was noch nicht entwickelt wurde. Wir können nur die Hindernisse notieren.
Ich erinnere mich, dass ich vor langer Zeit gelesen habe, dass das wirklich große Hindernis für eine Wasserstoff-Kraftstoffwirtschaft das bestehende Erdölverteilungssystem auf Stahlbasis für Tanks und Pipelines ist, das aufgrund von Versprödung nicht für die Wasserstoffverteilung verwendet werden kann.
Interessanter Winkel zum Beinziehen. Es gibt / gab etwas namens "Airbus AlbatrossOne", das so aussieht, als könnte es jetzt gemacht werden , wie im nächsten Ding nach Neo. Mal sehen, was dabei herauskommt.
Wie kann man beim Wasserstoffflugzeug Airbus ZeroE die Manövrierfähigkeit durch einen Treibstofftank hinter dem hinteren Druckschott entschärfen?
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