Mi chiedevo solo se fornire idrogeno compresso a una turbina sarebbe un combustibile migliore in quanto ha tre volte il numero di ottani del cherosene. Sembra solo meglio tutto intorno.
Mi chiedevo solo se fornire idrogeno compresso a una turbina sarebbe un combustibile migliore in quanto ha tre volte il numero di ottani del cherosene. Sembra solo meglio tutto intorno.
Sì, in effetti il piano per costruire un jet alimentato a idrogeno ha gettato le basi per utilizzare l'idrogeno nei razzi Centaur e negli stadi superiori del Saturn 5. Sebbene l'idrogeno fosse utilizzato solo sperimentalmente nei banchi di prova, l'Unione Sovietica ha costruito un derivato di un normale aereo di linea, il Tupolev 155, per testare l'idrogeno e gas naturale in volo.
EDIT: NACA ha anche effettuato test in volo. Si prega di vedere la risposta di @ jayhendren per i dettagli.
Quindi sì, il Tu-155 è stato effettivamente pilotato in diverse occasioni con un turbofan a idrogeno. Mentre il motore sinistro e quello centrale sono rimasti NK-8, il motore destro è stato sostituito da un NK-88 adattato per GNL e idrogeno. Altri progetti come quello per un aereo di linea supersonico alimentato a idrogeno purtroppo si sono conclusi con la stessa Unione Sovietica.
Vista in sezione del Tu-155 (immagine fonte)
L'idrogeno è anche il propellente principale nei ramjet ipersonici, ma quelli non sono turbine.
L'idrogeno ha un ampio rapporto di miscelazione con l'aria dove brucerà. Inoltre, essendo gassoso, si miscela molto più velocemente con l'aria, quindi la camera di combustione può essere piccola. Quando un J-57 convertito fu alimentato sperimentalmente a idrogeno nel 1957,
Gli ingegneri di prova furono piacevolmente sorpresi dalla facilità di funzionamento del motore. Lo fecero girare a piena potenza e accelerarono così tanto che la ventola dell'aria girava così lentamente che le singole pale potevano essere contate. In quest'ultima condizione, l'acceleratore potrebbe essere aperto e il motore accelererebbe rapidamente e senza intoppi fino alla piena potenza. Hanno scoperto che la distribuzione della temperatura era buona e non c'erano grossi problemi.
Ma Niels ha ragione: la sua bassa densità rende l'idrogeno problematico. Come Alexis W. Lemmon, Jr., riferì nel maggio 1945 nel suo rapporto sui possibili carburanti per aerei (da history.nasa.gov):
"Sebbene il sistema idrogeno liquido-ossigeno liquido abbia di gran lunga le prestazioni di impulso specifico più elevate di qualsiasi sistema considerato in questo rapporto, la bassa densità media dei componenti del carburante elimina quasi completamente questo sistema da tutte le applicazioni tranne quelle di minore entità."
Per i combustibili destinati all'uso negli aeromobili, il parametro di prestazione chiave è la densità di energia del carburante: quanto lavoro potenziale viene immagazzinato in quanti litri di materiale. Un'elevata densità di energia significa che i serbatoi del carburante saranno piccoli e l'energia rilasciata bruciando un litro sarà grande. Il problema con l'utilizzo dell'idrogeno come carburante per aeromobili è che la sua densità di energia è molto inferiore a quella del cherosene o del diesel (perché un litro di idrogeno a pressione atmosferica contiene molta meno energia potenziale chimica di un litro di cherosene) e comprimendola fino a ridurre il suo volume richiede una refrigerazione criogenica che aumenta enormemente il costo e il peso, e il vantaggio in termini di ottano di H2 non è bilanciato da questi svantaggi.
In particolare per quanto riguarda la combustione dell'idrogeno nelle turbine a ciclo brayton, questo è possibile ma economicamente poco pratico perché il costo per produrre un litro di idrogeno è di gran lunga superiore al costo per raffinare un litro di cherosene a getto dal petrolio greggio.
Il primo prototipo di Von Ohain del suo turbogetto HeS 3, HeS 1, ha bruciato idrogeno nei primi giri. Solo dopo alcune modifiche è stato in grado di farlo funzionare con un combustibile liquido.
Questo non è completamente sull'argomento ("Aviazione"), ma risponde in qualche modo alla domanda:
L'idrogeno è attualmente considerato il "carburante del futuro" per le turbine a gas esistenti e nuove nelle centrali elettriche , per turbine a gas piccole e grandi allo stesso modo. L'industria sta lavorando per consentire a tutte le linee di turbine esistenti di gestirlo e le modifiche sono minori (beh, minori rispetto alla complessità di una moderna turbina a gas). Molti modelli sono già abilitati e collaudati con successo e il mercato si aspetta di ricevere presto le prime richieste.
Nel complesso, è abbastanza facile usare l'idrogeno, ma forse non su un aereo.
motivo per optare per la combustione dell'idrogeno è che consente lo stoccaggio dell'idrogeno come batteria : quando è disponibile energia extra (preferibilmente solare o eolica), viene convertita in idrogeno e quando è necessaria l'energia viene bruciato nelle turbine a gas esistenti. Ciò consentirebbe di risparmiare trilioni di investimenti esistenti in centrali elettriche convertendole in impianti a idrogeno a emissioni zero.
[Dichiarazione di non responsabilità: ho un rapporto professionale con una società del genere; tuttavia, questa non è un'informazione limitata]
NACA (il predecessore della NASA), ha bruciato idrogeno in un motore a turbogetto in volo.
Negli anni '50 la NACA bruciava idrogeno in un motore a turbogetto su un aereo B-57 modificato come parte del Progetto Bee:
È stato pubblicato un rapporto tecnico sulle prestazioni in volo della turbina a idrogeno ed è disponibile per il download sul sito web della NASA.
Gli esperimenti con l'idrogeno come fonte di combustibile per motori a turbina hanno avuto abbastanza successo che l ' aereo da ricognizione ad alta quota Lockheed CL-400 è stato progettato per utilizzare combustibile a idrogeno:
Alla fine, tuttavia, il CL-400 è stato cancellato, anche se alcune delle ricerche per questo progetto sono arrivate nell'ormai famoso SR-71.