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近日,据外媒报道,美国宇航局(NASA)与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(UIUC)签署协议,继续推进零排放概念客机的开发工作,其概念机使用液氢作为燃料和冷却剂,以实现超导性能,提高效率并减轻重量。
该协议将NASA在大学领导力倡议(ULI)下的高效电气技术飞机中心(CHEETA)项目延长了两年(开始第二阶段)。据悉,CHEETA项目第一阶段于2019年启动,原计划今年6月完成,CHEETA也是第一个进入第二阶段的ULI项目。
CHEETA项目开发了一种180座单通道概念客机,计划于2050年投入使用。该机采用零排放推进系统,包括液氢(LH2)燃料电池、超导电缆、电子设备和电动机,液氢储罐配置于机舱上方。
项目团队开发了一种集中式和分布式混合电力架构,峰值功率25mW,其氢燃料电池采用高温质子交换膜,产生的电力通过超导电缆以270V直流电的形式传输,经液氢冷却到20K后输送给一排单个功率2.5兆瓦的超导电动机,为风扇提供动力。
该机翼展40.9米(134.2英尺),较波音737-800客机长15%,长出的部分可折叠以适应机场布局;采用准圆柱形机身,液氢储罐安装在增压座舱外;使用液氢冷却电子设备,冷却效率超过99%;超导电缆的重量是铝导体的1/30,产生的热量是铝导体的1/100;低温冷却电机的系统功率密度50kW/kg,是目前飞机电机装置的10倍。
CHEETA项目第二阶段将开展300kW低温冷却电机、300kW零损耗超导电缆、300升液氢储罐等子部件测试。其中,液氢储罐的重量指数计划达到0.6,意味着该系统中60%的质量是液氢(现有液氢储罐小于30%)。
由于该机采用非常规配置,为了能够有效集成液氢储罐、机身和风扇等众多子系统,CHEETA团队计划先使用气态氢燃料开展缩小比例模型的飞行试验。
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