Skulle vätebränsletankar på en flygplan öka hissen?

Låt oss göra lite snabb matte. Luft har en densitet av ca 1,3 g / 1 och väte har en densitet av ca 0,09 g / 1. Det bästa fallet för lyftkraft skulle lagra vätet vid samma tryck som omgivande luft. Detta betyder att varje L av väte kan förskjuta 1,21 g luft, vilket minskar luftens densitet. Mängden luftförskjuten av flygplanet (och därmed flytkraft ) skulle inte förändras, men luftens densitet i det utrymmet skulle minska. Detta skulle minska hissen som behövs, men låt oss se hur mycket.

Den största mängden fri volym i ett flygplan (det är inte en del av fartygets tryckta del) är bränsletankarna. En A380 har en bränslekapacitet på cirka 323.000 L. Om vi överväger att fylla hälften av detta med väte, skulle detta resultera i en total reduktion på ca 190 kg. En A380 har en maximal startvikt på 575 000 kg. Denna ändring skulle hjälpa men skulle vara mycket liten jämfört med den totala hissen som behövs.

Som David Richerby påpekar, skulle väte som behövs som bränsle behöva tryckas (om det inte är flytande) till passar tillräckligt ombord. Detta skulle öka densiteten över det för någon förskjuten luft, vilket istället skulle lägga till vikt för flygplanet.

Kanske kan vätet produceras istället för att lagras. Nyare flygplan har något som kallas en OBIGGS eller ombord inertgasgenererande system. Detta system genererar kväve som används för att fylla utrymmet i bränsletankar efter bränslet används. Att vara en inert gas kan kväve sänka mängden syre i utrymmet nedanför vad som krävs för tändning av bränsledammarna.

Detta system splittrar kväve ut ur luften, med tanke på att vår atmosfär huvudsakligen är kväve. Vätgas skulle behöva komma från någon annanstans, vanligtvis vatten, vilket skulle ge mer vikt. Ett annat problem med väte är att när det läggs till luften kan det vara explosivt i sig själv , vilket skulle göra situationen ännu värre. Med tanke på den mindre förmånen skulle detta inte vara ett system värt att installera på ett flygbolag.

När det gäller genomförbarheten av ett vätestyrd flygplan NASA gjorde en studie och bestämde att detta inte är en bra kraftkälla för ett flygplan. Volymen och vikten som krävs för att lagra jämnt flytande väte skulle vara för mycket för att flygplanet skulle vara mycket användbart.

Driftskapacitet (beroende på statisk lyft) beror på objektets volym. Om du lägger på något annat i tankarna ändras flytigheten inte .

Vad kan ändras är dock vikten. Om du vill använda den som bränsle, måste du ta så mycket som att få samma förbränningsvärme som du får från fotogen. Väte har lägre värmevärde 119,96 KJ / kg och fotogen har ~ 43 MJ / kg, så du behöver nästan tre (2,79) gånger mindre väte efter vikt. Detta är helt oberoende av dens densitet, men det är det enda sättet som det kan erbjuda fördel som bränsle.

Men:

• Du måste fortfarande pressa mycket in i flygplanet, vilket betyder att stort tryck eller väldigt kallt .
• Även flytande väte har en densitet på endast 70,85 kg / m³ (gasformigt vid 300 bar har bara 26,96 kg / m³) jämfört med 800 kg / m³ för fotogen, så även för tre gånger mindre vikt behöver du fortfarande fyra gånger större bränsletankar och de skulle komma med högre formdrag och högre vikt. De skulle också ha något högre uppdrift, men dra straff skulle vara högre än någon vinst från det.
• Hantera saker som är kallare än -253 ° C är komplicerade och det tar mycket energi för att hålla det svalt och hålla det kallt. För rymdfarkoster är viktfördelen så viktigt att det är värt det, men för flygplan är det inte.
• Komprimerat väte är inte riktigt ett alternativ. Tankarna skulle vara tyngre än vad du kunde spara i bränslevikten.

Så övergripande väte har ingen fördel att erbjuda för flygplan. Det har bara det för rymdfarkoster som lämnar atmosfären snabbt så att de inte bryr sig om aerodynamiskt dra mycket, men bryr sig mycket om vikt.

Det skulle öka hissen om den var pressfri. Självklart skulle det också öka volymen med några få storleksordningar om det skulle ge tillräckligt med hiss till materia i samband med ett betydligt medelstora flygplan, vilket skulle leda till formstraff som sträckte sig väldigt högre än höjdsförmånen för hantverk som flyga något nära de hastigheter som används i moderna flygplan. Detta kan självklart fungera för mycket långsammare flygplan som flygskepp , men sådan användning kan ha undersökbara konsekvenser .

Om den är trycksatt blir den tätare än luften och kommer därför inte att skapa hiss.

Ovan nämnda oönskade konsekvenser ser något ut så här: