Các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Seoul công bố Khung Đánh giá An toàn Toàn diện Mới cho Hệ thống Lưu trữ Hydro Lỏng trong UAV
Tin tức do Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Seoul cung cấp
Khung đánh giá toàn diện này có thể dẫn đến việc áp dụng rộng rãi hơn hệ thống đẩy hydro xanh hơn và bền vững hơn trong UAV
SEOUL, ngày 23 tháng 9 năm 2025/PRNewswire/ -- Ngành hàng không chiếm khoảng 12% lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu. Với tình hình biến đổi khí hậu và các vấn đề môi trường ngày càng nghiêm trọng, ngành hàng không đang tìm kiếm các hệ thống đẩy xanh hơn. Đối với máy bay không người lái (UAV), nghiên cứu đã chuyển hướng sang các hệ thống đẩy hydro. Hydro là nhiên liệu sạch chỉ tạo ra nước trong quá trình đốt cháy, là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho nhiên liệu hóa thạch thông thường.
Khung đề xuất bao gồm các đánh giá về nhiệt, kết cấu, độ mỏi và tác động rơi, đồng thời cung cấp cơ sở dữ liệu vật liệu cho các nghiên cứu trong tương lai, mở đường cho việc áp dụng rộng rãi UAV chạy bằng hydro.
Tuy nhiên, hydro có mật độ năng lượng thể tích thấp, nghĩa là cần có thể tích lớn hơn để phù hợp với năng lượng của nhiên liệu thông thường. Một giải pháp là hệ thống lưu trữ hydro lỏng. Mặc dù các hệ thống này làm giảm kích thước và trọng lượng lưu trữ, nhưng chúng cũng đặt ra nhiều thách thức, bao gồm biến dạng bình chứa do ứng suất nhiệt và hư hỏng do mỏi. Điều này đặc biệt nguy hiểm trong điều kiện vận hành UAV, liên quan đến tải trọng gia tốc đa hướng. Do đó, việc đánh giá toàn diện hiệu suất nhiệt và tính toàn vẹn cấu trúc trong điều kiện vận hành UAV là rất quan trọng.
Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu do Phó Giáo sư Nak-Kyun Cho và Ông Jinmyeong Heo từ Khoa Hệ thống Sản xuất và Kỹ thuật Thiết kế (MSDE) thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Seoul, Hàn Quốc dẫn đầu, phối hợp với Giáo sư Nam-Su Huh từ Khoa Kỹ thuật Thiết kế Hệ thống Cơ khí tại cùng trường đại học, đã phát triển khuôn khổ phân tích tích hợp đầu tiên để đánh giá hiệu suất và độ an toàn của các bình chứa hydro lỏng trong UAV. "Không giống như các nghiên cứu hiện có chỉ giới hạn ở hiệu suất cách nhiệt riêng lẻ hoặc phân tích cấu trúc, chúng tôi đã phát triển hệ thống toàn diện đầu tiên tích hợp các phân tích nhiệt, cấu trúc, mỏi và tác động, được thiết kế riêng cho hoạt động của UAV", Tiến sĩ Cho giải thích. Nghiên cứu của họ được công bố trực tuyến vào ngày 09 tháng 6 năm 2025 và được xuất bản trên Tập 145 của Tạp chí Năng lượng Hydro Quốc tế vào ngày 07 tháng 7 năm 2025.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng việc thu thập các đặc tính đông lạnh của vật liệu được sử dụng trong hệ thống lưu trữ với sự hỗ trợ của kinh phí nghiên cứu và thử nghiệm vật liệu, đánh giá xác minh của Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Hydro tại Viện Khoa học Vật liệu Hàn Quốc (KIMS). Họ đã xem xét một bể chứa hydro lỏng tiêu chuẩn được làm bằng thép SUS316L cho cấu trúc chính và nhôm Al6061-T6 cho tấm chắn làm mát bằng hơi (VCS) giúp giảm nhiệt độ truyền vào hệ thống. Các đặc tính phụ thuộc nhiệt độ của các vật liệu này đã được đo bằng hệ thống thử nghiệm kéo-mỏi 100 kN và được đưa vào phân tích phần tử hữu hạn của bình, bao gồm đánh giá nhiệt, kết cấu, mỏi và va đập khi rơi.
Phân tích nhiệt cho thấy việc triển khai VCS đã giảm 30% tốc độ bay hơi (BOR) trong phân tích và 15% trong thực nghiệm. BOR là một chỉ số hiệu suất quan trọng thể hiện tốc độ bay hơi của hydro lỏng được lưu trữ. Phân tích cấu trúc cho thấy các đường ống và giá đỡ là điểm yếu trong điều kiện vận hành đặc thù của UAV, nhấn mạnh sự cần thiết phải cải tiến cấu trúc. Phân tích độ bền mỏi cho thấy tàu vượt xa yêu cầu 10.000 chu kỳ hoạt động được quy định trong tiêu chuẩn ISO 21029-1, với tuổi thọ chịu mỏi gần như không giới hạn.
Đối với thử nghiệm va chạm rơi, nhóm đã phát triển một phương pháp mô phỏng máy tính mới sử dụng phương pháp xóa phần tử dựa trên chương trình con VUSDFLD, xác định các đường ống kết nối và giá đỡ là những khu vực dễ bị tổn thương.
"Những phát hiện của chúng tôi thiết lập các tiêu chuẩn mới cho việc đánh giá an toàn toàn diện các bồn chứa hydro lỏng trong các ứng dụng UAV", ông Heo kết luận.
Tài liệu tham khảo
Tên bài báo gốc
:
Khung phân tích cho bể chứa hydro lỏng trong UAV: Nhiệt
Xác thực hiệu suất và đánh giá tính toàn vẹn cấu trúc
Tạp chí:
Tạp chí Quốc tế về Năng lượng Hydro
DOI:
10.1016/j.ijhydene.2025.06.042
Giới thiệu về Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Seoul (SEOULTECH)
Trang web: https://en.seoultech.ac.kr/
Liên hệ:
Eunhee Lim
82-2 - 970 – 9166
401527@email4pr.com
NGUỒN: Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Seoul
