Pin Nhiên liệu Bay: Cuộc cách mạng Hydro-Điện đã đến với Buồng lái
Tổng hợp Tin tức Hàng không Toàn cầu từ Aircraft Value News (AVN)
Máy bay được hãng hàng không thương mại điện Ecojet có trụ sở tại Edinburgh sử dụng. (Ảnh: Ecojet)
Một trong những dự án đầy tham vọng nhất trong lĩnh vực hàng không điện mới là ý tưởng Pin Nhiên liệu Bay, một hệ thống lai hydro-điện đang được nhiều công ty hàng không vũ trụ và viện nghiên cứu châu Âu tích cực theo đuổi. Hệ thống này không chỉ thay thế nhiên liệu máy bay bằng hydro; nó còn định nghĩa lại hoàn toàn cách thức hoạt động của động cơ đẩy.
Trong mô hình Pin Nhiên liệu Bay, hydro được lưu trữ trong các bình chứa đông lạnh, được đưa đến các pin nhiên liệu trên máy bay và được chuyển đổi thành điện để cung cấp năng lượng cho động cơ điện. Thiết kế này loại bỏ quá trình đốt cháy, giảm lượng khí thải xuống mức 0 và loại bỏ hoàn toàn lượng hạt phát thải. Về mặt môi trường, đây là một viễn cảnh trong mơ. Nhưng về mặt điện tử hàng không, đây là một sự phối hợp phức tạp của các hệ thống quan trọng.
Hệ thống điện tử hàng không quản lý toàn bộ chu trình hydro-điện: theo dõi nhiệt độ bình chứa, quản lý sự cân bằng tinh tế giữa oxy và hydro trong pin nhiên liệu, phân phối điện giữa động cơ và bộ đệm pin, và phản ứng theo thời gian thực với những thay đổi về tải, độ cao và các ràng buộc nhiệt. Sự cố ở bất kỳ hệ thống nào trong số này đều có thể gây ra hiệu ứng dây chuyền, khiến tính dự phòng và độ tin cậy của phần mềm trở nên tối quan trọng.
Điều này có nghĩa là buồng lái trong tương lai sẽ cần màn hình hiển thị và cảnh báo theo thời gian thực về mức hydro, công suất pin nhiên liệu và tình trạng hệ thống điện, một ngôn ngữ quản lý chuyến bay hoàn toàn mới mà phi công và kỹ thuật viên sẽ phải học. Hệ thống điều khiển bay bằng dây (fly-by-wire) sẽ cần giao tiếp liền mạch với hệ thống điều khiển điện tử bằng dây (power-by-wire). Không ngoa khi nói rằng hệ thống điện tử hàng không là trụ cột duy trì tầm nhìn của Pin Nhiên liệu Bay.
Mô hình Điện tử Hàng không Mới
Không còn chỉ là hệ thống dẫn đường, liên lạc và an toàn, hệ thống điện tử hàng không đang ngày càng gắn kết chặt chẽ với hệ thống động cơ, quản lý năng lượng và hiệu suất môi trường.
Hệ thống điện tử hàng không hiện được kỳ vọng sẽ:
Quản lý năng lượng từ nhiều nguồn (pin, pin nhiên liệu, động cơ đốt trong SAF);
Cân bằng tải nhiệt để ngăn ngừa quá nhiệt;
Kết nối với hệ thống điện cao áp;
Cung cấp cho phi công giao diện trực quan để điều khiển các hệ thống hybrid phức tạp; và
Kết hợp khả năng ra quyết định hỗ trợ AI để tối ưu hóa năng lượng.
Về bản chất, hệ thống đẩy xanh không thể tồn tại nếu không có hệ thống điện tử hàng không xanh. Các hệ thống này đang thiết lập lộ trình cho máy bay sinh thái thế hệ tiếp theo, nơi hệ thống đẩy và hệ thống điện tử hàng không không còn là những lĩnh vực riêng biệt mà là một phần của một kiến trúc thống nhất, thông minh.
Dự báo chia rẽ: Liệu điện có phải là bước đột phá tiếp theo?
Cũng như tất cả những đổi mới lớn, thế giới hàng không đang chia rẽ về tốc độ và phạm vi áp dụng máy bay điện. Một số nhà phân tích cho rằng điện khí hóa là một yếu tố đột phá thực sự, sẵn sàng làm những gì Tesla đã làm với ngành công nghiệp ô tô. Họ cho rằng các nguyên mẫu máy bay đã bay, sự hỗ trợ của các cơ quan quản lý và lộ trình rõ ràng để giảm chi phí vận hành là những lý do khiến họ lạc quan.
Những người khác cảnh báo rằng hàng không điện vẫn còn trong giai đoạn sơ khai. Mật độ năng lượng của công nghệ pin hiện tại vẫn là một rào cản đáng kể, khiến việc bay hoàn toàn bằng điện chỉ khả thi đối với các tuyến đường ngắn và tải trọng nhẹ. Họ lập luận rằng cơ sở hạ tầng hydro còn phải mất hàng thập kỷ nữa mới hoàn thiện, và sự gián đoạn chính thống vẫn còn ít nhất 25 năm nữa.
Thực tế nằm ở đâu đó giữa hai điều này. Việc thay thế rộng rãi các máy bay phản lực thông thường là một triển vọng dài hạn. Nhưng ngành công nghiệp điện tử hàng không không chờ đợi tương lai đó; họ đã và đang thích nghi. Cho dù điện khí hóa có sớm trở nên chiếm ưu thế hay không, nó đã và đang định hình lại cách thức chế tạo, tích hợp và vận hành các hệ thống điện tử hàng không.
Thực tế, các nhà sản xuất, nhà cung cấp dịch vụ bảo trì và các trường đào tạo theo Phần 147 của FAA đã và đang đặt nền móng để hỗ trợ thế hệ máy bay điện, hệ thống điện tử hàng không, động cơ và thiết bị hỗ trợ mặt đất tiếp theo. Khi ngành hàng không chuyển hướng sang phát triển bền vững, các bên liên quan này đang chạy đua để phát triển cơ sở hạ tầng, chương trình đào tạo và lộ trình cấp chứng chỉ cần thiết để bảo dưỡng hệ thống động cơ điện và các linh kiện điện áp cao một cách an toàn và hiệu quả.
Bài viết này ban đầu được đăng trên ấn phẩm đối tác của chúng tôi, Tin tức Giá trị Máy bay.
John Persinos là tổng biên tập của Aircraft Value News.
