Hipersonik, yani ses hızını aşan yeni bir hidrojenli uçak, 20 saatlik Avrupa – Avusturalya yolculuğunu sadece 4 saate düşürmeyi vaat ediyor. Airbus’tan Boeing’e, Rolls Royce’tan Flying V projelerine; havacılık sektöründe hidrojen yakıtına geçmek için önemli çalışmalar yürütülüyor.
Havacılıkta hidrojen yakıtı dönemi: 20 saatlik uçuş 4 saate düşecek!
Şu anda Avrupa’dan Dünya’nın öteki ucuna, Avustralya’ya uçmak normal bir yolcu jetiyle yaklaşık 20 saat sürüyor. Ancak İsviçreli girişim Destinus, TNW’nin haberine göre, jet yolculuğunu hipersonik hızlara çıkararak bu süreyi sadece dört saate indirmeyi planlıyor.
Mach 5 ses hızının 5 katı!
Rusya doğumlu fizikçi ve seri girişimci Mikhail Kokorich tarafından kurulan Destinus, Mach 5 ve üzerinde seyahat edebilen, hidrojenle çalışan bir uçak prototipi geliştiriyor. Mach 5, 6000 km/s’nin üzerinde, ses hızının beş katı. Bu hız, Frankfurt’tan Sidney’e 4 saatten biraz daha uzun bir sürede ulaşmanızı ve Londra’dan New York’a 90 dakikada ulaşmanızı sağlayabiliyor.
Uçak, bu hızlara ulaşmak için sürtünmenin önemli ölçüde daha düşük olduğu Dünya atmosferinin üst sınırlarında, 50 km’nin üzerindeki irtifalarda seyahat edecek. Hipersonik uçak, kalkış ve iniş için hidrojen yakıtlı turbojet motorları kullanırken, hipersonik hızlara ulaşmak için ayrı bir ramjet roket motoru kullanacak. Girişim, temel olarak yarı roket, yarı uçak olan bu jetin net sıfır karbon olacağını, sadece ısı ve su buharı yayacağını iddia ediyor.
“Rusya’nın Elon Musk’ı”
Şirketi Destinus’un “Rusya’nın Elon Musk’ı” olarak tanıttığı girişimci Mikhail Korkoriç, daha önce görülmemiş hızlarda gidebilecek hipersonik kargo drone’ları geliştiriyor. Korkoriç, “Akdeniz’den yakalanan bir orkinos, denizden çıktığı gibi Japonya’daki bir restorana gidebilecek” diyor.
45 yaşındaki Korkoriç’in takımı, hidrojen enerjisiyle çalışan, karbon salımı yapmayan ve çok yüksek hızlarda kargo taşıyabilecek drone’lar tasarlıyor.
Şirketin açıklamasına göre drone, “Bir uzay uçağının gelişmiş teknolojisini bir planörün basit özellikleriyle bir araya getirerek, hiper bağlantılı bir dünyanın ihtiyaçlarını karşılayacak” şekilde geliştirilecek.
Normal havaalanlarından kalkış yaparak süpersonik hızlara çıkabilecek kargo drone’unun Avrupa’dan Avustralya’ya gönderilen bir kargoyu birkaç saat içinde taşıyabilmesi hedefleniyor.
https://www.youtube.com/watch?v=UZASYV23sA4
Yeni uçak yakıtı: Hidrojen
Havacılıkta hidrojen yakıtı dönemi başlıyor!
20. ve 21. Yüzyılda Çevre kirliliği ve atmosfere aşırı karbondioksit salınımı nedeniyle ve sera gazı etkisiyle küresel ısınmanın artarak devam ettiği bir gerçektir. Bilhassa, havacılık ve nakliye konularında yaşanan uçuş ve uçak sayılarının doğaya bıraktığı karbondioksit bazlı bir kirlenme de olduğu bir başka gerçektir. Bu duruma otomotiv ve ulaştırma sektörünü de eklediğinizde insan eliyle yaratılan bu Karbon temelli salınım eylemlerinin artarak sürdüğü de bize gösteriyor.
Hidrojen ile çalışan sistemler için gerekli Hidrojeni uçakta depolamak, büyük mühendislik sorunu olarak karşımıza çıkıyordu. Hidrojen, herhangi bir yolcu uçağının yolculuğu için yeterli miktarda taşınmak istenirse tüm uçaktan daha fazla depolama alanı kaplar.
Bu amaçla da hidrojenin tıpkı uzay yolculuklarında kullanılan şekliyle sıvı halde depolanması gerekir. Bu da yakıt olarak kullanılacak hidrojeni yaklaşık eksi 253 Santigrat dereceye kadar soğutmak anlamına gelmektedir.
Rolls Royce’tan hidrojenle çalışan uçak motoru
Bu konuda İngiliz motor üreticisi Rolls Royce, dünyada bir ilk olarak modern bir uçak motoruna hidrojeni yakıt olarak kullanarak güç sağlamayı başardığını açıkladı. Rolls-Royce bu çalışmayı AE 2100-A uçak motoruyla gerçekleştirildiğini kaydetti.
Bu testin sıfır emisyon baskısı altında olan havacılık endüstrisi için kritik öneme sahip olduğu belirtiliyor.
Rolls-Royce Holdings Plc, sıfır emisyonlu itiş gücü geliştirme baskısı altında olan havacılık endüstrisi için modern uçak motoruna hidrojen yakıtını kullanarak güç sağlayarak dünyada bir ilki başardı.
İngiliz motor üreticisi Pazartesi günü yaptığı açıklamada, testin rüzgar ve gelgit gücüyle oluşturulan hidrojen kullanılarak dönüştürülmüş bir Rolls-Royce AE 2100-A uçak motoruyla gerçekleştirildiğini kaydetti
Temmuz ayında proje için Easyjet ile ortaklık yürütüleceğini açıklayan şirket yapılacak bir dizi yer testinin ardından teçhizat testlerine geçecek ve sonrasında Pearl 15 jet motorlarından biriyle tam ölçekli bir yer testi gerçekleştirecek.
Havayolları ve üreticiler uzun süredir kerosene alternatif olarak daha sürdürülebilir bir yakıt kullanmanın yollarını arıyor ancak uzmanlar elektrik ve hidrojenden güç alan itiş teknolojilerinin ticari olarak kullanımına daha yıllar olduğunu belirtiyor.
Birleşmiş Milletler tarafından desteklenen Sıfır Emisyon hedefi 2050 yılına dek net sıfır karbon emisyonuna ulaşmayı taahhüt ediyor.
Boeing şirketi de, ScanEagle3 askeri insansız hava aracında hidrojen yakıt hücrelerini test ettiğini açıkladı.
Airbus, hidrojen yakıtlı uçak hedefine yakın
Airbus, Bremen (Almanya) ve Nantes’teki (Fransa) tesislerinde Sıfır Emisyon Geliştirme Merkezleri (ZEDC) oluşturarak metalik hidrojen tanklarına yönelik çalışmalarını yoğunlaştırmaya karar verdi.
ZEDC’nin amacı, ZEROe’nin gelecekteki başarılı pazar lansmanını desteklemek ve hidrojen teknolojilerinin gelişimini hızlandırmak için maliyet açısından rekabetçi kriyojenik tank üretimini gerçekleştirmek. Tank yapılarının tasarımı ve entegrasyonu, gelecekteki bir hidrojen uçağının performansı için büyük önem taşıyor.
Teknolojik çalışmalar; temel parçalar, montaj, sistem entegrasyonu ve son sıvı hidrojen (LH2) tank sisteminin kriyojenik testinden geçen tüm ürün ve endüstriyel yetenekleri kapsayacak. Her iki ZEDC de 2025 için planlanan ilk test uçuşunu gerçekleştirmek ve LH2 tankları inşa etmek üzere 2023 yılına kadar tamamen faaliyete geçecek #ZEROe
Hidrojenin uçak tahriki için bir güç kaynağı olarak kullanılabilmesinin iki yolu bulunuyor. Birinci yol, bir gaz türbininde yakıt veya lpg gibi hidrojen yanmasıyla oluşuyor. İkinci yol ise bir pervane motoruna güç sağlamak amacıyla hidrojeni elektriğe dönüştürmek için yakıt hücreleri kullanılıyor. Bir hidrojen gazı türbini, hibrit-elektrik mimarisinde piller yerine yakıt hücreleriyle de (PEM – Proton Exchange Membrane ) birleştirilebiliyor. Üretilen elektrik ise uçak motorlarında kullanılarak pervanelerin ve dolayısıyla uçakların hareketi sağlanıyor.
Flying V: Hidrojenle çalışan yeni nesil yolcu uçakları dönemi
“Flying V” deyince aklımıza efsanevi Gibson gitarlarının 1950’lilerde üretttiği ve rock müzikte bir akım haline gelen elektro gitarlar gelebilir.
Ancak Hollandalı mühendisler bu algıyı değiştirmeye yakın. Çünkü “flying V” (Uçan V) olarak adlandırılan ve uçan bir V harfini andıran yeni nesil yolcu uçakları yakın bir gelecekte gökyüzündeki yerini alabilir.
Hollanda’da bulunan TU Delft Üniversitesi Uçak Mühendisliği Fakültesi öğretim üyesi Doçent. Dr. Roelof Vos ve ekibi, Hollanda kraliyet havayolları şirketi KLM ve Airbus’un desteğiyle oldukça düşük miktarlarda yakıt tüketen yeni nesil bir uçak tasarımı üzerinde çalışıyor.
Roelof Vos, havacılık sektörünün bir plato olduğunu ve mühendislik ekiplerinin bu platoyu değiştirmek istediğini ifade ediyor:
“Ben bir tasarımcıyım ve harika bir uçak tasarladık. Yolun başındayız, gitmemiz gereken uzun bir yol var. Ancak iyi bir başlangıç yaptık”
Yüzde 100 hidrojenli, kabin kısmı oldukça geniş
Flying V uçakların patenti, aslında Hamburg’daki Airbus merkezinde staj yapan bir mühendis olan Justuce Benad’a ait. Benad bu tasarımı iki adet A380 model uçağın gövdesini birleştirerek yapmış. Bu uçağın en önemli özelliği ilginç tasarımının yanında 6.1 metre genişliğe sahip kabin kısmı.
Ayrıca yolcu bagajları için de kanatların içerisinde bir bölme tasarlanmış. Uçak yüzde 100 olarak hidrojenle çalışıyor ve sıfır emisyona sahip. Bu uçakların kuyruğu yok ve eski Fransız yapımı Concorde’lar gibi oldukça yüksek bir gövdeye sahip.
Kaynaklar:
- Müjdat Yumak, Hidrojenle Çalışan Hava Araçları Motorları | Stratejik Araştırmalar Merkezi (9 Mart 2023) STRASAM.ORG
- Gamze Karanfil, Proton Değişim Membran Yakıt Hücreleri: Termodinamiği, Bileşenleri ve Uygulama Alanlar. Mühendis ve Makina cilt 61, sayı 698, s. 57-76, 2020 Araştırma Makalesi (dergipark.org.tr)
- Airbus reveals hydrogen-powered zero-emission engine | Airbus (30 Kasım 2022)
- Airbus, hidrojen yakıtlı uçak hedefine yakın. | TEHAD (15 Haziran 2021)
- U.S. Army grant supports development of hydrogen-powered Unmanned Aerial Vehicle – WSU Insider (18 Temmuz 2019)
- Ramazan Atılgan, Bir Turbopro Uçak Motorunun Farklı Yüzeylerdeki Eksergo-Çevresel Analizi (Temmuz 2014) https://earsiv.anadolu.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/11421/6472/1035489.pdf
