Альтернативные источники энергии в аэрокосмической технике

Альтернативные источники  энергии в аэрокосмической технике

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения, передачи и использования энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования и, как правило, низком риске причинения вреда окружающей среде.

Основным направлением альтернативной энергетики является поиск и использование альтернативных (нетрадиционных) источников энергии. Источники энергии — «встречающиеся в природе вещества и процессы, которые позволяют человеку получить необходимую для существования энергию».

Альтернативный источник энергии является возобновляемым ресурсом, он заменяет собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемомприродном газе и угле, которые при сгорании выделяют в атмосферу углекислый газ, вызывающий парниковый эффект и глобальное потепление. Причина поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Классификация источников:

- Ветряные (движение воздушных  масс);

- Солнечные (электромагнитное излучение  солнца);

- Биотопливные (теплоту сгорания  возобновляемого топлива);

- Ядерные (управляемая цепная  ядерная реакция).

Ветряные источники альтернативной энергии широко применятся в авиации в виде аварийной авиационной турбины (ram air turbine, RAT). Это небольшой пропеллер с электрическим генератором и гидравлическим насосом, предназначенный для аварийного электропитания самолётов и обеспечения давления в гидравлической системе бустерного управления.

Не все самолёты оборудованы  аварийными турбинами. Аварийных турбин нет на турбовинтовых самолётах и вертолетах, а так же на некоторых типах самолетах с ТРД.

Солнечная энергия активно используется в авиации. Она состоит из фотоэлектрических  фотоэлементов полупроводниковых  устройств, прямопреобразующих солнечную  энергию в постоянный электрический  ток и аккумуляторных батарей  для накапливания электрического заряда.

Самолеты на солнечных батареях являются наиболее перспективными аппаратами использующие альтернативные источники  энергии. Однако полностью заменить использование традиционных видов топлива на солнечную энергию невозможно, т.к. это влечёт за собой ряд проблем. Во-первых, для обеспечения нужным количеством энергии необходимо большое количество фотоэлементов, батарей и аккумуляторов, что существенно увеличивает вес самолёта и эффективность применения данного метода становится под вопросом. Во-вторых, большая стоимость данной системы, большая стоимость её эксплуатации и множество проблем при обслуживании и поддержании её работоспособности. Так что её применение следует рассматривать как дополнительный источник энергии помимо основного с целью повышения экономичности и уменьшения загрязнения окружающей среды. Следует отметить, что данный источник энергии активно используется на космических станциях и спутниках, так возможности получать энергию на них иным способом не представляется возможным и жизнеобеспечение данных объектов не требует много энергии. И учитывая доступность солнечной энергии в космическом пространстве бессмысленно предпринимать попытки использования других типов энергии.

Вопрос применения на самолетах  в качестве топлива продукты биологического происхождения в настоящие время стоит наиболее остро. В связи с ростом цен на авиационной керосин ряд авиакомпания инициировал разработку двигателей и подсистем, которые будут способны работать на биотопливе. Так же это связано с постановлением ИКАО о необходимости сокращения вредных выбросов в атмосферу. Планируется согдавать топливные системы и двигатели, которые полностью работают на биотопливе так и на смеси биотоплива и керосина. Данное техническое решение получает поддержку на государственном уровне, что дает уверенность в том, что тенденция к развитию и усовершенствованию этого альтернативного источника сохранится.

Однако существует и ряд проблем  связанных с использованием биотоплива. Его теплотворная способность значительно  ниже, чем у классического авиационного керосина, что подразумевает уменьшение тяги двигателя. Так же у биотоплива значительно больший расход, что значительно влияет на дальность полета. И одна из наиболее сложных проблем – это необходимость огромных земельных ресурсов для обеспечения должного количества биотоплива. И все же будущее авиации в использовании биологического топлива как основного.

Ещё один альтернативный источник энергии, который уже пытались применить  в авиации – это ядерная  энергия. Существовали прототипы и действующие экземпляры самолётов с ядерными реакторами на борту. Но практика их применения была прекращена ввиду нескольких факторов. Следует отметить, что ядерная энергия невероятно энергоэффективна по сравнению с обычным топливом и её использование могло бы значительно помочь в вопросе энергосбережения. Однако минусы, сопутствующие её использованию на ЛА значительно весомее. Например, вопрос защиты экипажа и пассажиров от радиоактивного излучения. Очень сложно ограничить людей от него, т.к. если использовать свинцовые панели для защиты экипажа, то их вес значительно снижает КПД от использования данной энергии и она становится даже менее эффективной, чем использование обычного топлива. Можно было бы использовать данный тип энергии на беспилотных летательных аппаратах, но остаётся вопрос загрязнения атмосферы радиоактивными выбросами, которые значительно больше по сравнению с обычным топливом. Следовательно, данный тип энергии можно было бы эффективно использовать лишь при условии обеспечения безопасности экипажа и окружающей среды.