Компания Toshiba и авиастроительный концерн Airbus заключили соглашение о совместной работе над применением сверхпроводниковых электродвигателей в будущих лайнерах на водородном топливе. Партнёры хотят проверить, как такая силовая установка поведёт себя в реальной эксплуатации и сможет ли она стать основой для экономичных, тихих и дальнобойных самолётов без углеродных выбросов.
В центре проекта — прототип сверхпроводникового мотора мощностью 2 мегаватта, который инженеры Toshiba довели до готовности в 2022 году. По словам руководителя направления Фумитоси Мидзутани, агрегат получился в десять раз легче, чем обычные изделия сопоставимой мощности. Для авиации такой запас по удельной мощности критичен: меньшая масса силовой установки напрямую даёт экономию энергии и дополнительную дальность.
Концепция рассчитана на электрическую схему тяги: электричество вырабатывают водородные топливные элементы, а затем его получают сверхпроводниковые машины, вращающие воздушные винты или вентиляторы. Это иной путь, чем прямое сжигание H₂ в газотурбинном двигателе, где водород выступает обычным топливом для камеры сгорания.
Ключ к эффективности — правильное охлаждение. Сверхпроводящие материалы работают без электрического сопротивления только при криогенных температурах. На земле для этого используют жидкий гелий (−269 °C) и жидкий азот (−196 °C). Водород для самолёта всё равно нужно хранить в жидком состоянии при примерно −253 °C, и исследователи предлагают задействовать этот запас холода сразу для двух задач: питать топливные элементы и одновременно охлаждать обмотки сверхпроводникового двигателя.
Такой двойной контур снимает необходимость тащить на борту отдельную тяжёлую холодильную установку, уменьшает потери и повышает общий КПД силовой цепочки. Если удастся доказать работоспособность подхода, авиакомпаниям обещают меньшее потребление энергии и прибавку к дальности при тех же габаритах.
Сейчас команда сосредоточена на проверке жизнеспособности решения в условиях гражданской авиации: вибрации, перепады температур, циклы включения и отключения, отказоустойчивость электроники и безопасность криосистем. Параллельно Toshiba рассматривает и более широкий горизонт применения: в перспективе схожие двигатели могут пригодиться на судах, а затем — и в космической технике, где счёт идёт на каждый килограмм.
На фоне этой работы появляются и другие инициативы вокруг водорода. Отдельная группа из Brunel University London вместе с Genuine H2 заявила о планах получать H₂ из морской воды с помощью возобновимой энергии, хранить его в виде молекулярного твёрдого материала и сжигать в двигателях вместо дизеля без образования CO₂.