水素飛行機の設計

このホワイトペーパーは、水素飛行機の設計について取り上げ、持続可能な航空機を設計する航空宇宙エンジニアが直面している課題について考察しています。次世代の推進システムとして水素燃料ジェット・エンジンや水素燃料電池技術を利用することについて、またそれによるサブシステムへの影響について調べるとともに、航空機の構造を再考する必要性について論じています。

デジタルツインを使って、持続可能な飛行を実現する航空機構造を再考する方法について、詳細はPDFをダウンロードしてご確認ください。

環境に配慮した航空機

航空機メーカーにとって、カーボン・ニュートラルな推進システムへの移行は最優先課題です。環境に配慮した航空機に関して、航空宇宙エンジニアは、市場の要求とUNFCC (気候変動に関する国際連合枠組条約) の二酸化炭素排出量削減目標との間で板挟みになっているのが現状です。灯油を燃料とするジェット・エンジンと同等の収容能力と速度、航続距離を発揮しながらも、環境に負荷をかけずに輸送できる次世代航空機を設計することを求められているからです。

水素飛行機の技術

環境に配慮した航空機への取り組みは、挑戦しがいのある課題を航空機開発にもたらしています。水素飛行機の技術の可能性について、詳細をホワイトペーパーでご一読ください。航空宇宙関連企業は現在、水素飛行機やハイブリッド型水素飛行機について広範な評価を実施しており、なかにはコンセプトや試作機を開発している企業もあります。航空機へのこうした取り組みは、ほんの始まりに過ぎません。今後数十年にわたって航空機構造を再考し、材料サプライチェーンやエネルギーの生産、分配、物流網、空港の燃料供給システムなど、多くのことに対処しなければならないのです。

水素飛行機の課題

水素飛行機の主な課題は、多くのエンジニアにとって未知の領域であるということです。例えば、水素ガスタービンのバーナーを設計するにしても、特別な機能や構造が求められます。また、灯油よりはるかに高速かつ高温で燃焼するという水素ならではの性質にも対処しなければなりません。また、フラッシュバックや熱音響、温度勾配、脆化などの動作現象を含め、水素燃料の推進システムや電気推進システムの熱境界条件で起きるあらゆる応力、そして流体力学を理解することも重要です。

水素飛行機の開発をサポートするSimcenterソフトウェア

Simcenterソフトウェアは、デジタルツイン技術によって水素飛行機の開発をサポートしており、航空宇宙エンジニアリング・チームが、環境に配慮した航空機を実現するうえで影響を受ける流体、熱、機械などの各システム領域の仮想テストと物理テストを実施し、航空機の性能を最適化できるよう支援します。Simcenterは、ソフトウェア、ハードウェア、サービスを統合した包括的なポートフォリオであるSiemens Xceleratorに含まれています。

エンジニアはSimcenterを使ってデジタルツインを構築することで、航空機の性能を正確に予測し、設計を最適化し、自信をもって迅速にイノベーションを実現することができます。Simcenter環境では、システム・シミュレーションのモデリング機能によってエンジン構造やガスタービン、燃料貯蔵、燃料電池、バッテリなどのコンポーネントと、それぞれの重量を評価することができます。

詳細はホワイトペーパーをご覧ください。