Четверг, 24.05.2018, 20:47
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада посвящена 100-летию Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н.Е.Жуковского
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Работы 2-го тура » Тексты выступлений

Альтернативные источники энергии, каковы перспективы их применения в авиации?

Слайд 1

Уважаемые члены Жюри, участники Олимпиады, участники Симпозиума, предлагаю Вашему вниманию доклад по историко-исследовательской работе на тему: «Альтернативные источники энергии, каковы перспективы их применения в авиации?», выполненная Беляковым Борисом, учеником 9 класса 33-го лицея города Иваново.

Слайд 2

Человек всегда стремился летать, подобно птицам. Продолжительный управляемый полёт стал возможен с появлением дирижаблей. Но у них было несколько проблем: огромные размеры и низкая скорость. Эти проблемы решило появление новых машин – самолётов. В качестве движителя самолёты использовали бензиновый двигатель внутреннего сгорания, поскольку существующие на заре авиации альтернативы (электромотор и паровой двигатель) при той же массе выдавали намного меньшую мощность. Поэтому производство бензина и ДВС развивалось, а на альтернативы почти не обращали внимания. И исторически сложилось, что авиация использует в качестве топлива нефтепродукты. Но нефть – невозобновляемый ресурс, и когда-нибудь её запасы истощатся. Также выхлопные газы от сжигания нефтепродуктов загрязняют атмосферу и создают парниковый эффект. И именно авиация считается самым «грязным» транспортом с точки зрения экологии. Поэтому проблема использования альтернативных источников энергии в авиации актуальна в настоящий момент.

Слайд 3

Целью работы является ответ на вопрос о необходимости альтернативных источников энергии в авиации.

Для достижения поставленной цели последовательно решаются следующие задачи:

Познакомиться с историей применения альтернативных источников энергии в авиации.

Рассмотреть и сравнить различные виды альтернативных источников.

Определить оптимальный вариант альтернативного источника энергии.

Сделать вывод о необходимости перехода авиации на альтернативные источники энергии.

Слайд 4

На слайде 4 представлена история применения альтернативных источников энергии в авиации.

Толчком к применению альтернативных источников энергии в авиации послужило начало Холодной войны. В 1946 году в США для увеличения дальности стратегических бомбардировщиков начали разрабатывать ядерную силовую установку для самолётов. Но дальше постройки летающей лаборатории дело не зашло – в 1961 году свернули все работы над проектом.

В Советском Союзе тоже велись работы над созданием атомолёта. В 1947 году советские конструкторы начали разрабатывать несколько различных проектов атомолётов, позднее и крылатой ракеты с ЯСУ. В 1972 году был построен и испытан атомолёт Ан-22ПЛО (противолодочный самолёт на базе Ан-22 «Антей»), но после испытаний проект заморозили. В 1980 году снова задумались о производстве атомолётов в качестве носителей ядерных боеголовок, но проект не получил финансирования.

В 70-х с развитием производства и применения солнечных батарей начались разработки различных самолётов, в основном беспилотников, использующих в качестве источника энергии солнечный свет. Было реализовано множество различных проектов. Самый удачный проект удалось осуществить в наши дни:

Самолёт Solar Impulse 2, разработанный в Швейцарии под руководством Бертрана Пикара, совершил в 2016 году кругосветный полёт.

В 80-х годах стали рассматривать водород в качестве топлива для транспорта. Его теплотворная способность гораздо выше, чем у бензина, а продуктом горения является вода. В 1988 году в Советском Союзе разработали самолёт Ту-155, использующий вместо керосина водород, охлаждённый до -253°С. Позднее самолёт перевели на сжиженный природный газ, так как температура сжижения метана гораздо выше.

В наши дни набирают популярность лёгкие электролёты, но у них есть существенный недостаток: в разных условиях аккумулятор выдаёт различное количество энергии, например, при понижении температуры с 20°С до -20°С заряд падает почти в 20 раз. В 2009 году немецкие конструкторы нашли решение проблемы: в качестве альтернативы классическому аккумулятору решили установить на мотопланер «Антарес» баки со сжатым водородом и топливные элементы, которые преобразуют химическую энергию от окисления водорода в электрическую.

Существенные шаги в поиске альтернативных видов топлива для «большой» авиации были предприняты уже после 2000 года. Такими топливами являются спирты и биодизель, полученные из биомассы. Такой вид горючего называется биотопливом. Первый коммерческий рейс с применением биотоплива провела компания Lufthansa в 2012 году. Один из моторов «Аэробуса» работал на смешанных в равных пропорциях керосине и биотопливе, другой – на обычном керосине. По завершении полёта было отмечено, что смеси было потрачено меньше, чем керосина, при этом мощность моторы выдавали одинаковую.

Слайд 5

Изучение истории применения различных источников энергии в авиации позволило выделить ряд альтернатив нефтепродуктам для сравнения и оценки перспектив их использования в авиации. Это биотопливо, солнечная энергия, электричество, сжиженный природный газ и водород, а также ядерная энергия.

Слайд 6

На слайдах 6-8 представлены схемы получения различных источников энергии.

Биотопливо производится из органического сырья – биомассы. В качестве неё могут служить: сахар, соя, рапс, водоросли, ятрофа и др.

Биомассу перегоняют и получают спирты, эфиры и масла. Спирты и эфиры можно использовать как топливо, смешивая их с маслом для увеличения смазывающей способности. Для получения биодизельного топлива проводят специальную химическую реакцию одноатомных спиртов (этанола или метанола) с растительными жирами. Процесс производства экологически чист, а источник сырья – возобновляемый природный ресурс.

Слайд 7

Электроэнергию получают из разных источников – солнечная энергия, ветряная энергия, энергия падения воды, а также за счет тепловой энергии, вырабатываемой на атомных и тепловых электростанциях. В последнем случае электроэнергия получается из невозобновляемых источников, а её производство наносит вред окружающей среде.

Сжиженный природный газ получают путем охлаждения газа до температуры -161°С.

Сжиженный водород – в основном, с помощью паровой трубчатой конверсии и охлаждением до -253°С. Процесс паровой трубчатой конверсии связан со сжиганием метана, что наносит вред экологии. Существуют и другие методы производства водорода, но они более энергозатратны.

Слайд 8

На слайде 8 представлен полный жизненный цикл ядерного топлива от руды до утилизации. Этот процесс сложный и энергоемкий. Одним из главных недостатков ядерного топлива является утилизация и захоронение радиоактивных отходов.

Слайд 9

На слайде 9 представлены сравнительные характеристики различных источников энергии по следующим показателям: необходимость нового двигателя, существенных доработок конструкции планера, экологичность выбросов и производства, возобновляемость ресурсов.

С точки зрения экологичности и возобновляемости природного ресурса, оптимальным источником энергии является солнечный свет.

Наименьшие затраты на переоборудование, допустимую экологичность и возобновляемость ресурсов даёт биотопливо (этанол, метанол и биодизель).

Слайд 10

В таблице на слайде 10 представлена удельная теплота сгорания для каждого вида топлива.

Самым энергоёмким топливом является ядерное, но его использование в авиации связано с большой опасностью радиационного заражения местности при аварии.

На втором месте по энергоёмкости водород.

На третье место с сопоставимыми показателями попадают керосин, биодизель и СПГ.

Зная стоимость каждого вида топлива рассчитаем стоимостные затраты на 1 МДж энергии сгорания. Результаты расчета представлены в таблице.
Использование СПГ является самым экономически оправданным, но природный газ – невозобновляемый ресурс. На втором месте оказался биодизель, процесс производства которого экологически чист, сырьё – биомасса – возобновляемый природный ресурс. Использование биодизеля не требует доработки традиционных двигателей. Ненамного от биодизеля отстает широко используемый в настоящее время керосин.

Слайд 11

Проведённое мною исследование позволяет сделать следующий вывод. Перевод авиации на альтернативные источники энергии на текущем этапе развития проблематичен ввиду относительной дешевизны нефтепродуктов и малым объемом выпуска альтернативного топлива. Но, несмотря на это, человечество осознает ограниченность и неэкологичность топлива, получаемого из нефти. Поэтому разработки, направленные на широкое применение альтернативных источников энергии и соответствующих двигателей в авиации весьма актуальны и перспективны.

Слайд 12

На слайде 12 представлен список использованных источников при подготовке работы. На этом доклад окончен, спасибо за внимание. Пожалуйста, Ваши вопросы.

Категория: Тексты выступлений | Добавил: Boris-bel (10.04.2018) | Автор: Беляков Борис Антонович E
Просмотров: 40 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ЗАВЕРШЁН!
ИТОГИ ОЛИМПИАДЫ ПОДВЕДЕНЫ!

Календарь
Google+
Их многие читают
Каиргалиулы Алиби (1615)
Пушинская Кристина Валерьевна (1480)
Кильметова Аделина Динаровна (1378)
Зайдулин Азат Рафаэлевич (1288)
Дебердеев Даниил Денисович (1178)
Чиков Андрей Вячеславович (1171)
Ермолаев Константин Алексеевич (941)
Беляева Александра Сергеевна (652)
Туев Павел Анатольевич (593)
Зубков Иван (495)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2018